Scott Funderburk，林肯电气公司全球营销管道部门总监，解释了适当的消耗选择对海底酸维修管道的焊接成功产生重大影响。

材料规格对于海底管道(尤其是酸性管道)焊接的成功和完整性起着至关重要的作用，特别是在选择焊接耗材时。

酸维修管线环境由NACE国际规范MRO17定义为“含水和硫化氢（H2S）的流体，其总压力为0.4MPa（65psia）或更大，并且如果气体中的硫化氢的分压力更大超过0.0003MPa（0.05psia）。“

更简单地放置，H2S的浓度，称为酸气体，在海底油和气体运输条件下变得越来越普遍。这种天然气几乎与一氧化碳一样致命，但如果未指定正确的材料，它也可能对管道的极大损害。在管道外部，焊缝暴露于较低的氢浓度，而不是与管道内表面上的酸环境接触的氢浓度。硫化氢的腐蚀性可以导致焊接材料中的硫化物应力腐蚀裂缝。

酸性介质消耗品
通常，高强度碳钢，X70级用于此类海底工作。与较低级钢相比，焊接X70材料没有主要差异，例如X65。但是，需要选择焊接耗材以获得此特定产品的指定机械要求。

与高强度X70碳钢一起使用的耗材必须具有高韧性，耐腐蚀和氢致开裂，并适合在该等级钢上焊接，具有良好的可焊性和高抗拉强度，且无熔合（LOF）缺陷。选定的耗材还必须经得起射线照相或自动超声波检测（AUT）等无损检测（NDT）方法的考验。

图1在“数寸管道项目”上，VML需要指定将在重型管道和酸环境中使用的焊接过程和材料，同时将该项目按时和预算保持在生产步伐。

低合金GMAW耗材设计用于在高达X80级的管道上的所有位置半自动或自动焊接根部焊道、热焊道、填充焊道和盖焊道，以及高达X100级的管道上的根部焊道，使该耗材类别成为海底酸性环境中使用的高强度碳钢的理想选择。

一些产品能够在-50°C温度下产生69-95 J的夏比V型缺口冲击性能，满足苛刻管道作业的苛刻要求，例如2010年底在阿布扎比遇到的瓦伦丁海事（海湾）有限责任公司（VML）——沙特阿美公司在马尼法油田的一个100 km海底管道和电缆安装项目。

海底挑战

当经验丰富的离岸承包商在这一部分的跨境制作工程中解决了世界上最大的石油生产商的施工时，它面临着46公里X42“海底管道部门的许多挑战，包括焊接材料选择。

VML专注于海上平台和潜艇管道的施工，安装，维护和海底检查，以及驳船和海洋船只的租赁。该公司的主要活动是执行重大EPC离岸项目。沙特阿美分歧项目至关重要，因为它是VML的主要EPC。

该公司在收购井架驳船（DLB），Regina-250之前20年推出其运营。2010年，它增加了另一个驳船，并通过调试建造第三个，甚至更大的DLB来实现另一个主要一步。根据情人节的项目经理（PM）锁骨Nair，与沙特阿美公司的良好展示可以走很长的路，以确保船队和井架驳船长期忙碌。

奈尔指出：“作为一家公司，这是一个极其重要的项目，因为这是沙特阿美的一个突破。”。

虽然VML的船员已成功安装了数百公里的海底管道，但它们以前没有焊接过良好，42英寸的直径，1.25“壁厚，X70级管道所需的。该项目还有一些使用X65级管道的区域，另一种适用于酸性环境的选择，包括海底阀门滑动系列。

在数值管道项目上，VML需要指定焊接过程和材料，这些材料和酸性环境都可以使用这种重型管道和酸性环境，同时使项目以高效的步伐运行，按时和预算运行。

焊接工程师在短路模式下落户自动化气体弧焊（GMAW），具有窄的J-Groove设计，以实现高焊缝率。然而，通过自动化MIG过程焊接的关节更容易受到熔化缺陷的影响，因此VML需要为焊接细节构建严格的控制，包括选择右焊丝。

图2.在管道上作业时，焊工能够实现精确的导线布置。缠绕钢丝的铸造和节距自始至终都保持不变，一旦放置，它就不会偏离接头。

线选择过程
下一个挑战？选择合适的消耗品，超过超过X70级管道的拉伸强度，很少没有气体毛孔，并在沙特阿美峡谷的严格要求下提供出色的焊接金属性能，在紧密的生产时间表上进行质量。

