摘  要：南海东部海疆某平台导管架水下布局ACFM检测发明裂纹，此中2道深度凌驾6.8mm裂纹焊道拟接纳部分干法水下焊接技能举行修复处置。本文简介了水下焊接技能，经过焊接工艺规程评定和焊工认证、实体模子实验、现场实行焊接等方面片面论述了平台导管架裂纹修复的事情流程和留意事变,将为以后导管架水下裂纹修复项目提供参考根据。

要害词：裂纹；水下焊接；模子实验

1   工程概略

南海东部海疆某平台在水下检测历程中发明多条裂纹和缺陷，此中在N42-M676、N43-M481节点上的2条疑似裂纹尺寸大，已凌驾容许打磨极限，且N42、N43节点非常庞大，与节点相连的空间杆件达7根之多，卡箍增强庞大且增强结果难以包管。在此窘境下，经过专家讨论，决议从外洋引进水下部分干式焊接技能举行裂纹修复。

在此之前，水下焊接技能在我国牢固平台导管架主布局焊缝裂纹修复中没有实践的使用案例，本次水下焊接技能使用是国际的初次实验。

2   水下焊接技能简介

随着陆地油气资源大开辟期间的到来，少量的陆地工程建立和维护事情必要先辈的水下焊接技能作为支持。水下焊接技能已成为采油平台、输油管道和海底堆栈等大型陆地布局物组装、维护及维修的要害地点。

水下焊接品种单一，从事情情况上可以分为湿法焊接和干法焊接，此中干法水下焊接包罗高压干法水下焊接、常压干法水下焊接和部分干法水下焊接等。以下就部分干法焊接技能以及在导管架裂纹维修方面的研讨效果举行介绍.

2.1.1  部分干法水下焊接

无论是湿法或干法水下焊接，都由于其固有的不行克制的缺陷，而极大影响了它们对日益庞大化的陆地布局的实用性。部分干法焊接是用气体把正在焊接的部分地区的水人为地排开，构成一个较小的气相区,使电弧在此中波动熄灭的焊接法。由于它低落了水的无害影响，使焊接讨论质量比湿法焊接失掉分明改进。与其他干法焊接相比，无需大型昂贵的排水气室，顺应性分明增大。它综合了湿法和干法两者的好处，是一种较先辈的水下焊接办法，也是以后水下焊接研讨的重点与偏向。部分干法品种较多，日本提出了水帘式及钢刷式，在美国和英国事干点式及气罩式，而法国早先开展了一种旋罩式。

3   某平台导管架焊缝裂纹缺陷拟接纳的部分干法水下焊接技能介绍

3.1  导管架焊缝裂纹缺陷表现的形貌

经ACFM检测确定焊缝裂纹的地位和尺寸状况如下：

表-1 焊缝裂纹属性

序号	水深地位(ft)	导管架尺寸(mm)	裂纹尺寸（mm）	裂纹地位（24工夫点）
裂纹1 M676	-185（47m）	Φ762×25.4	长 107, 深 7.3	近brace端0-1.5 点
裂纹2 M481	-185（47m）	Φ1219×28.6	长 86, 深 6.8	近brace端0.5-1.5 点

