黃建明實戰(zhàn)案例專欄 | 【案列20】鉆井平臺上提升工具斷裂事故分析+ 查看更多
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實戰(zhàn)案例專欄 / 案例20
老船長的危機“求援”
1983年我接到公司通知前往南海一艘半潛式鉆井船(平臺)做超聲波檢測。
當(dāng)我乘坐直升機到達(dá)鉆井平臺后,一位年近60歲的外籍老船長領(lǐng)著我,到一個已經(jīng)斷裂的工件和一座嚴(yán)重變形的鉆井基座面前,告訴我這個斷裂的工件是用來提升鉆井基座的提升工具,他在上星期五晚上用來提升這個基座時突然斷裂倒塌,現(xiàn)在船上已經(jīng)停工,正等待我前來檢測其他提升工具(Lifting Tools),如果沒問題就可以開工。
他用手指著靠在擺貨架位置的四個與這同型號的提升工具,叫我全部用超聲波檢測下,先找出幾個能用的出來。
首先,我叫工人幫我把它一個個吊出來,然后除去表面油漆和打磨金屬表面,我很快地檢測了這四個提升工具同樣斷裂的位置,發(fā)現(xiàn)其中兩個也有裂紋,我馬上用紅色的油漆在上面畫個交叉「X」,在另外兩個沒有問題的寫上「OK」,之后把檢測結(jié)果告訴老船長,老船長就安排工人開工了。
晚上我正在房間里整理檢測報告時,老船長用擴音器召我到控制室見他;船艙每個房間是可以收到廣播聲音的,我感到納悶,這么晚了還叫我干什么?
到達(dá)控制室后看見老船長坐在中間,兩旁圍坐著5至6個外國人,他們一個個眼睛像發(fā)了光似的都看著我,我就問船長找我有什么事。
船長:“我想問你這個斷裂是什么原因造成的?”
我 :“我是來做NDT的是檢測那些沒有斷的工件,今天不是已經(jīng)幫您做了檢測了嗎?并且已經(jīng)開工了。”
船長:“我知道!但是我想知道為什么會斷裂?”
我:“我今天看到斷口好像有焊接過……。”
船長:“你肯定是焊接引起斷裂嗎?”
我 :“不!現(xiàn)在我不敢肯定,等我再看看,明天再告訴你。”
船長:“那么,明天什么時候?”
我:“明天早上12點以前吧。”
船長:“No!No!No!明天早上10點直升機一來我就完蛋了,因為中方代表說是我把它給弄斷了,現(xiàn)在要開除我,明天就要我回西德了,我這18個月的合同就沒了,這可是我的退休金??!你要幫幫我!”
原來每星期有兩班直升機來往珠海與鉆井船。
看著他那副著急的樣子,我說:“好吧!明天早上10點以前吧!現(xiàn)在你可不可以把這個提升工具的使用說明書給我看看?” 他二話不說,馬上叫他的伙計找出使用說明書來給我。
神威“硝酸液”,保住老船長
我回到房間后詳細(xì)地看了使用說明書。
原來這個提升工具是專門用來吊掛鉆井基座,操作方法是先提高它然后利用自身重量撞入基座內(nèi)孔而扣上,當(dāng)扣緊后就可以吊起來再通過井口吊放到海底,做成一穩(wěn)固的鉆井基座。
因為長長的鉆桿到100米深的海底時,必須要一個穩(wěn)固的鉆井基座在海床來穩(wěn)住它,才能穩(wěn)健地控制鉆桿準(zhǔn)確和深入鉆進(jìn)地下幾千米。
正巧住在我房間旁邊的是來自中方業(yè)主的兩個代表,他們正在商量這件事,準(zhǔn)備向上級寫報告,我就問他們看到些什么情況;
他們告訴我按照當(dāng)天日常的工作程序,應(yīng)該是在白天就能把鉆井基座吊入海底投入工作的,可是到了晚上12點后在這老船長換班時還沒有完成,因為他看到還沒有吊下去就著急了,更親自跑上駕駛臺操作,反復(fù)地吊起撞下,更是越吊越高地撞擊;
可能是長期沒有使用,里面的彈簧都生銹卡住了無法扣住。給他多次撞擊后終于扣住了,當(dāng)船長正想把它吊起的鉆井基座吊往井口時卻突然斷裂了!
