浅谈海底液飞缆维修工艺

贾磊

摘 要：液飞缆作为水下采油树的主要控制系统脐带缆的组成部分之一，对采油树的开、关和锁紧、解锁等功能实现远程控制，本文主要讲述了液飞缆从最初的调研、技术攻关和最后验收等过程控制。

关键词：采油树；液飞缆；修复

1 液飞缆修复需要探讨和解决的几个关键问题

1.1 材料替代

经权威的元素分析仪测定，海底液飞缆的原件单向阀与原管件材质元素中主要元素含量为：镍13.1、铬25.5、钼2.03、锰4.88及其微量元素；联接接头中主要元素含量为镍6.8、铬25.5、钼5.37、锰1.09及其微量元素。经实践超级双相不锈钢UNS S32750/SAF2507和UNS S20910/Nitronic50在元素含量及其性能上可以替代原液飞缆的联接接头和原管件；其中SAF2507合金由25%铬，4%钼和7%的镍构成的超复式不锈刚。其执行标准为ASTM A240，它的强度及抗腐蚀能力较强，其中抗拉强度不小于800MPa，屈服强度不小于不小于550 MPa，主要用于化学加工、石油化工和海底设备。它具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高的导热性和较低的热膨胀系数。较高的铬、钼及镍含量使它具有很高的抗斑蚀、裂缝及一般腐蚀的能力；另一种UNS S20910/Nitronic50作为一种由22%铬，4%钼和13%的镍构成的奥氏体不锈钢，其抗腐蚀性能优于316、616L、317和317L，且室温下屈服强度几乎是它们的两倍。该钢种在高温及零下的温度中都具有非常好的机械性能。综上所述，该材料满足使用要求。

1.2 焊接工艺制定

1.2.1 焊条条件

选用AWS A5.9 ER2594焊条，氩气保护中进行，并进行自循环水冷，维持焊缝周边温度低于150摄氏度。

1.2.2 焊接接头形式

角接接头。

1.2.3 工艺参数

采用GTAW（氩弧）焊接方法；焊接时要在坡口内引弧，焊接操作上尽量控制最小的熔合比，减少母材的熔入量；层（道）间温度应在坡口内测量，层（道）间温度应控制在150℃以下；焊接过程中，管内应充氩气保护，至少前3道焊缝必须保护，氩气纯度>99.99%；定位焊时与正式焊接工藝相同；每段定位焊缝应不短于25mm；焊缝余高不超过3mm，比坡口每侧增宽不超过3mm；焊后，焊缝及热影响区的表面飞溅等应去除，并用不锈钢刷彻底刷干净；管子表面如果发生电弧灼伤，用砂轮打磨，并采用渗透检查；如果打磨后壁厚不应小于规定的最小壁厚，受伤部位钢管需割除。

1.2.4 焊后处理

焊后应在氩气保护下自然冷却，并在盐酸中清洗焊缝。

2 液飞缆修复的过程介绍

①接头修复加工。将单向阀的原焊口断裂处加工平整，并加工内孔至原尺寸；

②单向阀的试压（单个）。a制造试压工装，所有与阀体接触的工装都选用不锈钢制造；b对12个单向阀进行水压试验，压力为10000 PSI；装配扣压接头，经检查无误后实施试验扣压；把扣压好接头的管段，用连管接头连接到试压设备进行压力试验，第一步：加压至2000PSI，稳压15分钟后，第二步：再加压至2000PSI，再稳压15分钟，直至升至最终压力10000PSI，稳压5小时，观察压力的变化；c经过试压后，能够满足压力，没有泄漏的，可以确定该单向阀能够满足使用；

③单向阀的修理替代（防止单向阀经试压后不能满足修复使用要求）。a解剖单向阀以及防护帽各一个，对相关零配件进行研究，测量相关尺寸；b对解剖的防护帽按单向阀的相关尺寸进行加工，主要是加工锥面以及内卡环槽，对加工后的工件进行装配，最终落实尺寸是否能够满足替代要求；

④接头焊接。将过渡接头焊在单向阀的接口上，在整个焊接过程中，制造两套专用控制焊接温度的水循环冷却工具和气体保护工具，并用激光测温仪对整个焊接过程的温度进行监控，温度控制在110度左右，确保焊接的质量；

⑤钝化。用酸洗液对焊缝进行酸洗钝化；

⑥组对，确定尺寸。把已焊好的单向阀按原记号安装好，然后把新弯制好的管子按原样安装好，并让与单向阀连接的一端连接到单向阀上，另一端套上新加工好的接头，并和原管体搭接确定管子的具体尺寸，对每条管子做好尺寸记号；

⑦焊接。a分离组对的管子和单向阀，把每根弯制好的管子和接头进行焊接，焊接要求按焊接工艺，做好氩气气体焊接的保护，确保焊接质量；b把焊好的管子按原样安装好，并让每根管子按编号和原管体对接好，并点焊牢固，然后又把它们拆离，以便焊接；c按焊接工艺要求对每条管子做好氩气气体焊接的保护，确保焊接质量；d把焊好的管子从最底层开始安装并和对应的单向阀接口逐条组对焊接好，焊完一条再组对另一条，这样方便焊接；在焊接过程中，用专用工具顶开单向阀，做好气体保护焊接，确保焊接质量；

⑧管与管的焊口探伤。对所有焊接口进行渗透检测，并经由检测公司出具权威的报告；

⑨钝化。对所有焊口进行酸洗钝化。

3 结束语

脐带缆作为采油树的控制系统的一部分，其维修在国内尚属于零星产业，随着海洋石油981向深水进军的大背景下，国内除了需要研究和学习国外先进海洋水下井口设备和采油技术，也需要完善和成型海洋水下设备的维修产业。

参考文献：

[1]张亮主.深水油田立式水下采油树安装操控作业[J].石油钻采工艺，2012（s1）：117-120.

[2]陈祝年等.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.