沙特阿美马赞项目配管接工艺评定管理.pdf

引言沙 特 阿 拉 伯 国 家 石 油 公 司-Saudi Aramco Oil Company(简 称“沙 特 阿 美-Saudi Aramco”)，是 一 个拥有多年历史的综合性国际石油公司，拥有全世界最大的陆上油田和海上油田。2019 年 6 月，海洋石油工程股份有限公司(简称“海工”)，在国内首次以(engineering procurement construction，EPC)总包商身份中标沙特阿美海上油气田 Marjan P1 GOSP-4 项目。本次中标 EPC 项目，配管建造工作体量较大，及时的配管焊接工艺开发对保障项目的成功执行极为重要。所谓焊接工艺评定1(welding procedure specification，WPS)是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。焊接工艺评定是保证质量的重要措施，通过焊接工艺评定，检验按照拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。根据沙特阿美的 EPC 项目合同的特点，项目合同执行分为 IK(In Kingdom)和 OOK(Out of Kingdom)部分。本文以马赞项目 OOK 合同项下陆地建造配管焊评工艺评定工作实践为基础，深入研究了配管焊接工艺评定的技术要求和工艺文件的报批及审批特点，结合公司生产资源现状，制定出满足项目需求的配管焊接工艺文件并完成向业主沙特阿美的批准。1 项目配管焊接工艺评定1.1 配管焊接工艺评定概述沙 特 阿 美 公 司 的 EPC 总 包 合 同 总 体 上 分为 IK和 OOK两 个 部 分。马 赞 项 目 的 执 行 模 式 是公司和美国麦克德莫特公司组成的松散型合同型项目联合体，其中外方是联合体的领导者。本项 目 的 配 管 管 线 长 度 26 159 m、总 重 约 6 274 t，其 中 包 括：Clad 管 线 274 m、Inconel 625 管 线6 060 m、SDSS 管 线 3 595 m，FBE 管 线 2 154 m 等，上述管线最大尺寸为 482。项目部分管线服役环境为高压含硫酸性服役环境，对管线的焊接质量要求极高。沙特阿美马赞项目配管接工艺评定管理王自发1*，李潇1，徐宽1，焦晓峰1，王晓晅2，刘淑艳1(1.海工国际工程有限责任公司，天津 300461；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)摘要：通过深入研究沙特阿美马赞 EPC 建造项目 OOK 合同项下的陆地建造配管管线焊接工艺评定工作，总结了其OOK 合同项下配管管线焊接工艺评定执行的特点，详细介绍了其特殊要求、报批流程、审批特点 及应对策略，提出了诸多可借鉴和学习的经验教训和应对策略，为今后沙特阿美海上油气田项目执行配管管线焊接工艺评定和施工的可持续性改进提供了参考。关键词：沙特阿美；海上油气项目 OOK 合同；配管焊接工艺评定；全面焊接管理中图分类号：TE4 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)24-0152-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.24.042Piping Welding Procedure Specification Management for Project Marjan-Saudi AramcoWANG Zi-fa1*,LI Xiao1,XU Kuan1,JIAO Xiao-feng1,WANG Xiao-xuan2,LIU Shu-yan1(1.COOEC International Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China;2.Offshore Oil Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China)Abstract:Through in-depth study of welding procedure specification(WPS)of onshore piping construction work under the OOK contract of project Saudi Aramco Marjan,the characteristics of welding procedure specification implementation under OOK contract were summarized.The special requirements,application process,characteristics of approval and countermeasures