Статьи

Использование технологии мокрой механизированной сварки при строительстве морской ледостойкой стационарной платформы «Приразломная»

Морскую ледостойкую стационарную платформу (МЛСП) "Приразломная" строит северодвинское ФГУП "ПО Севмашпредприятие". Закладка платформы состоялась в декабре 1995 года. Заказчиком было ЗАО "Росшельф".

13 июля 2002 года "Севморнефтегаз" и ПО "Севмашпредприятие" заключили договор на изготовление опорного основания платформы. С целью удешевления и ускорения строительства " Приразломной " было принято решение нижнюю часть платформы (около 30% стоимости проекта) построить силами российского предприятия, а верхнюю (жилой, буровой, технологические модули) - срезать с выведенной из эксплуатации иностранной платформы. В августе 2003г. верхняя часть такой платформы была доставлена в акваторию "Севмашпредприятия".

Совместно с приобретением верхней части платформы на "Севмашпредприятии" изготавливали кессон, представляющий собой сварную конструкцию из хладостойких сталей размерами 126 x 126 x 24,3 м и весом около 70 тыс. тонн, обеспечивающий хранение (700 тыс. баррелей) и отгрузку нефти на танкеры. На эту конструкцию и установят модернизированную верхнюю часть платформы.

27 февраля 2004г. состоялся вывод из цеха "Севмашпредприятия" 2-го суперблока кессона платформы "Приразломная" (кессон разбит на четыре суперблока), а 28 мая - вывод третьего суперблока. В наливном бассейне "Севмашпредприятия" сейчас находятся уже два из четырех суперблоков кессона.

В 2004 г. фирма ООО СВП «ИнтерАква», зарегистрированная в России, приступила к реализации проекта, направленного на сборку суперблоков кессона МЛСП «Приразломная» [1]. Собрать такую конструкцию на стапелях завода «Севмашпредприятие» в настоящее время не представляется возможным. Для соединения суперблоков применена известная технология поэтапной их сборки с применением сухого кессона (устройства герметизации стыка УГС). На территории стран СНГ эта технология до настоящего времени не использовалась. Она заключается в том, что на стапеле при изготовлении каждой секции размером 126 х 31,5 х 24,2 м в ее нижней части монтируется половина, удаляемого в последствии, сухого кессона (УГС). Соединение двух половинок этого кессона, изготовленного из стали РСА ГОСТ 5521-93, осуществляется под водой на глубине 8 м с использованием технологии мокрой механизированной сварки самозащитной порошковой проволокой. Сварка осуществляется под надзором Российского Морского Регистра судоходства. К работе на УГС были допущены водолазы – сварщики, имеющие квалификацию не ниже 2 класса 1-II группы специализации, прошедшие соответствующую подготовку и сдавшие практические экзамены по сварке в вертикальном и потолочном положениях на территории ФГУП ПО «Севмашпредприятие».

Разработанные ранее в ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины порошковые проволоки ППС-АН1, ППС-АН2 и ППС-АН5, не обеспечивают достаточного прогнозируемого уровня качества соединений при сварке под водой швов в потолочном положении.

Подготовка к выполнению этой работы продолжалась более полутора лет. Была разработана и согласована соответствующая техническая и технологическая документация, выпущены и испытаны образцы порошковых проволок, проведена подготовка водолазов сварщиков. Все консультативные услуги в рамках этого проекта, разработка и поставка порошковых проволок, а также обучение специалистов обеспечили сотрудники фирмы «Экотехнология».

Работа по соединению двух половинок УГС (осушаемого кессона) характеризуется выполнением сварки в потолочном (126 м на секцию) и вертикальном (16 м на секцию) положениях. Все работы выполняются в мокром обогреваемом водолазном снаряжении, так как температура окружающей воды не превышала 4 °С. Подача воздуха для дыхания и горячей воды для отопления снаряжения осуществляется по шланговой связке. При выполнении этих работ водолазу приходится уходить от места спуска на расстояние до 70 м, транспортируя к рабочей беседке полуавтомат и зачистную машинку. Определенные проблемы возникают из-за большой длины сварочной цепи (200 м). Дополнительные активное и индуктивное сопротивления в сварочном контуре снижает стабильность дугового процесса и способность источника питания отрабатывать возмущения, связанные с неравномерностью подачи в зону сварки порошковой проволоки при волнении [2]. Уменьшить длину сварочной цепи не представляется возможной из-за взаимного расположения суперблоков и обслуживающих судов.


