黄建明实战案例专栏 | 【案列20】钻井平台上提升工具断裂事故分析

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1983年我接到公司通知前往南海一艘半潜式钻井船(平台)做超声波检测。

当我乘坐直升机到达钻井平台后，一位年近60岁的外籍老船长领着我，到一个已经断裂的工件和一座严重变形的钻井基座面前，告诉我这个断裂的工件是用来提升钻井基座的提升工具，他在上星期五晚上用来提升这个基座时突然断裂倒塌，现在船上已经停工，正等待我前来检测其他提升工具(Lifting Tools)，如果没问题就可以开工。

他用手指着靠在摆货架位置的四个与这同型号的提升工具，叫我全部用超声波检测下，先找出几个能用的出来。

首先，我叫工人帮我把它一个个吊出来，然后除去表面油漆和打磨金属表面，我很快地检测了这四个提升工具同样断裂的位置，发现其中两个也有裂纹，我马上用红色的油漆在上面画个交叉「X」，在另外两个没有问题的写上「OK」，之后把检测结果告诉老船长，老船长就安排工人开工了。

晚上我正在房间里整理检测报告时，老船长用扩音器召我到控制室见他；船舱每个房间是可以收到广播声音的，我感到纳闷，这么晚了还叫我干什么？

到达控制室后看见老船长坐在中间，两旁围坐着5至6个外国人，他们一个个眼睛像发了光似的都看着我，我就问船长找我有什么事。

船长：“我想问你这个断裂是什么原因造成的？”

我 ：“我是来做NDT的是检测那些没有断的工件，今天不是已经帮您做了检测了吗？并且已经开工了。”

船长：“我知道！但是我想知道为什么会断裂?”

我：“我今天看到断口好像有焊接过……。” 

船长：“你肯定是焊接引起断裂吗？”

我 ：“不！现在我不敢肯定，等我再看看，明天再告诉你。”

船长：“那么，明天什么时候？”

我：“明天早上12点以前吧。”

船长：“No！No！No！明天早上10点直升机一来我就完蛋了，因为中方代表说是我把它给弄断了，现在要开除我，明天就要我回西德了，我这18个月的合同就没了，这可是我的退休金啊！你要帮帮我！”

原来每星期有两班直升机来往珠海与钻井船。

看着他那副着急的样子，我说：“好吧！明天早上10点以前吧！现在你可不可以把这个提升工具的使用说明书给我看看？” 他二话不说，马上叫他的伙计找出使用说明书来给我。

我回到房间后详细地看了使用说明书。

原来这个提升工具是专门用来吊挂钻井基座，操作方法是先提高它然后利用自身重量撞入基座内孔而扣上，当扣紧后就可以吊起来再通过井口吊放到海底，做成一稳固的钻井基座。

因为长长的钻杆到100米深的海底时，必须要一个稳固的钻井基座在海床来稳住它，才能稳健地控制钻杆准确和深入钻进地下几千米。

正巧住在我房间旁边的是来自中方业主的两个代表，他们正在商量这件事，准备向上级写报告，我就问他们看到些什么情况；

他们告诉我按照当天日常的工作程序，应该是在白天就能把钻井基座吊入海底投入工作的，可是到了晚上12点后在这老船长换班时还没有完成，因为他看到还没有吊下去就着急了，更亲自跑上驾驶台操作，反复地吊起撞下，更是越吊越高地撞击；

可能是长期没有使用，里面的弹簧都生锈卡住了无法扣住。给他多次撞击后终于扣住了，当船长正想把它吊起的钻井基座吊往井口时却突然断裂了！

二十多吨重的钻井基座在半空中摔下来，「轰」的一声巨响，在深夜里令整个钻井平台像爆炸了一样摇晃起来，惊醒了住在房间里的人，全都吓得跑出来看到底是什么回事。

隔天船上所有工人都不敢工作了，直到今天有人来做超声波检测说没有问题才正式开工。

我问他们认为是什么原因造成断裂，他们说应该是老船长他提得太高撞断的，“这可是二十万美金的损失啊！”他们继续说正准备写报告要求BP公司赔偿损失。

我心里在想，我是做材料拉力试验的，知道这种直径200mm厚度75mm的高强度材料不可能撞几下就会断裂，吊二十吨卓卓有余！

我什么都没说就走到那个断裂工件的地方，在暗淡背光的灯光下可以看见这断口表面有很明显的分别：靠外圆边缘有一段密度很高的偏黑色的金属反光(裂纹源头)，其他地方是晶粒粗大呈白灰色的金属反光。

