STT根焊对海管铺设效率影响分析

李黎霞，王文伟，吴凯锋

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461；2.海工国际工程有限责任公司，天津 300461)

STT根焊对海管铺设效率影响分析

李黎霞1,2，王文伟1,2，吴凯锋1,2

(1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461；2.海工国际工程有限责任公司，天津 300461)

根焊是海管焊接的重要环节，是决定海管焊接质量及效率的关键因素。文章结合某项目在缅甸海域铺设3条单层水泥配重海管的实例，分析了STT根焊工艺对海管铺设效率的影响，总结并归纳了一些值得借鉴的海管焊接施工方法，为将来类似海管铺设项目提供参考。

STT根焊；海管；铺设效率

文章所涉及工程项目作业区位于缅甸海域，共需要完成4条海管的铺设作业。本文主要研究其中3条海管(P1、P2、P3)，3条海管均为457.2 mm(18英寸)单层水泥配重焊接管，海管材质为API 5L X65钢材，铺设总长度约为56 km，铺管作业船为海洋石油工程股份有限公司所属“蓝疆”号船舶。

由于缅甸海域原油含硫，海管作业环境为酸性条件，因此业主要求海管铺设施工采用无铜衬垫焊接工艺，以排除铜元素渗透对焊缝性能影响。根据此要求，综合考虑工期和施工经验，最终确定根焊焊接采用无铜衬垫STT全自动焊封底工艺。STT根焊焊接工艺采用波形控制电源，是一种表面张力过渡焊，该技术适用于碳钢和不锈钢的焊接，并能使用各种保护气体，与传统的手工电弧焊打底工艺相比，STT根焊焊接工艺具有引弧容易、飞溅小、焊缝正背面成型好、焊接速度快、焊接成本适中等优点[1]，但STT根焊焊接工艺也存在增加熔合类、熔透缺陷产生的缺点。

1 海管铺设概况

1.1 海管铺设施工工艺

项目中3条海管采用同一施工工艺，具体流程如图1所示。

图1 海管铺设施工工艺

1.2 海管铺设关键路径

海管铺设施工具有流水线作业特点，不同的工作内容在不同的站点完成，同一工作的不同工序在各站中依次进行。直接影响整个作业线铺设效率的工作为关键工作，由关键工作构成关键路径。通过控制关键工作(或非关键路径上的可能影响到关键路径改变的工作)从而缩短关键路径时间，提高整体铺设效率。

项目实施过程中，对各站点进行了效率统计，如图2所示。根据图2效率统计数据可知，在项目实施过程中，1站STT效率为9.2 min，高于其他站点，关键路径为第1站STT焊接。

图2 海管铺设效率统计

1.3 海管焊接缺陷统计

图3～图5分别给出3条海管缺陷统计情况。

图3 海管P1焊接缺陷深度统计

图4 海管P2焊接缺陷深度统计

图5 海管P3焊接缺陷深度统计

由图3～图5可知，项目中海管焊接缺陷主要为STT根焊缺陷；3条海管层间焊接缺陷所占比例均较小，最大为P1海管的10%。

2 STT根焊焊接影响效率原因及解决措施

根据施工过程的统计及分析，STT根焊缺陷原因主要分为3个方面：①STT设备自身因素；②管端错皮量影响；③焊工操作技能。

下面将针对上述3个方面分别进行分析。

2.1 STT焊接设备自身因素

在实际施工过程中，据现场焊接工程师的反映，STT焊接设备由于地线接触问题存在失去电压的现象，导致自动停弧。对于停弧点必须重新起弧焊接，焊工不得不对可能重叠的区域进行打磨处理。如果处理太少，造成未熔合；处理过多，则容易造成焊接焊漏。

针对STT焊接设备自身因素的原因，对STT焊接设备进行了调整，具体的调整如图6所示。在STT焊接设备的机头焊枪上增加了一个与STT焊接设备母机外壳连接的地线，避免了焊接过程中的跳丝，提高了焊接合格率。

图6 STT焊接设备调整

2.2 管端错皮量的影响

根据WPS(焊接工艺规程)的要求，STT根焊的管端错皮量应当不超过1 mm。但是在实际施工过程中发现，如果海管管端的错皮量在1 mm左右，基本上会存在未焊透或者烧穿的风险，造成焊接缺陷或者重新加工坡口。

针对海管管端错皮量的问题，施工中的解决措施为将管端错皮量的要求提高到不超过0.5 mm。这对海管椭圆度要求极高，由此也就造成了实际操作难度大，影响海管铺设效率的问题。

2.3 焊工操作技能

在整个海管铺设施工过程中，施工人员的操作熟练度也是决定海管铺设效率的关键因素[2]。由于此项目之前，施工团队并未采用过无铜衬垫的STT焊接工艺，对于STT根焊焊接工艺的认识从零开始，施工团队缺乏一定的现场施工经验。在施工过程中，不断地调整STT根焊焊接工艺参数，最终导致耗费较长时间才达到满意的焊接合格率和焊接效率。

针对焊接操作技能的问题，在将来的项目中，对于焊接技术要求较高的工艺，应当重视陆上焊接工艺的开发，施工前应当进行充分的焊接技能强化训练。对于特殊的问题需要量化处理，以匹配严格量化的工艺参数，必要时可进行量化研究，以便为施工期间遇到的各种复杂情况，提供必要的参考与支持。

3 总结与建议

结合缅甸海域海管铺设项目，分析了STT根焊焊接工艺对海管铺设效率的影响，总结归纳了项目实施过程中STT根焊焊接工艺影响铺设效率的原因，并给出了相应的解决措施。在今后的类似项目中，建议对STT根焊等要求较高的工艺进行充分的陆上焊接工艺开发；结合焊接工艺特点和要求控制材料质量并作适当优化。

[1]张良锋,郭志农,沈楠楠，等.STT根焊工艺在海洋工程结构钢管卷制中的应用[J].中国造船,2013,54(S1)：179-184.

[2]王彦博,田峰.浅谈如何提高海管作业效率[J].中国造船, 2011,52(S2)：246-250.

Root welding is the major process of pipeline welding and the key factor that can decide the welding quality and efficiency of whole pipeline.The case of a project whose objective is to lay three pipelines with weight coating system composing of cement in Burmese waters is studied by analyzing the influence of Surface Tension Transfer(STT)root welding without copper liner on laying efficiency.Some methods of pipeline welding are summarized which are worth of the reference for similar pipeline laying project in future.

STT root welding;pipeline;pipelaying efficiency

李黎霞(1982-)，女，山东威海人，工程师，大学本科，主要从事海洋工程设计工作。

TG457.6

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.016

2016-08-09