二十多噸重的鉆井基座在半空中摔下來,「轟」的一聲巨響,在深夜里令整個鉆井平臺像爆炸了一樣搖晃起來,驚醒了住在房間里的人,全都嚇得跑出來看到底是什么回事。
隔天船上所有工人都不敢工作了,直到今天有人來做超聲波檢測說沒有問題才正式開工。
我問他們認(rèn)為是什么原因造成斷裂,他們說應(yīng)該是老船長他提得太高撞斷的,“這可是二十萬美金的損失??!”他們繼續(xù)說正準(zhǔn)備寫報告要求BP公司賠償損失。
我心里在想,我是做材料拉力試驗的,知道這種直徑200mm厚度75mm的高強度材料不可能撞幾下就會斷裂,吊二十噸卓卓有余!
我什么都沒說就走到那個斷裂工件的地方,在暗淡背光的燈光下可以看見這斷口表面有很明顯的分別:靠外圓邊緣有一段密度很高的偏黑色的金屬反光(裂紋源頭),其他地方是晶粒粗大呈白灰色的金屬反光。
我用鋸片把它外表面的油漆刮掉,再用砂紙打磨光滑,然后找焊工借來小鏟錘子,將尖端用砂輪打磨成很尖銳形狀,然后由母材開始敲擊,向著我認(rèn)為有焊縫的位置邊走邊敲,并保持同一力量連續(xù)敲擊;
很明顯在母材位置時可以敲擊出小坑,但一到達(dá)斷口邊緣時就可以感覺很硬很硬的無法敲擊小坑來,這就說明此處曾經(jīng)有焊接過。
我再借來手電筒照著斷口來看,根據(jù)我看焊縫的經(jīng)驗馬上就看到焊縫兩端起弧和收弧的位置有焊接氣孔,而且整個斷口是整齊斷裂,完全沒有塑性變形;通過這樣的觀察和簡單測試,我已經(jīng)可以斷定結(jié)果了,這是一個典型的由焊接引起的疲勞失效斷裂。
那么有什么方法令其他人都知道這斷口有焊縫呢?
我在想如果能有一點硝酸液就好了,只要擦上硝酸液就能立即證明有焊縫。鉆井平臺上怎么會有呢? 我向一位與我同房住的新加坡來的醫(yī)生問他有沒有酸性的藥膏之類物品,他說沒有了,之前中國醫(yī)生留下的藥我都丟了。
那就沒辦法了。
第二天早上8點,我把船長和業(yè)主代表都找來在斷裂工件的位置,準(zhǔn)備解釋下我的看法,但是,我還是不放棄地先問下船長,我把硝酸 (Nitric acid) 英文名稱寫個紙條給他,問他船上的實驗室里有沒有這種硝酸液,因為我想用它來酸蝕這個斷口位置,酸蝕后大家就都可以看見焊縫了。
他馬上到實驗去找;不一會果然找到了!我真沒有想到原來這鉆井平臺上能有硝酸液,而且還是一樽標(biāo)準(zhǔn)10%濃度的硝酸液,專用碳鋼焊縫的硝酸液 (見圖1白色的硝酸液樽)。
我心里可高興啦,真是天助我也!我拿到它后就向船長和業(yè)主代表說,我發(fā)現(xiàn)這個斷口位置有焊接過,如果不用酸蝕方法你們是不會相信有焊縫的,所以我用這樽標(biāo)準(zhǔn)的硝酸液體,在我刮干凈的這部份涂抹后就可以清楚地看到焊縫了。
說完我就涂抹上硝酸液,不一會兒焊縫顯示出來了(見圖1);

(圖1 典型疲勞失效斷口酸蝕后的焊縫顯示情況)
(白色硝酸液樽)
然后我又從斷口正面指著焊接的兩端起弧和收弧的位置,跟他們說這些就是典型焊接的氣孔(見圖 2)。

(圖2 典型疲勞失效斷口/可以看出有焊接的起弧氣孔)
他們看到我用這個「神仙水」一涂上幾秒鐘后就看到焊縫顯示出來,我指著斷口焊縫說,“這是一個典型的由焊接引起的疲勞失效斷裂。”