CRACK No.1

CRACK No.2

图 1 焊缝裂纹地位

裂纹 1 M676	裂纹 2 M481

图2 焊缝裂纹节点地位示例

3.2  水下焊接技能接纳的尺度和办法

根据标准尺度：UNDERWATER WELDING CODE，AWS D3.6（2010）

修补焊接办法：部分干式水下SMAW焊接技能

依据平台导管架拟修补焊缝的地位、尺寸巨细和节点布局情势，定制一个排水气室（Habitat），排水气室包罗带有密封压条和通明窗的外罩、外部加热安装、通气和排水收支口阀门和多个焊条拔出口。焊接时，将定制排水气室安置在指定地位上，使用绑扎带、磁铁等牢固安装系固，包管密封。用氛围将气室内的水排挤，然后，对排水气室举行加热、透风，负气室内枯燥度、预热温度到达焊接要求，潜水焊工依照WPS(Welding Procedure Specification,焊接工艺规程)参数要求开端实行焊接，焊接历程中的焊接参数、气相情况的气体身分和压力由水面职员举行设定和监控，潜水焊工可依据水下实践状况，经过通气阀作得当调解，或与水面职员相同调解。潜水焊工在水中施焊是顺次将焊条从事后设定好的拔出口拔出气室内的气相区举行一段一段地焊接，将焊缝毗连起来。焊工可以经过排水气室的通明窗举行焊接质量察看，经过拔出口，用特制打磨头举行焊缝的打磨事情。

3.3  水下焊接技能实行方案的根本流程

水下焊接技能实行不但仅包罗上节2.2中简述的水下焊接办法操纵根本历程，还包罗了少量的焊前预备事情和焊后处置事情，其根本流程可以归结如下：

1)  焊接工艺规程评定和焊工认证

2)  实体模子实验

3)  现场实行焊接

3.3.1   焊接工艺规程评定和焊工认证

为了确保焊接操纵次序、焊接质量，应按水下焊接AWS D3.6（2010）的要求，对焊接工艺举行评定和焊工认证。次要要求如下：

1)   实验板材的选择，AWS D3.6（2010）要求，实验板材的化学身分、机器功能和质料品级只管即便与实践的质料靠近，但如论怎样，碳含量和碳当量不克不及低于实践的质料的碳含量和碳当量，这一点是与AWS D1.1（2010）有较大的区别；

2)   订定PWPS焊接工艺参数应切合现场实践需求，工艺的掩盖范畴，水深方面可以掩盖+/- 20m；

3)   实验样板预备。接纳两块钢板拼装焊接，按现场裂纹的实践必要决议做1G、2G、3G地位焊接，用于焊接返修的实验样板坡口开单面V，35-40°C可以承受。非全刨透返修的实验样板可以在反面加扁铁（图 3）；

4)   在大的实验水舱里，把排水气室与实验样板安置好，做好焊前的预备事情：排水、通气、枯燥、加热；

5)   对实验样板依照同意的PWPS(低级焊接工艺规程)要求举行水下焊接（图 4）；

6)   焊接完成后按PWPS要求举行保温、降温后，才干撤除排水气室，使焊缝浸水；

7)   对完成焊接的样板依照AWS D3.6（2010）要求举行机器功能实验：

RT无损检测

强度实验

弯曲实验

打击实验

微观和硬度实验（最大不凌驾 HV₁₀ 325）

8)   实验后果切合尺度要求后，提交焊接工艺评定陈诉（PQR）和焊接工艺规程（WPS）报第三方和业主审批。留意：AWS D3.6中2G 地位全熔透（CJP）PQR仅能掩盖2G，不克不及掩盖1G，这点与AWS D1.1差别；

9)   焊工认证。依照PWPS完成焊接操纵，后果及格的焊工取得资历认证。留意：AWS D3.6中3G 地位全熔透（CJP）焊接仅能掩盖1G和3G，不克不及掩盖2G，这点与AWS D1.1差别，AWS D1.1可以掩盖1G、2G和3G；

3.3.2  实体模子实验

为了确保潜水员（焊工、检测职员）能做好水下焊缝修补的预备事情，熟习焊接修缮的操纵历程，在真正实行水下焊接义务前，必要模仿现场实践状况举行实体模子实验，即依据平台导管架现场实践状况，按1：1比例复制具有相反多少尺寸和节点毗连情势的部分导管架节点的布局模具，置于池塘内举行水下焊接操纵实验。