Для выполнения работ используются полуавтоматы для подводной сварки А1660 и ПСП-3, а также порошковая проволока ТУ-14288312, 003-97 марки ППС-ЭК1 [3] диаметром 1,6 мм, поставленная фирмой «Экотехнология». Конструкция погружного узла полуавтомата А1660 доработана. Ему придана нулевая плавучесть (масса стандартного погружного узла полуавтомата под водой более 35 кг вместе с запасом проволоки). Нулевую плавучесть, за счет поплавков, имеет и сварочный кабель сечением 70 мм2, увязанный в общую связку с кабелем цепи управления. В качестве источника питания дуги применяется выпрямитель ВС 300.

Зачистка швов под водой осуществляется с помощью гидродинамического инструмента МНС-30, ДП-16 металлическими щетками и абразивными кругами толщиной 3-6 мм.

Технология выполнения работ включает в себя:

Ежедневно перед началом выполнения сварочных работ сварщик осуществляет сварку пробного образца длиной не менее 100 мм. При этом подтверждается правильность настройки режима и оценивается качество формирования металла шва. Один раз в неделю сваренные пробы проходят механические испытания по ГОСТ 6996-66 (испытания на излом).

В случае обнаружения недопустимых дефектов производится их исправление. Оно выполняется по указаниям руководителя сварочных работ в соответствии с РД 5.1078-76 (Корпусные конструкции металлических судов. Исправление дефектных участков сварных соединений. Основные положения.). Местоположение исправленных дефектов отражается в журнале.

В ноябре-декабре 2004 года осуществлена сборка и сварка сухого кессона между вторым и третьим суперблоками (секциями). Схема сухого кессона представлена на рис. 1, а макрошлиф трехслойного углового шва, выполненного под водой в потолочном положении после его испытания на разрыв, представлен на рис. 2.

Сварка под водой в вертикальном и потолочном положениях характеризуется следующими составляющими режима:

Потери напряжения в сварочном контуре, за счет активного сопротивления, составляют в среднем 5...9 В.

Скорость сварки трехпроходного шва в потолочном положении, без учета подготовительно-заключительного времени, составила:

Механические свойства металла шва, поставленной для выполнения работы партии порошковой проволоки ППС-ЭК1, следующие:

Относительное удлинение и относительное сужение не регламентировались.

Массовая доля элементов в наплавленном металл (6 слой) составила: С – 0,015; Si – 0,004; Mn – 0,12; Ni – 1,14; S- 0,026; P – 0,016, %.

Сварка контрольных стыковых образцов (сталь ВСт3сп δ - 14 мм) и шестислойная наплавка выполнялась автором в пресной воде на глубине ≈5 м.

Боковые части кессона (УГС) были соединены двухпроходным угловым швом в вертикальном положении. Средняя скорость сварки составляла 4 м/ч. Основные проблемы при сварке возникали при формировании швов в зоне переменного смачивания.

После выполнения подводных швов и проверки их на герметичность был осушен УГС и выполнена его сварка аттестованными сварщиками с внутренней стороны "в сухих условиях" электродами УОНИИ 13/45Р. Затем специалисты ПО «Севмашпредприятие» приступили к сварке секций суперблоков с использованием стандартных технологий, принятых на предприятии. Толщина соединяемого металла на днище и бортах – 36 мм. Окончание сварки 2-го и 3-го суперблоков намечено на середину марта 2005 года. После выполнения сварочных работ и контроля качества полученного соединения сухой кессон (УГС) между 2-м и 3-м суперблоками будет удален с применением технологии подводной резки экзотермическими электродами.

Соединение 1-го и 2-го суперблоков кессона платформы «Приразломная» с применением вышеописанной технологии намечено на май, а 3-го и 4-го на август 2005 года. В 2005 году платформу "Приразломная" планируют отбуксировать к месту установки.

Список литературы
1. Кононенко В.Я. Технологии подводной сварки и резки. - Киев Экотехнология, 2004. - 135 с.
2. Лебедев В.К., Узилевский Ю.А., Савич И.М., Кононенко В.Я Анализ возможности отработкой системой саморегулирования характерных возмущений по длине дуги при подводной механизированной сварке / Под ред. А.Е. Асниса // Подводная сварка и резка металлов. - Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1980. - С.10-23.
3. Кононенко В.Я. Современное состояние подводной сварки и резки / Сварочное производство / 1999, N 5, С.37-40.