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1. 概述

中-缅油气管道工程海底输气管道位于干线其起始段，既起于马德岛附近海域，在马德岛与陆上管道相连，穿越Fletcher hayes海峡后，在此连接陆上管道。线路长度约5.56km,最大水深约22m，天然气管道设计压力为10MPA,管道外径1016mm*22.2mm,原油管管直径813mm*19.1mm,管材X70。由于该项目投资大，难度高，最关键的工作是辅管船上的焊接，为此指定一套高质量、高效率的焊接工艺是保证铺管质量及项目进度的先决条件。

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2. 海底管道焊接工艺技术

海底管道铺设风险高、难度大，管材以低合金高强钢为主，对焊接强度的要求很高。需要指定合适的焊接工艺技术，满足焊缝的力学性能和低温断裂韧性。因此，在施工之前，按照工程要求及相关标准规定编制焊接工艺规程，对焊接工艺评定试验提供指导。试验后，根据焊接工艺评定结果对焊接工艺规程的相关内容进行修改，最终为实际施工中的焊接工艺提供依据。

焊接工艺规程中主要包含：焊接设备的选择、焊材的匹配、焊接坡口的设计及焊接参数。

（1）焊接设备的选择 选择焊接设备是海底管道焊接工作中的重要环节，制约着焊接质量及效率，同时设备的稳定性和安全行也是一个重要因素。

依托中-缅海底管道项目的实际特点，采用STT表面张力焊打底，自保护药芯半自动焊填充盖面。STT表面张力焊打底速度快，单面焊双面成形，易操作，焊缝RT通过率高；自保护药芯半自动焊效率高，电弧稳定性好。将两种焊接方法结合起来，既能保证工程质量，又能加快工程进度。

由于海底管道处于海洋的特殊环境限制中，存在施工投资大，工程质量要求高，服役环境复杂多变的特点。在保证焊接质量的前提下，海底管道焊接要求最大限度缩短工期，从而减少施工成本；同时，焊接必须在水汽环境中进行，要求设备尽可能具有抗潮湿性能。为满足以上要求，比较和分析了国内外现有品牌的电源，选择LINCOLN DC-400、STT等焊接电源，图片1所示。

（2）焊材的匹配 根据项目中所选设备及管道材质，确定采用和表1所示的焊接材料进行焊接。

（3）焊接坡口设计 考虑到本次项目选用同直径、同壁厚钢管对接，钢管水平固定（5G位置）的方式，为了得到较好的单面焊双面成形效果，同时防止扩散氢无法及时排出，导致产生延迟裂纹等焊接缺陷，为此选择开口较大的坡口形式（见图2），有利于焊接过程中扩散氢的溢出，提高焊接质量。

（4）焊接参数 焊接之前需要预热，温度为100-200度，焊接方法为STT根焊、自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面，焊接试验的焊接参数为表格2所示。

3. 焊接工艺试验

为了保证所选焊接工艺的焊接质量，按照AP11104，对焊接进行无损检测后，进行力学性能测试和断裂韧性评价。通过试验结果验证并修正所选焊接工艺。

（1）焊缝外观及无损检测 焊接试验完成后立即进行强制水冷，冷却水流量为50L/min。24h后试件经过外观检查合格，其内部质量经过X射线探伤达到AP11104《管道及有关设施的焊接》中无损检测验收标准，评定合格。

（2）力学性能测试结果 试验主要是根据中-缅海底管道项目技术规格书规格以及API 1104相关标准对材料特别是焊缝区域的强度、硬度、刚性、塑性和韧性等进行检测，进而起到焊接工艺评定的作用，试验结果为表3-表6所示。此外，侧弯试验和刻槽试验均未发现裂纹，结果合格。

（3）断裂韧性测试 由于焊接时热循环过程不同导致组织性能不能均匀，进而生产缺陷，故焊接接头成为海底管道中的薄弱环节。加载时焊接导缺陷处产生的应力集中，通常成为裂纹萌生的源头或者转化为裂纹扩展的推动力，导致结构强度大幅度下，迅速发生灾难性的破坏。因此，焊接接头抗开裂性能的评价，对保证海底管道的安全适用更具现实意义。

根据标准BS7448，通过测试焊缝和热影响区断裂韧度CTOD值，对中-缅海底管道焊接进行断裂韧性测试。试验采取三点弯的形式，取样位置和式样尺寸，图3、图4所示，试验结果为表7所示。

4. 结束语

中-缅管道实际海上集输工程中，海底管道全长5560m，累计焊接580道，最终返修24道，一次合格率到95.9%。焊缝成形好，焊接质量高，到达了预期目标。

由于焊接工艺规程编制合理，施工计划切合实际，各部门组织协调得当，因此该项目得以顺利完成。在保证工程质量和施工安全的前提下，共计节约综合成本850.1万元，取得了明显的经济效益。

文章转载“爱学术”。

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