海洋工程管道对接方法和技术.pdf

2011年 第39卷 第 10期 伦冠德等 ：海洋工程管道对接方法及技术 则需考虑焊接烟雾的排出及潜水员的呼吸供给。 国内由上海交通大学 、哈尔滨工程大学 、北京石油 2．1．1 常压干式焊接 化工学院和中国石油大学组成的课题组承担 了863 两管端的常压焊接可利用水面船只在水面大气 计划重大专项子课题 “水下干式高压焊接 ”，于 压力下或在水下的常压舱室 内进行 。常压焊接 的优 2004年设计建造 了国内第 1套用于水深 60m的高 点是应用陆上焊接工艺 ，得到的焊缝质量较高压焊 压焊接试验装置 ，并对水下高压焊接TIG机器人及 接的好 。 全位置轨道识别算法进行 了研究。863水下干式高 当管道提升到水面行不通时 ，可以采用水下常 压焊接舱如 图2所示 。对 于 500m 以深水深的情 压焊接 。这时采用3个主要组件 ：1个带有插接装 况 ，英国Cranfield大学等 的研究表 明，MIG焊接 置的焊接舱 ，1个支持组件和 1个传送组件。焊接 (即GMA焊接)最具深水应用前景 ，已经实现 了 舱和插接装置放在待连接的管端上，然后把支持组 25MPa压力下的MIG焊接 ，并且对焊接 电弧、熔 件放在焊接舱上面 ，在焊接舱 内进行常压作业 。干 滴过渡等进行了理论研究。挪威 Statoil公司2004 式常压焊接的焊接舱是可 以抵御水深压力的厚壁压 年进行无潜水下高压25MPaGMA焊接模拟，2006 力容器，舱就位、密封之后，排出舱中海水，使舱 年又将 GMA焊接用于对接中的坡 口焊，当年进行 内压力降至常压，焊接在常压环境进行 。 了710m水深的无潜高压焊接。 1977年法 国LPS公司首先采用这种方法在北 海 150m水深处成功地焊接 了直径426mm的海底 管线。气室是一个直径 2．4m、长 3．66m 的圆筒 ， 两端为椭圆形 ，设备造价 昂贵 ，焊接辅助人员多， 所 以一般只用于水下焊接重要结构 。目前我 国还没 有水下常压干式焊接设备 J。 该方法虽然在焊接材料 、工艺及保证焊缝质量 方面具有巨大优势，但 由于在密封与压力稳定方面 很难保证而很少使用。 图2 863水下干式高压 焊接舱 2．1．2 高压干式焊接。。 激光焊接已经成功地应用于 30m水深反应堆 高压干式焊接的焊接舱底部开 口，由高压气体 裂纹的湿式修复，但是，因为激光焊接同样需要气 将海水从底部开 口排出，舱内气压与舱外水压基本 体屏蔽且熔深有限，所以能否直接应用于深水管道 平衡，密封容易实现而且舱体质量较轻，焊接在高 对接尚不得而知。爆炸焊接是一种锻压焊接技术 ， 压环境中进行 ，由于环境压力对焊接电弧的影响， 虽然在 20世纪70年代 曾经用于水下连接 ，但是后 需要采用特殊的高压焊接程序 。操作程序为： 来没有继续发展，其主要原因是对安全性的考 各管端放在海床上而且相互重叠 ，在管子注水后切 虑 。摩擦焊接属于固相焊接技术 ，在许多场合 割管端 ，将大型对 中架放在管端上 ，将管端顶人对 与电弧焊接相 比，因为接头性能优且高效、低耗、 中架；然后将焊接舱放在管端上并与管端密封 ，在 清洁和精度高而具有突出的优势，已成为当前发展 每个管端放 1个充气塞头，将焊接舱里的水排干 ， 最为迅速的焊接技术。对于水下应用而言，摩擦焊 潜水焊工进入焊接舱 ，擦干管子 ，将管端锯割到正 接质量对于水深不敏感，不同水深焊接参数没有变 好需要的长度 ；最后用对 口器将管端与替换管段对 化，这是电弧焊接难以比拟的巨大优势，所以摩擦 口，完成管端与