我用锯片把它外表面的油漆刮掉，再用砂纸打磨光滑，然后找焊工借来小铲锤子，将尖端用砂轮打磨成很尖锐形状，然后由母材开始敲击，向着我认为有焊缝的位置边走边敲，并保持同一力量连续敲击；

很明显在母材位置时可以敲击出小坑，但一到达断口边缘时就可以感觉很硬很硬的无法敲击小坑来，这就说明此处曾经有焊接过。

我再借来手电筒照着断口来看，根据我看焊缝的经验马上就看到焊缝两端起弧和收弧的位置有焊接气孔，而且整个断口是整齐断裂，完全没有塑性变形；通过这样的观察和简单测试，我已经可以断定结果了，这是一个典型的由焊接引起的疲劳失效断裂。

那么有什么方法令其他人都知道这断口有焊缝呢? 

我在想如果能有一点硝酸液就好了，只要擦上硝酸液就能立即证明有焊缝。钻井平台上怎么会有呢? 我向一位与我同房住的新加坡来的医生问他有没有酸性的药膏之类物品，他说没有了，之前中国医生留下的药我都丢了。

那就没办法了。

第二天早上8点，我把船长和业主代表都找来在断裂工件的位置，准备解释下我的看法，但是，我还是不放弃地先问下船长，我把硝酸 (Nitric acid) 英文名称写个纸条给他，问他船上的实验室里有没有这种硝酸液，因为我想用它来酸蚀这个断口位置，酸蚀后大家就都可以看见焊缝了。

他马上到实验去找；不一会果然找到了！我真没有想到原来这钻井平台上能有硝酸液，而且还是一樽标准10%浓度的硝酸液，专用碳钢焊缝的硝酸液 (见图1白色的硝酸液樽)。

我心里可高兴啦，真是天助我也！我拿到它后就向船长和业主代表说，我发现这个断口位置有焊接过，如果不用酸蚀方法你们是不会相信有焊缝的，所以我用这樽标准的硝酸液体，在我刮干净的这部份涂抹后就可以清楚地看到焊缝了。

说完我就涂抹上硝酸液，不一会儿焊缝显示出来了(见图1)；

（图1 典型疲劳失效断口酸蚀后的焊缝显示情况）

(白色硝酸液樽)

然后我又从断口正面指着焊接的两端起弧和收弧的位置，跟他们说这些就是典型焊接的气孔(见图 2)。

（图2 典型疲劳失效断口/可以看出有焊接的起弧气孔）

他们看到我用这个「神仙水」一涂上几秒钟后就看到焊缝显示出来，我指着断口焊缝说，“这是一个典型的由焊接引起的疲劳失效断裂。”

这个神奇的演示使他们目瞪口呆了，不用多说两个业主代表也点头表示同意我的判断了。

于是我就写检测报告，在我带来的一份公司专用的超声波检测报告上，不是专业的疲劳失效分析报告也不是一张白纸，这份超声波检测报告纸上有我们公司的中英文名称、地址、电话以及专用的超声波检测术语及填写表格和图示框栏等。（当年我也没有数码相机和电脑，这两张相片我还是向新加坡医生借相机拍摄的。）

在图示栏里我徒手画出断口出现的位置和断口的形状，并描绘出焊缝形状和出现在断口的位置。

在手画图旁用英文写上「This is a typical fatigue failure fracture with welds beside the fracture 这是一个典型的疲劳失效断裂，在断口旁有焊接过」，然后签署我的名字，我把它交给老船长。

老船长立即把此报告传真到BP石油公司驻广州办事处和英国BP石油公司总部。

10点前就已经收到BP石油公司回应，通知老船长留下继续工作。

这老家伙可高兴啦！一手抓住传真纸高声叫着做跑过来，我正在场地上工作，他高兴激动地用双手抱起我，不停地向我说谢谢！就是这样一份简短的报告却非常有用。

(各位看官有何感想?这是一份正规的失效分析报告吗?)