這個神奇的演示使他們目瞪口呆了,不用多說兩個業(yè)主代表也點頭表示同意我的判斷了。
于是我就寫檢測報告,在我?guī)淼囊环莨緦S玫某暡z測報告上,不是專業(yè)的疲勞失效分析報告也不是一張白紙,這份超聲波檢測報告紙上有我們公司的中英文名稱、地址、電話以及專用的超聲波檢測術(shù)語及填寫表格和圖示框欄等。(當(dāng)年我也沒有數(shù)碼相機和電腦,這兩張相片我還是向新加坡醫(yī)生借相機拍攝的。)
在圖示欄里我徒手畫出斷口出現(xiàn)的位置和斷口的形狀,并描繪出焊縫形狀和出現(xiàn)在斷口的位置。
在手畫圖旁用英文寫上「This is a typical fatigue failure fracture with welds beside the fracture 這是一個典型的疲勞失效斷裂,在斷口旁有焊接過」,然后簽署我的名字,我把它交給老船長。
老船長立即把此報告?zhèn)髡娴紹P石油公司駐廣州辦事處和英國BP石油公司總部。
10點前就已經(jīng)收到BP石油公司回應(yīng),通知老船長留下繼續(xù)工作。
這老家伙可高興啦!一手抓住傳真紙高聲叫著做跑過來,我正在場地上工作,他高興激動地用雙手抱起我,不停地向我說謝謝!就是這樣一份簡短的報告卻非常有用。
(各位看官有何感想?這是一份正規(guī)的失效分析報告嗎?)
所見的擔(dān)憂和疑慮
事后我再與鉆井平臺上工作的外國專家談起這件事,他們告訴我這條鉆井平臺原本是挪威一家石油公司的,由于1981年在挪威的北海出了嚴(yán)重的事故,整座鉆井船在大風(fēng)雪中沉沒,船上近100人全部死亡,該艘沉沒的鉆井船與這條船是同期制造的姊妹船,所以挪威石油公司不想要了,就賣給了中海油南海西部石油公司,現(xiàn)在南海西部石油公司又把它租給BP英國石油公司到南中國??碧绞?。
這個鉆井平臺的倒塌事故報導(dǎo),我在香港的ABS船級社也聽說過,出事的原因是因為其中有一個TKY的焊接點開裂然后引至整個船解體,在大風(fēng)雪之中只有10分鐘就完全沉沒了,近100人全部死亡,是一宗非??植赖氖鹿?。
我在船上看到工人操作大管箝拆卸和安裝時,在這個斷裂的位置來回旋轉(zhuǎn)扭動,時間長了這位置就給咬傷和磨損了;
西部公司買回舊船連這些使用過的設(shè)備工具,我估計他們看到這些提升工具磨損了,就用焊接的方法修補;
可能是焊接時沒有預(yù)熱,焊完后也沒有進(jìn)行熱處理,焊條也不知道是否匹配,焊工的技術(shù)水平也不是很好,因為我看到很多起弧氣孔。
焊完后打磨平焊縫表面,再涂上油漆后看上去就像新的一樣,卻不知道這可是埋下了重磅的炸彈危機處處。
(各位朋友您也見過這樣事嗎?您會怎么做?)
老船長的挽留下,“查漏補缺”
第 三天早上我正準(zhǔn)備回香港的時候,老船長急急忙忙的找我跟他鉆井平臺上去。
他指著一個剛從海底拉上來鉆桿斷口問,我是什么原因造成的;我一看這鉆桿斷口正好在是錐形螺紋螺套位置上,在鉆桿外表面開裂位置很明顯地有焊接痕跡,而且是很新的焊接痕跡,我就問他為什么要在這個位置焊接?