are introduced in details.Putting forward many lessons learned and countermeasures,which can be used for reference and study for the sustainable improvement of piping1 welding procedure specification and construction of Saudi Aramco offshore oil and gas field projects in the future.Keywords:Saudi Aramco;offshore oil&gas OOK contract;piping welding procedure specification;total welding management 二校-2023-8-下期.indd 1522023/8/17 14:51:392023年08月|153根据马赞项目合同要求，IK 和 OOK 对配管焊接工艺评定的要求差异较大。本项目配管焊接工艺评定遵循 OOK 合同项下要求：见证第三方及具备 ISO 17025 的实验室都需要在焊接工艺评定工作开始前获得沙特阿美的批准，其中焊评的无损检测机构无强制报批的要求。其中配管焊接工艺评定主要参考沙特阿美焊接规格书 SAES-W-011，SAES-W-016，ASME B31.3 和 ASME BPVC IX 的要求。1.2 配管焊接工艺评定执行策略马赞项目是联合体的执行模式，通过与沙特阿美业主进一步沟通交流，业主明确是不允许没有非隶属于同一集团法人旗下的承包商公司共享 WPS/PQR(焊接工艺文件/焊接工艺评定记录)使用的，且未经过业主批准的第三方见证、试验室的试验结果，业主是不予认可的。最终，马赞项目考虑公司良好国际项目实践经验，确定了本项目焊接团队自行独立完成配管焊接工艺焊评的策略。1.3 配管焊评特殊要求沙特阿美的标准规范体系非常系统及完备，主要包括工程标准(SAES)、材料规范(SAMSS)和项目程序文件(SAEP)，还有设计程序、规格书、设计指导、标准模板、操作手册、检验程序和检验要求等，共计 3 038 份。这些标准严格程度与美国标准或国际标准相当，覆盖所有的工程领域，使任何一项施工活动都有据可查。标准每4年更新一次，程序文件每5年更新一次。具体到马赞项目配管焊接工艺评定的要求，从可用焊接方法、焊材选用和焊接工艺评定细节等方面都富有阿美特色的特别要求。1.3.1 可用焊接工艺及特殊要求根 据 业 主 配 管 焊 接 规 格 书 SAES-W-011(2018 版)、SAES-W-016(2018 版)的要求，业主认可的配管管线焊接方法有：手工电弧焊(SMAW)、钨极氩弧焊(GTAW)、埋弧焊(SAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)和药芯焊丝电弧焊(FCAW)等。(1)GTAWGTAW 工艺需要获取业主对 pWPS(预焊接工艺文件)、焊评矩阵及后续相关焊评测试批准后，方可施焊。之前其他项目获批的类似 WPS 不可直接用于本项目施焊。GTAW 工艺适用于：小于 25.4 mm 公称管道尺寸(NPS)的管道对接焊和内装接头的所有道段；适用于管道中无衬底的对接焊根部焊道，以及公称管道尺寸为 50.8 mm 或以下的内装接头，通风口和排水管道或 D 类管道除外3；适用于药芯焊丝 GTAW 工艺对P-NO8 及其以上等级的母材单边坡口或无背衬气体的根部焊道。(2)GMAWGMAW 工艺不得使用熔滴短路过渡方式，例外：管道外表面的结构附件焊接，包括密封焊缝；通过背刨或反面焊接可以完全移除定位焊缝(包括连续的定位焊缝)；GMAW 工艺不得用于单边 T 型接头及角接接头焊接。(3)FCAW FCAW 气体保护工艺不得用于全熔透、无衬垫单面焊根部焊道焊接；FCAW 自保护工艺需要获取业主对 pWPS、焊评矩阵及后续相关焊评测试批准后方可施焊；FCAW 工艺不得用于单边 T 型接头及角接接头焊接。考虑到业主规格书对 GTAW、GMAW 和 FCAW焊接工艺应用限制，焊接工艺评定时需要综合项目特点及施工现场实际情况，充分考虑多种工艺相结合，并开发适用上述工艺的半自动或自动焊机，在确保焊接质量的前提下，提高焊接效率。1.3.2 焊材要求马赞项目焊条、焊丝和焊剂必须符合 ASME SEC IIC 的要求，如使用其他焊材需要经过沙特阿美技术部(CSD)的批准，依据所使用的工艺和应用不同，需要按照 ASME SEC IX4的要求进行额外测试。所有焊材的存储需要按照焊接规格书 SAES-W-011(2018 版)5的要求进行保存，施工现场需要注意进行质量控制。(1)焊材选用焊材的选择应基于其机械性能、与被焊母材的兼容性以及其对预期用途的适用性，并考虑极性、位置和焊接方向。