为了确定最佳耗材，VML测试了来自不同制造商的电线。工程师们使用不同的电线和气体混合物组合，总共制作了35个试样。然后，试样进行100%自动超声波无损检测和机械检测。林肯电气的低合金MIG焊丝Pipeliner®80Ni1位居榜首。

图3.为该项目选择的消耗品，林肯电气的管道80ni1通过盖子通过螺栓上方的微孔隙度，从每个角度和每个焊缝输送一致的，光滑的电弧。

这条线通过在各个方面提供所需的结果，不断击败竞争对手。竞争产品显示根部上方的微孔通过盖孔，但Pipeliner 80Ni1对这种现象表现出很强的抵抗力。它还满足所有机械性能要求，包括夏比V型缺口、抗拉强度和裂纹尖端张开位移（CTOD）。

“与其他类似的电线和品牌相比，焊接金属中的气孔数量可以忽略不计，”焊接工程师指出由于耗材的良好润湿性，LOF被完全消除。”

由于大直径和1.25“壁厚，具有批准的工程批判性评估（ECA）是从速度和灵敏度的角度来看NDT的选择方法。然而，这是由一个优秀的管道焊接团队支持，这是VML的内部能力。

在工作中
一旦就工作而言，VML的专业焊工团队曾在背靠背的班次工作。它们在42“OD X 1.25”WT管上平均每天超过79个关节，维修率不到3％。峰值产量每天为92个关节。

焊接工程师补充说，他的焊接团队使用低合金GMAW焊丝“非常舒适”，并指出，指定焊丝不仅具有“良好的侧壁润湿性和渗透性”的优异性能，而且易于使用。

他说:“这种金属丝因其优越的供给能力和性能特点而脱颖而出。”“它还为每个角度和每个焊缝提供了一致、平滑的弧线。”

当在管道上工作时，焊工也能够实现精确的焊丝放置。这是可能的，因为铸造和螺距的绕线是保持从开始到结束焊接。一旦放置好，它就不会离开关节。总的来说，在低停机时间和预算范围内，生产率提高了近20%。

“停止生产海底工作一天收入几十万加美元的损失。根据项目经理，它不仅影响了我们的产品质量，还影响了我们的服务质量，““更重要的是，由于此电线广泛的验收标准，它减少了焊工压力。这让我们可以在不影响质量和生产的情况下最大化我们的预算。“

考虑许多变量

任何海上项目的耗材规格，特别是海底含硫管道，都要仔细考虑许多选择因素;从焊接工艺，到钢的等级和厚度，再到考虑到严格的ECA要求，选择合适的电极需要时间和测试。

最后，这次选择规范/过程的注意力提供了最终的投资回报。凭借正确的消耗品，酸性环境中的焊缝将保持完整性，避免缺陷和硫化氢裂缝，以及其他故障。

最后，适当指定的焊丝不仅有助于提高整体质量，而且还有助于提高项目生产率。第一次焊接正确的接头可以保持工作前进或提前，如VML的例子所示。

“我们没有期望达到那样的性能水平，”首相说，在漫长的消耗品规格说明过程之后回顾了这项工作沙特阿美还首次对承包商的生产质量和工作效率感到惊喜，该承包商在沙特阿美严格的质量和安全要求下工作，VML现在可以为这位受尊敬的客户投标未来的海底项目。”

乍看上去… 情人节海事，位于阿布扎比的基础，在Saudi Aramco的Manifa Oilfield建造了46公里的Subsea Sour Service Pipeline。 该项目有严格的质量要求和严格的完成期限。 该项目指定的管道为42 "外径x 1.25 " WT, x70级，高强度碳钢。 在短路模式下使用自动气体金属弧（GMAW）工艺焊接管道，具有窄的J-Groove设计，以实现高生产率。 工程师们寻找的是一种比x70级管道的抗拉强度还要高的焊丝，这种焊丝几乎或完全没有熔化缺陷。 经过全面测试30多种不同的耗材，焊接团队从林肯电气指定Pipeliner®80Ni1。 所选择的电线远远超过了非破坏性的测试要求，以及关键的机械要求，包括夏比V-antch，拉伸强度和裂纹尖端开口位移（CTOD）。 在工作中，焊工实现了精确的电线放置，提高了生产力高达18.5％，低停机时间，每天平均75个关节，维修率低于3％。

文章转载于《世界管道》2012年5月看法