老船長叫人把焊工找來問個究竟。
這位來自廣州的焊工看到這么多外國人都看著他,把他嚇得要命,我問他是誰叫他焊的,他用廣州話告訴我:“是他叫我焊的!”
他指著另外一個外國人。我看到這老外胸前掛著「鉆井專家」名牌,我問他,為什么要在這個位置焊接?
他告訴我因為他用鋼纜去捆綁鉆桿從貨架拉過來時總是打滑捆綁不住,所以叫焊工焊個耳環(huán)在鉆桿頭上然后扣住拉上井架,到了井架后再用火焰切割除去耳環(huán)。
聽他們這樣說,我都無話可說了,唯有感到嘆惜!
我告訴他,船上有一個專用螺栓耳環(huán)工具是用來拉鉆桿的,把它擰在鉆桿頭的螺口上就可以用鋼纜拉鉆桿了,你為什么不用? 他傻傻地看著我啞口無言。
老船長可氣壞了,不停的大聲地粗口臭罵他。
我也是以前做鉆桿檢測時看到這個工具的,稍有機械常識的人一看就懂的。我真不明白這些所謂外國鉆井專家怎么會不懂?
另外這些外國專家和工人也不懂焊接方面的常識,我告訴老船長這船上的鋼材很多是高強度鋼材,是不可以隨便焊接的,必須有嚴(yán)格的焊接工藝和合資格焊工,而且需要進(jìn)行預(yù)熱、保溫和熱處理等工序才可以焊接,最后所有的焊縫還要做無損探傷的等等。
聽罷后,老船長叫我?guī)退麑懛葜形耐ǜ?,意思是如果在船上要進(jìn)行焊接必須先有船長的批準(zhǔn)。
為什么他會這么緊張呢?他告訴我這艘鉆井船每天的開支是十萬元美金!斷了一條鉆桿就花了一星期的時間才從海底換上來,也就是說七十萬美金已經(jīng)不翼而飛了!
他要我先不要回香港,留下來幫他把所有的鉆桿全部檢測一遍,我說我只有超聲波儀器而沒有磁粉探傷儀。
他說船上好像有一個磁粉探傷儀,更叫人找來一個交流電磁軛和一點點干磁粉,但沒有磁粉和反差劑怎么辦?他看著我搖著頭擺出無可奈何樣子。
我看他也沒辦法就只好自己想辦法。
由于鉆井船長年累月在海上工作,海水海風(fēng)的鹽分讓很多鋼材料的構(gòu)件出現(xiàn)生銹的狀況,我看到有些生銹位置是一層層很厚的銹塊,我就把大塊的生銹厚層鏟除下來,然后用錘子把它錘碎成粉狀,再用濾網(wǎng)過下成均勻鐵銹粉充當(dāng)「干磁粉」用;
而反差劑我就到油漆房找到白色油漆配天拿水稀釋,薄薄地涂抹在工件上的效果還不錯。這也是沒辦法的辦法??!
(各位如果是您,您會這樣做嗎?)
我很快地把貨架上的鉆桿全部用磁粉和超聲波檢驗,還真的找出不少有裂紋的鉆桿,有的是在螺紋位置有疲勞裂紋,有的是因為焊接不當(dāng)而造成的裂紋,如果不檢查就可能會再有斷裂事故發(fā)生的。
老船長看到這情況后干脆叫我把船上所有的鉆井設(shè)備的工具都進(jìn)行檢測。
由于這是使用過的舊船,到處都有修補過的和沒有修補的破損工件,這么多的鉆井設(shè)備工具我以前從來也沒見過,所以我向船長拿圖紙想了解這些被檢測的設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖以及它們的功能和名稱,方便我填寫報告。
他叫我自己到船上的圖書館里查找。
倒也是,船上的人來自全世界各個不同的國家,每個人都是剛剛到達(dá)也不清楚船上的一切,給我感覺就是「亂」,真像八國聯(lián)軍一樣。
在圖書館里我可以看到很多鉆井方面的資料,這對我判斷檢測結(jié)果是很有幫助的。
我把船上所有的鉆井設(shè)備的工具都進(jìn)行了檢測,發(fā)現(xiàn)了很多裂紋多數(shù)是補焊和焊接引起的,老船長看到這情況可氣壞了,他干脆把焊工房用鎖鏈鎖起來,誰要焊接就得找他拿鎖匙,他這招還真管用!
