焊接工艺评定在海洋石油工程中的作用

任凯

摘要：海洋石油建造主要包括：自升式钻井平台、半潜式钻井平台、导管架式平台等，其主体全部为钢结构材料构成。在保证得到较高的利润回报的前提下，安全生产并得到高质量的钢结构是海洋工程建造者追求的目标，目前海洋石油钢结构已日益向高参数、大型化方向发展，这就对焊接结构用钢的性能提出了越来越高的要求，因此焊接工艺评定试验对保证钢结构主体的安全性提供了必要的参考条件。海洋石油焊接专业在海洋工程生产中起着举足轻重的重要作用。

关键词：焊接工艺评定；海洋石油；石油工程

前言

海洋中蕴藏着丰富的能源，在海床底部埋藏着大量的石油和天然气。世界各国纷纷加入到海洋石油的开采行列中，海洋石油开采事业已经到了蒸蒸日上的时期，海洋平台就成为了海洋石油能源事业的一个桥梁。海洋石油平台是大型的钢结构，在建造钢结构的过程中，焊接技术人员的专业技术水平以及焊接操作者的实际操作能力是对钢结构生产能力的重要体现。

一、海洋石油工程结构特点

海洋石油工程钻井、生产采油结构除一部分具有一般船舶的结构形式外，主要结构特点为由各种弦杆和斜杆等组成的钢管桁架结构，如勘探用的可移动自升式钻井平台、半潜式钻井平台、导管架式生产采油平台。

1）自升式钻井平台结构

自升式钻井平台具有三个以上的可上下移动的桩腿，通过升降机构将平台结构上升到海面以上一定高度进行作业。大多数自升式钻井平台为三桩腿式三角形平台型式，其关键结构的桩腿起支撑平台的作用，为减少波浪对桩腿的冲击，多采用桁架结构。也有筒式桩腿，其管壁厚度较大，桩腿很高，其重量占整个平台的一半。

21半潜式钻井平台

半潜式钻井平台适用于水深500m以内的近海海域。这种平台大都采用三根桩腿的三角形平台。桩腿是平台的关键结构，分圆柱型和桁架型两种。

31导管架式平台

导管架型平台工作水深一般在十余米到200米的范围内（个别平台超过300米），是海上石油开采用典型装置。导管架是用钢管相贯焊接而成的空间构架，结构复杂，其特点是大型管节点、管相交的节点（T、K、Y节点）结构较多。一般作为浅海地区生产、采油平台，对于浅海地区确定具有较大储量的地区也可作为钻井平台。导管架平台是目前世界上使用最多的一种平台。从设计理论和建造技术来衡量，它都是一种最成熟和最通用的平台型式。

二、焊接工艺评定概念

焊接工艺评定最终通常是以一份完整的报告形式体现，它包括了：焊接技术参数、无损检验报告、力学性能报告、母材材质证书、焊材材质证书等。焊接工艺评定报告（PQR）是焊接工艺规程（WPS）的支持性依据，焊接工艺评定是一个重大的焊接实践过程，通过焊接试验来验证，所提出的焊接方法、焊接材料、经过焊接后是否满足产品验收标准。一套完整的焊接工艺评定试验主要流程应包括焊接工艺评定方案一工艺评定试验计划一工艺评定试验建议程序一试件准备一试件组对焊接一无损检验一式样加工一力学性能试验一试验报告。

三、焊接工艺评定必要性和重要性

在许多重要的大型的钢结构焊接中，对于焊接接头的要求都是十分严格的，其中接头基本原则上是按母材与焊材等强设计，焊接接头的强度减弱或韧性，机械性能不足会导致钢结构提前失效，甚至造成灾难性的后果。特别是海洋石油钢结构处于被含盐的大气包围特殊的环境中，其对焊缝接头的金相组织，抗腐蚀性，耐疲劳性，冲击韧性要求特别严格，在模拟钢结构实际生产环境中所做的实验，对于钢结构安全质量评估有着重要的意义。海洋石油钢结构制造标准，被世界上许多国家所采用，已成为世界公认的具有权威性的标准，是目前世界上海洋石油生产较科学，较完整，较合理，较系统的焊接工艺评定标准。在一些国家，一些特殊的重要的制造领域焊接工艺评定已成为重要的执行性法规和规程被强制性执行。

四、焊接工艺评定成功案例

由于海洋石油工程对焊接质量要求极为严格，很多情况下国产焊材达不到指定的技术要求或者根本没有类似的产品，这时不得不采用可以满足技术要求的进口焊材。总体而言，我们现阶段选用的几家国际大型焊材制造商（如美国林肯、美国合伯特、日本神钢等）的产品品质确实过硬，这是国产焊材所不能比拟的。进口焊材虽然品质好，但是它们的价格却高的惊人，往往是同类别国产焊材的数倍『2，进口焊材的应用无疑给项目带来了成本上的增加。同时由于进口焊材订货周期长，为保证工程项目施工不受进口焊材的影响，不得不保持一定的库存量，占用了公司部分资金，有时库存量不足且新购的焊材尚未到货时甚至会影响到工程项目的顺利进展，或订货周期根本无法满足项目进度要求。在这样的情况下如能通过焊接工艺评定试验测试，实现进口焊材的国产化，则可以一方面降低公司生产成本、减少库房压力和焊材资金占用率，另一方面还能降低对进口焊材的依赖程度。

五、结语

焊接工艺评定是验证焊接工艺是否适当和合理的测试方式。通过相应的焊接工艺评定试验，不仅能够验证焊接工艺的合理性及可操作性，为钢结构的安全提供依据，同时也可以提高生产效率和降低生产成本，取得更大的经济效益。