王志業(yè)，王超，劉海林

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

深水海底管線普遍存在PLET，船舷側(cè)作業(yè)為最常用的施工方式，一般中國南海作業(yè)水深為400米至1500米不等，PELT裝置從海底到海面的操作平臺之間只有靠近端部一個防脫落固定液壓裝置。為檢驗(yàn)相配套的設(shè)備和設(shè)計(jì)流程的可靠性，在作業(yè)海域現(xiàn)場模擬了PELT整套海上操作流程，從測試情況得出：現(xiàn)場管子的晃動性較大，導(dǎo)致組對和焊接不能正常完成，通過設(shè)計(jì)制作“半瓦環(huán)抱式外對口器”，防止管子受海水沖擊的晃動，保障組對的可操作性，是普通外對口器強(qiáng)度的3-5倍，保障了焊接一次合格率100%，并且大幅度提高PLET施工效率和施工質(zhì)量，可在后續(xù)海管項(xiàng)目PLET施工中推廣使用。

1 PLET舷側(cè)海上安裝黃金焊口組對的要求

舷側(cè)安裝PLET組對工況下，需要使用外對口器將PLET尾管和回收并懸掛在適配器上的海管管端組對并進(jìn)行長時間約束，使二者之間沒有相對位移，滿足打底焊接的要求，否則將會出現(xiàn)焊接裂紋。由于海管懸掛段長達(dá)750m，運(yùn)動受懸掛點(diǎn)船體運(yùn)動、自身構(gòu)型以及海洋水動力的控制，PLET運(yùn)動主要受船體運(yùn)動控制，如何準(zhǔn)確模擬組對狀態(tài)下海管和PLET整體的運(yùn)動響應(yīng)并提出管卡處的荷載，是管卡開發(fā)的關(guān)鍵。

為了解決海管回收后在懸掛過程中管段晃動造成黃金焊口的坡口組對困難和焊縫撕裂問題，為了保證坡口的組對質(zhì)量，研制了半瓦型環(huán)抱立式外對口器，該外對口器剛性強(qiáng)，滿足從焊口處充氬保護(hù)冶金復(fù)合管的焊接外對口器 ，具有承載能力大，可對中調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，能有效防止管端晃動，保證組對、焊接質(zhì)量。

2 半瓦環(huán)抱式外對口器設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)思路

防止海上海管的晃動是制作此裝置的主導(dǎo)思路，根據(jù)主導(dǎo)思想從以下方面實(shí)施：

● 使用足夠強(qiáng)度的材料作為主要受力部件是重點(diǎn)；

● 便于現(xiàn)場操作是此裝置實(shí)用性的重要參考點(diǎn)；

● 在實(shí)現(xiàn)組對的情況下，怎么把組對精度提高是考量此裝置優(yōu)劣的重要參數(shù)；

● 實(shí)現(xiàn)高精度組對為焊接奠定了一個好的基礎(chǔ)，但怎么不影響現(xiàn)場焊工的操作是應(yīng)用推廣的一個重要參考點(diǎn)；

● 安全可靠是對此裝置的全面評價；

2.2 技術(shù)原理或技術(shù)方法

● 使用厚度20mm，長度600mm的X65材質(zhì)的圓形無縫鋼管作為“半瓦環(huán)抱式外對口器”的主要部件，利用此規(guī)格的材料作為只要部件主要是考慮到利用高強(qiáng)度固定，防止管子受海水沖擊的晃動，保障組對的可操作性，是普通外對口器強(qiáng)度的3-5倍；

● 使用機(jī)加工的方式對圓形無縫鋼管進(jìn)行加工成兩個半瓦式，機(jī)加工可有效防止在加工半瓦時造成的變形；

● 使用機(jī)加工的方式對兩個半瓦進(jìn)行內(nèi)壁內(nèi)鏜，保證夾具與現(xiàn)場海管的貼合力，機(jī)加工方式可防止變形；

● 利用機(jī)加工在每個半瓦的中間，根據(jù)管徑的大小設(shè)計(jì)加工出長形圓角的焊接孔，實(shí)現(xiàn)焊接的可操作性，機(jī)加工可有效防止變形；

● 為進(jìn)一步加強(qiáng)此對口器的強(qiáng)度，在兩個半瓦上分別用4套50mm直徑的螺栓和螺母進(jìn)行加強(qiáng)，采用螺母固定在的上下，螺栓可拆卸式的結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場風(fēng)浪較大，管子受力較大時靈活使用，這樣既能保證更大的強(qiáng)度防止管子晃動，又能給焊接流出可操作空間；

● 用12mm的D36型號的鋼板加工成“合葉”形式，把兩塊半瓦連接，用筋板加固，既保證開合的自由和順暢性，又能保證足夠的強(qiáng)度；

● 用直徑50mm左右的螺栓作為加緊裝置，用筋板加固，既保證開合的自由，又保證足夠的強(qiáng)度；

● 為保障在加緊后能夠?qū)崿F(xiàn)對組對錯皮的微調(diào)整，在兩塊板瓦的靠近焊縫上下兩端進(jìn)行掏孔，分別用4套直徑30mm的螺栓和螺母（共計(jì)16套），固定在兩塊半瓦上下的掏孔處，起到一圈8個點(diǎn)的任意調(diào)節(jié)，保證組對質(zhì)量；

● 設(shè)計(jì)制作便攜式的托架，組對時把托架安裝在對口器的下部起到支撐作用，作為“半瓦環(huán)抱式外對口器”的輔助裝置，防止此對口器在操作過程中脫落所造成傷害；

圖1 半瓦環(huán)抱式外對口器設(shè)計(jì)及分析

3 半瓦環(huán)抱式外對口器的應(yīng)用

按照上述設(shè)計(jì)，制造了一套半瓦環(huán)抱式開對口器，并應(yīng)用于我公司南海某海管項(xiàng)目中，避免了因晃動導(dǎo)致焊口撕裂的風(fēng)險，保證了組對質(zhì)量，促使焊接一次合格率達(dá)到100%，并提前計(jì)劃7天完成，效率提升4倍，有效克服了PLET舷側(cè)海上安裝黃金焊口組對的瓶頸，滿足了組對效率高、精度好等要求，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖2 半瓦環(huán)抱式外對口器組對

4 結(jié)論

本文在分析海管PLET舷側(cè)海上安裝過程中由于現(xiàn)場管子晃動性較大，導(dǎo)致黃金焊口組對和焊接不能正常完成的基礎(chǔ)上，介紹了一套半瓦環(huán)抱式開對口器的設(shè)計(jì)。該套半瓦環(huán)抱式開對口器應(yīng)用于南海某海管項(xiàng)目中，保證了組對質(zhì)量，促使焊接一次合格率達(dá)到100%，效率提升4倍，具有較高的推廣應(yīng)用價值。