原本三天的工作卻讓我留下了近一個月,把鉆井設(shè)備的工具都檢測完了,他又叫去看看船上一臺用來固定井口的高壓到20000PSI (磅/平方英吋) 的水泥泵。
整個泵房是用鋼鐵板封閉的,他告訴我這臺水泥泵很危險,一旦穿漏射出來水泥可以把人活活打死,所以這個高壓水泥泵房要用鋼板封閉。
聽他這么一說我再看看它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,在所有90度轉(zhuǎn)角位置的管壁厚度是外圓弧的壁厚,是內(nèi)圓弧的三倍以上,例如正常管壁若是10mm時,外圓弧的壁厚最少是30mm以上,這是因為水泥高壓高速在管道里流動時,多數(shù)在管外圓的內(nèi)壁沖刷造成磨損,到最后就會穿漏,這樣的事件我在香港的電廠見過,磨煤機將磨成粉狀的煤粉通過管道輸送時,正是在管外圓內(nèi)壁沖刷時將管壁磨穿,所以電廠經(jīng)常會定期更換這些彎頭。
我很快明白他的意思,所以只要水泥泵停止工作時我就檢測,從泵房一直到鉆井桿的入口,重點在彎頭位置抽查做超聲波檢測,經(jīng)過檢測我找到幾個彎頭位置有明顯的磨損,船長立即準(zhǔn)備更換和安排新加坡有經(jīng)驗的焊工來焊接。
為什么要新加坡人來呢?
因為新加坡人很早就參與海上鉆井石油開發(fā)工作,他們是很有經(jīng)驗的。
后來因為新加坡人來中國大陸沒有香港人方便,我就介紹了香港歐亞船廠的焊接工人前來幫他更換修復(fù),再通過我超聲檢測合格后才投入使用。
未能消散的擔(dān)憂和疑慮
在 鉆井平臺上工作了一個月學(xué)習(xí)到一些鉆井方面的常識,也看到一些問題,特別是這些鉆井專家們完全不懂焊接,做出很多危險的焊接工作,形成了很多潛在的危險。
如果我們做無損探傷的人員熟悉焊接方面的知識,在做好探傷工作后及時發(fā)現(xiàn)這些隱患和想辦法解決,并將這些知識傳授給這些鉆井專家或其他人,就可以避免和減少斷裂事故的發(fā)生,真正做到 「救人一命勝做七級浮屠」吧!
各位年輕朋友在學(xué)習(xí)無損檢測的同時,也請努力地學(xué)習(xí)下機械和焊接方面的知識吧。

關(guān)于作者

黃建明 ,長期從事在役無損檢測技術(shù)工作近40年。任職于香港安捷材料試驗有限公司,北京理工大學(xué)珠海學(xué)院“應(yīng)用物理(無損檢測方向)”本科專業(yè)兼職教授。美國焊接學(xué)會會員,美國無損檢測學(xué)會會員,中國機械工程學(xué)會會員暨無損檢測分會理事。英國焊接和無損檢測人員考試發(fā)證章程(CSWIP)焊接檢驗督察,英國無損檢測人員考試發(fā)證章程(PCN)II級焊縫射線照相評片員,美國焊接學(xué)會(AWS)高級焊接檢驗督察,AWS焊接導(dǎo)師,美國無損檢測學(xué)會(ASNT)NDT檢驗師-UT、RT、MT、ET III級(高級)技術(shù)資格,中國機械工程學(xué)會無損檢測分會RT、UT 3級(高級)技術(shù)資格。
聯(lián)系方式:
郵箱:kmwong@aes.hk
公司:香港安捷材料試驗有限公司
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