异种钢焊接时在铁素体钢上使用不锈钢或镍基填充金属，有如下限制：不允许在酸性服役环境下承压焊缝使用；非酸性服役环境下可以使用镍基焊材；最大设计温度不超过 300 时，奥氏体不锈钢焊材可用于非酸性环境外部结构件焊接；对 P-NO1 碳钢焊接，常规应用选用 A-NO1 焊材，低温环境应用需选用 A-NO10 焊材。(2)埋弧焊剂在配管焊接工艺评定前未获批准，不得使用活性埋弧焊剂；融化焊剂不得重复利用；厂家推荐的单道埋弧焊接不得用于多道焊接。(3)SMAW 焊条有冲击要求时不得使用 F-NO1 和 F-NO2 焊条；保压焊缝不得使用 F-NO1 和 F-NO2 焊条。(4)焊接保护气焊接保护气必须符合 AWS 5.32 的要求；符合其他标准的气体或混合气需要提交 CSD 批准。二校-2023-8-下期.indd 1532023/8/17 14:51:39工艺管控154|2023年08月针对焊材的上述典型特殊要求，在配管焊接工艺评定时必须充分考虑和合理规划，例如针对 1.3.2 中(1)的低温环境 P-NO1 碳钢焊接需选用 A-NO10 焊材，以往项目无此额外要求，项目组需要开展焊材单独采办工作。仅焊材单独采办，会影响到配管焊接工艺评定工作甚至项目配管施工，在进行焊接工艺评定前需要充分识别，并及时联系潜在厂家获取少量焊评用焊材，同步加速采办流程。焊材的选用严格选用符合ASME SEC IIC 要求的焊材，勿轻易使用其他焊材而进行额外测试和报批，造成项目工期和成本的浪费。1.3.3 母材马赞项目配管材料种类庞杂，主要涉及碳钢包括低温碳钢、Inconel625、CLAD 管、双相钢和超级双相钢和特殊的 FBE 管线等焊接，包括同种钢和异种钢焊接，需要参考业主规格书 02-SAMSS-012 和01-SAMSS-044。所用都是美标材料，采办货源相对充裕，但针对不同材料有额外 CVN 低温冲击、耐腐蚀测试及焊前预热和焊后热处理(PWHT)等要求，在进行项目材料采办时必须与厂家做好充分的技术交流和沟通。1.3.4 规范标准升版沙特阿美主合同要求配管焊评必须采用最新版沙特阿美标准规范及所引用的国际标准的要求。通常而言，行业国际标准例如 ASME B31.3 和 ASME BPVC IX 已经发展的比较成熟和完善，版本的升级不会对配管焊接工艺评定产生特别大的实质性变化影响，然而沙特阿美的标准规格书，不同版次之间可能会产生较大变化，例如 SAES-W-011(2021 版本)规定每个 WPS所不能有超过 3 个 PQR 支持文件，且碳钢及低温碳钢焊接需要将碳当量(CE)作为额外的焊接工艺评定变素考虑。因此，在技术澄清阶段，必须和沙特阿美项目组明确最新版沙特阿美标准规范和行业国际标准最新版本的截止时间，海洋工程项目的执行周期较长，如此以避免在项目配管焊接工艺评定及生产执行过程中因标准版次变化给项目带来不利影响。1.3.5 新冠肺炎疫情2022 年 12 月 26 日，国家卫生健康委发布公告，将新型冠状病毒肺炎更名为新型冠状病毒感染。当日，国务院联防联控机制发布 关于对新型冠状病毒感染实施“乙类乙管”的总体方案(下称 总体方案)，决定自 2023 年 1 月 8 日起，不再对入境人员和货物等采取检疫传染病管理措施。马赞项目于 2019 年 6 月份收到中标通知书，至今项目仍在执行中。受疫情影响，焊评的见证第三方、焊评母材到货、国外焊材到货等都不同程度上受到影响，一定程度上增加了配管焊评周期和成本。对此类情况，在项目投标报价中应当予以充分考虑，在项目执行中采取灵活措施予以保障，以便顺利完成配管焊评文件的报批，按照计划开展结构建造生产。投标时应仔细审阅合同，将突发性全国范围内的传染性疾病纳入不可抗力条款，借此保障项目双方的利益。如果不违背项目合同规定，总包商需要据此按照合同要求向业主提出变更，以便及时索赔保护自身的利益。2 项目WPS 文件报批及审批沙特阿美的质量管理体系是一个庞大且独立的系统，WPS 文件报批涉及其 CSD(consultant service department)和 PID(project inspection department)两 个部门及 SAPMT，三者之间相互独立运行，没有隶属关系。沙特阿美马赞 SAPMT 是弱矩阵管理模式6。项目焊接工艺文件的报批需要遵循 SAEP-352 焊接程序文件审核与批准的要求，沙特阿美根据审核工作量拥有616 周不等的文件审核周期。配管焊接工艺评定工作，本质上是一种项目管理高效沟通，沟通的相关方涉及项目业主、项目组成员、现场焊接工程师、现场焊接人员等。与业主建立良好的沟通，往往能够事半功倍。在具体的配管焊接工艺文件批准过程中，曾遇到业主对我司常用 TipTig 焊接工艺的不了解而拒批 WPS 文件的情形。其实 TIP TIG 电弧焊工艺本质是一种特殊的热丝 TIG 焊接工艺，用于手工焊接，使用专利送丝技术。