◎科技日報記者 陳 曦

　　記者近日從(cong) 海洋石油工程股份有限公司（以下簡稱海油工程）獲悉，深水油氣田開發的“咽喉”設備——深水鋼懸鏈線立管（SCR）的製造技術有了重大突破。由海油工程牽頭研發的首套國產(chan) SCR全自動焊焊接設備完成海試，具備工程項目應用條件，標誌著我國自主掌握了SCR全自動焊焊接設備製造及施工技術，對實現高水平科技自立自強、保障國家能源安全具有重要意義(yi) 。

　　連接海上生產(chan) 平台和海底油氣的關(guan) 鍵設備

　　深水立管一端連接浮式生產(chan) 平台，一端連接水下設備，是海底油氣從(cong) 水下輸送到浮式生產(chan) 平台的關(guan) 鍵通道。

　　SCR是深水立管的一種形式，一般用於(yu) 水深1500米以上的深水油氣田。SCR的適配性非常強，目前已被成功應用於(yu) 張力腿平台、半潛平台、浮式生產(chan) 係統和浮式生產(chan) 儲(chu) 運係統，適用現有任何浮式結構，水深已超過3000米。

　　“SCR取代了傳(chuan) 統的柔性立管和頂張力立管，成為(wei) 深水開發的首選立管形式，目前被認為(wei) 是降低深水立管係統成本的有效解決(jue) 方案。”海油工程設計院總工程師李懷亮對科技日報記者說。

　　不過SCR在製造的過程中難度極大。它由一條條特製鋼管焊接而成，矗立於(yu) 複雜多變的深海中，需要在湧浪等極端海況持續衝(chong) 擊下安全工作20年甚至更長時間，對焊接技術要求極為(wei) 嚴(yan) 苛。

　　“全自動焊接具有焊接效率高、焊接質量好等諸多優(you) 勢，成為(wei) SCR焊接裝備技術攻關(guan) 的前沿方向。”海油工程設計院焊接實驗室經理李黎霞介紹說，但一直以來，國際上SCR全自動焊焊接裝備和焊接技術都掌握在少數國際公司手中，製約了我國SCR高效鋪設裝備技術自主化發展步伐。

　　特質鋼管和焊接設備缺一不可

　　為(wei) 了更加準確、全麵了解當前國際上SCR鋪設技術情況，海油工程的科研團隊收集了國內(nei) 外20餘(yu) 個(ge) 項目資料，整理了百餘(yu) 份焊接工藝，組織科研力量進行分析論證。同時，基於(yu) 大量的國外公司施工經驗和焊接數據，於(yu) 2022年初進行了前期的全自動焊方案設計和工藝優(you) 選，同時還組織團隊進行硬件設備係統研發、功能集成調試等工作。

　　“SCR的焊接難度非常大，首先就需要一副好‘骨架’——特質的鋼管。”李黎霞說。

　　由於(yu) 鋼懸鏈線立管由很多段標準長度的鋼管焊接形成，它集海底管線與(yu) 立管於(yu) 一身，上端通過柔性接頭自由懸掛在平台外側(ce) ，立管在重力作用下自由垂放在海底呈懸鏈線狀，下端與(yu) 海底生產(chan) 係統相連，無需海底應力接頭或柔性接頭的連接，大大降低了水下施工難度和施工量。

　　與(yu) 柔性立管、頂部張力立管相比，鋼懸鏈線立管結構形式簡單、成本低，無須頂張力補償(chang) ，對浮體(ti) 的漂移運動和升沉運動的適應能力強，適用於(yu) 高溫高壓的環境。

　　此外，SCR還需要技藝高超的 “接骨師”——SCR焊接設備。

　　“由於(yu) 深海浮式結構在風、浪、流作用下將產(chan) 生較大漂移運動，管道反複折彎，使得SCR立管係統在服役期間，承受了巨大極限載荷與(yu) 平台運動及渦機振動所產(chan) 生的交變荷載。”項目負責人孫有輝指出，同時焊縫區域存在的幾何突變容易形成應力集中，致使其焊縫容易產(chan) 生嚴(yan) 重的斷裂危險和疲勞失效的問題，這對SCR來說是致命的。“因此對焊縫的性能和焊接的技術提出了極高的要求。”孫有輝說。

　　為(wei) 解決(jue) 這些難題，中國海油聯合國內(nei) 設備廠家，啟動SCR全自動焊焊接設備研製工作。組織專(zhuan) 家深入研究硬件結構和配套係統，成功完成模型構建、軟件編程等工作。

　　在設備樣機功能集成調試、現場試焊階段，項目團隊反複研究，持續摸索，打破陸地管線焊接設備研製慣性思維，優(you) 化焊接工藝，通過拉、彎、衝(chong) 、硬度、斷裂韌性試等十一類多達上百次試驗，不斷優(you) 化焊接參數，使設備性能和焊接質量達到國際行業(ye) 標準，為(wei) 海上測試奠定了堅實基礎。

　　與(yu) 此同時，項目曆時兩(liang) 年，科研團隊相繼完成焊接數據庫開發、環焊縫性能評價(jia) 等工作，初步形成了整套SCR焊接技術能力。

　　“由於(yu) 海上高溫，濕度大，鹽度大，對設備提出了耐高溫、耐鹽汙水腐蝕的要求。”孫有輝介紹，為(wei) 保證設備的可靠性，2023年9月11日，“海洋石油201”船搭載我國自主研發製造的SCR自動焊焊接設備進行海上試驗，20天內(nei) 完成50道焊縫的焊接與(yu) 檢測，合格率達到100%。

　　目前，該SCR自動焊焊接設備已具備工程項目應用條件，標誌著中國海油完全自主掌握了基於(yu) 國產(chan) 化管材和國產(chan) 設備的SCR焊接工藝和檢驗技術，完全具備了自主進行SCR鋪設的技術能力。