举行水下焊接所用的焊接施工设置装备摆设、帮助设置装备摆设（通气、加热等）和排水气室应使用实体模子实验来验证其具有精良的事情情况，并实用于预期的现场事情情况。

经过实体模子实验，从裂纹缺陷打磨，焊前无损检测，排水气室安置、排水、加热，实行焊接操纵，焊后保温、降温，直到焊后无损检测，真实地模仿整个水下焊接操纵历程，可以从中发明焊接历程中大概会呈现的题目，协助m6米乐进一步美满水下焊接工艺操纵流程，制止和应对这些题目的产生，进步水下焊接事情的质量和服从。

实体模子实验的根本内容包罗如下：

1)   按实践导管架多少尺寸、布局毗连情势制造布局模具（图5）

2)   节点排水气室的设计、制造（图6）

3)   排水气室在布局模具上的婚配、安置、移除操纵（图7）

4)   焊工水下焊接实练习练

5)   水下NDT检测实练习练

  

图5 模仿现场实践的布局模具          图6 排水气室设计示例           图7 排水气室模仿安置示例

3.3.3  现场实行焊接

在实行现场焊接修缮事情前，应完成体例水下焊接工艺规程WPS、水下焊接事情步伐、水下焊接查验实验方案（ITP）等步伐文件，提交业主和第三方考核经过。水下潜水员（焊工、检测职员）、现场监视、水面检测职员、第三方验船师应熟知水下焊接的事情流程要求，包管整个事情能依照预定操纵步伐一步步展开，并失掉无效控制。

现场实行焊接的根本步调如下：

1)   经过NDT检测（ACFM）再次规定裂纹缺陷范畴。

2)   经过第二种NDT检测办法（水下ACMPI或DCMPI）确定裂纹的肇始地位、形状、多少尺寸，这一步十分须要，由于ACFM敏理性过强，易呈现误判，必要验证。

3)   举行打磨前，应该先在裂纹两头打止裂孔，以防裂纹的分散。

4)   接纳手工机器打磨扫除裂纹，不容许用水下碳弧气刨。打磨应沿深度偏向逐层深化，边磨边ACFM反省，直至裂纹完全被扫除。

5)   确认打磨坡口的参数（坡口偏向、角度、根部圆角等）切合WPS要求。

图8 坡口参数属性要求

6)   接纳第二种NDT检测（水下ACMPI或DCMPI）再次确认裂纹扫除。

7)   扫除海生物，预备排水气室的安置。

8)   使用绑扎带和磁铁安置牢固排水气室，并反省密封情况。

9)   对排水气室举行氛围加压排水，反省气室的稳定性。

10)  按WPS预热温度要求实行加热、通气枯燥。

11)  按WPS要求设定焊接参数，由水下潜水焊工完成焊接操纵。

12)  记载整个焊接操纵参数、焊接预热温度、层间温度和工夫等数据。

13)  焊后保温、降温历程。完成焊接后，应包管气室持续密封，不克不及进水，并对气室内继续保温（125℃）4小时，然后，按预定降温速率（50℃/h）降至50℃以下，方可撤除气室进水。

14)  焊后外表NDT检测，依照AWS D3.6（2010）中7.9章节的要求举行检测。

15)  检测及格后，对焊缝外表举行须要的打磨光顺。

16)  最初，提交水下焊接修缮、检测陈诉。

4   完毕语

陪同着陆地煤油和自然气产业的开展以及我国陆地工程向深海的挺进，水下焊接技能的使用将会越发普遍、成熟和波动。固然终极这2条疑似裂纹颠末复检和屡次专家论证，确定是导管架制造历程中的焊接缺陷且扩展危害小，只需举行活期监控，未能终极实行水下部分干式焊接，但经过重新开端就正到场此中，查阅标准要求、各种水下焊接文献和案例，在实验历程和海上实行现场与实行水下焊接义务的外方专家举行相同、交换和学习，对水下焊接设置装备摆设、特别焊条、帮助东西、焊接和检测实行方案、水下焊接事情流程有了一个直观而较片面的理解，为未来遇到相似庞大节点裂纹的维修，提供了技能储藏。