项目焊接团队从 TIP TIG 焊接速度比 TIG 焊接快 300%、金属熔覆率提高高达 400%、可控制熔池的动态送丝、送丝可平行叠加使用向后/向前的运动、焊接速度快，操作方便、焊缝外观完美，无焊接飞溅等方面和业主充分沟通，并最终获取其认可获批相关 TIP TIG WPS 文件，减少工期、降低成本，实现项目双赢。3 结语综上，沙特阿美项目对管理的要求非常高，结合马赞项目配管焊接工艺评定执行经验，总结如下。3.1 团队协作及时提出变更索赔总所周知，沙特阿美的项目合同管理非常严苛。承包商必须重视合同、研究合同、确定合同恒重原则优先性，贯彻于项目管理全生命周期。当出现符合：(1)与原合同范围相比，承包商发生了额外的费用或使其工期延误；(2)索赔事件是因非承包人的原因造成的；(3)索赔报告、完整的支持资料已经上报给业主并且文件传递时限和要求符合合同条款的约定的事件时，应及时请求业主下发变更指令，保持项目变更索赔的及时性，维护承包商自身权益。(下转第164页)二校-2023-8-下期.indd 1542023/8/17 14:51:39工程与施工164|2023年08月泵提液成为提产的必要手段，因此很多井在大泵提液，的时间点发生地层失控性出砂。例如渤海 S 油田S-20 井，出砂节点是在提频后一段时间内，产液量从40 m/d 提到 160 m/d，携砂能力大幅度提高，含水率也从 40%左右上升到 80%左右，对筛管的冲蚀破坏能力急剧增强，因为冲蚀破坏导致筛管破损事防砂失败。因此该油田井建议平缓的提高单井产量，切勿短时间剧烈大泵提液或者反复改变生产制度，造成井下储层的大规模出砂。4 结语(1)通过对出砂粒径的分析，筛管的冲蚀破坏是造成该油田防砂失败的主要因素，砾石层在经过长时间的过流和和地层砂浸入，会对砾石层的密实程度造成较大的影响，从而加大携砂液对筛管的冲蚀作用，导致防砂失效。(2)利用研发的筛管抗冲蚀实验对渤海常用的四种筛管类型进行实验，根据实验结果，优质筛管的抗冲蚀性普遍优于绕丝筛管，筛管抗冲蚀性能的优劣排序为：C 型优质筛管 A 型优质筛管 B 型优质筛管绕丝筛管。(3)造成井下出砂的另一个重要因素是井下生产制度的快速变化，造成地层岩心拉伸破坏或者疲劳损害导致出砂，因此建议平缓的提高单井产量，切勿短时间剧烈大泵提液或者反复改变生产制度。参考文献：1 薛永安,郭涛,刘宗斌,等.绥中36-1 油田成藏条件及勘探开发关键技术J.石油学报,2021,42(11):1531-1542.2 张子之,程垚,刘宇龙,等.渤海某油田油井出砂原因分析及现场解决措施J.当代化工,2022,51(1):123-1283 彭正强,华泽君,李勇,等.新型化学固砂技术研究及在渤海油田的应用J.辽宁化工,2022,51(7):1026-1029.4 范白涛.渤海油田钻完井技术现状及发展趋势J.中国海上油气,2017,29(4):109-117.5 邓金根,李萍,王利华,等.渤海湾地区适度防砂技术防砂方式优选J.石油钻采工艺,2011,33(1):98-101.作者简介:张启龙(1988-)，男，山东济南人，工程师，主要从事海洋石油钻完井技术研究与应用等工作，E-mail：。基金项目:国家科技重大专项“渤海油田高效开发示范工程”(2016ZX05058-002)。(上接第154页)3.2 在合作中学习成长联合体合作伙伴麦克德莫特公司长期作为沙特阿美项目的总包商，积累了庞大的 PQR 数据库，对业主沙特阿美的焊接技术规范十分了解，吸纳了大量阿美前雇员，与业主沙特阿美沟通便利畅通，对业主审批及其他管理方式十分熟知。结合公司实际，建立懂技术、会外语、沟通能力强的专业国际化项目管理队伍，通过与富有阿美项目经验的联合体伙伴加强专业沟通和指导，是我国承包商快速成长的捷径。与沙特阿美业主及联合体合作伙伴保持融洽的关系和良好的气氛，尽量融入、合作而非冲突碰撞，才能在学习成长中实现共赢。3.3 推行自动化焊接项目配管管线材料庞杂，镍基复合管管线现场口焊接工作量巨大，难度较高。其中，镍基合金、超级双相钢管线现场焊接对焊接环境的要求较高，需注意坡口保护、清洁防污、防风、内保护气体等。根据项目经验，开发适合于项目焊接工艺的自动化焊机，可保证焊接质量，并提高现场施工焊接效率。参考文献：1 崔忠圻,覃耀春.金属学与热处理M.北京:机械工业出版社,2006.2 沙特阿美公司.工艺材料规范S.达曼:沙特阿美出版社,2020.3 美国机械工程师学会.工艺管道S.北京:中国石化出版社,2021.4 美国机械工程师学会.锅炉和压力容器规范S.北京:中国石化出版社,2022.5 沙特阿美公司.现场管道焊接要求S.达曼:沙特阿美出版社,2018.6 美国项目管理协会.项目管理知识体系指南S.北京:电子工业出版社,2017.作者简介：王自发(1988-)，男，汉族，天津人，工程师，硕士研究生学历，硕士学位，海工国际工程有限责任公司，从事项目工程师工作，研究方向为主要从事海洋油气田开发工程技术及国际工程项目管理工作，E-mail：。二校-2023-8-下期.indd 1642023/8/17 14:51:41