事后我再与钻井平台上工作的外国专家谈起这件事，他们告诉我这条钻井平台原本是挪威一家石油公司的，由于1981年在挪威的北海出了严重的事故，整座钻井船在大风雪中沉没，船上近100人全部死亡，该艘沉没的钻井船与这条船是同期制造的姊妹船，所以挪威石油公司不想要了，就卖给了中海油南海西部石油公司，现在南海西部石油公司又把它租给BP英国石油公司到南中国海勘探石油。

这个钻井平台的倒塌事故报导，我在香港的ABS船级社也听说过，出事的原因是因为其中有一个TKY的焊接点开裂然后引至整个船解体，在大风雪之中只有10分钟就完全沉没了，近100人全部死亡，是一宗非常恐怖的事故。

我在船上看到工人操作大管箝拆卸和安装时，在这个断裂的位置来回旋转扭动，时间长了这位置就给咬伤和磨损了；

西部公司买回旧船连这些使用过的设备工具，我估计他们看到这些提升工具磨损了，就用焊接的方法修补；

可能是焊接时没有预热，焊完后也没有进行热处理，焊条也不知道是否匹配，焊工的技术水平也不是很好，因为我看到很多起弧气孔。

焊完后打磨平焊缝表面，再涂上油漆后看上去就像新的一样，却不知道这可是埋下了重磅的炸弹危机处处。

(各位朋友您也见过这样事吗?您会怎么做?)

第 三天早上我正准备回香港的时候，老船长急急忙忙的找我跟他钻井平台上去。

他指着一个刚从海底拉上来钻杆断口问，我是什么原因造成的；我一看这钻杆断口正好在是锥形螺纹螺套位置上，在钻杆外表面开裂位置很明显地有焊接痕迹，而且是很新的焊接痕迹，我就问他为什么要在这个位置焊接?

老船长叫人把焊工找来问个究竟。

这位来自广州的焊工看到这么多外国人都看着他，把他吓得要命，我问他是谁叫他焊的，他用广州话告诉我：“是他叫我焊的！” 

他指着另外一个外国人。我看到这老外胸前挂着「钻井专家」名牌，我问他，为什么要在这个位置焊接？

他告诉我因为他用钢缆去捆绑钻杆从货架拉过来时总是打滑捆绑不住，所以叫焊工焊个耳环在钻杆头上然后扣住拉上井架，到了井架后再用火焰切割除去耳环。

听他们这样说，我都无话可说了，唯有感到叹惜！

我告诉他，船上有一个专用螺栓耳环工具是用来拉钻杆的，把它拧在钻杆头的螺口上就可以用钢缆拉钻杆了，你为什么不用? 他傻傻地看着我哑口无言。

老船长可气坏了，不停的大声地粗口臭骂他。

我也是以前做钻杆检测时看到这个工具的，稍有机械常识的人一看就懂的。我真不明白这些所谓外国钻井专家怎么会不懂?  

另外这些外国专家和工人也不懂焊接方面的常识，我告诉老船长这船上的钢材很多是高强度钢材，是不可以随便焊接的，必须有严格的焊接工艺和合资格焊工，而且需要进行预热、保温和热处理等工序才可以焊接，最后所有的焊缝还要做无损探伤的等等。

听罢后，老船长叫我帮他写份中文通告，意思是如果在船上要进行焊接必须先有船长的批准。

为什么他会这么紧张呢？他告诉我这艘钻井船每天的开支是十万元美金！断了一条钻杆就花了一星期的时间才从海底换上来，也就是说七十万美金已经不翼而飞了！

他要我先不要回香港，留下来帮他把所有的钻杆全部检测一遍，我说我只有超声波仪器而没有磁粉探伤仪。

他说船上好像有一个磁粉探伤仪，更叫人找来一个交流电磁轭和一点点干磁粉，但没有磁粉和反差剂怎么办？他看着我摇着头摆出无可奈何样子。

我看他也没办法就只好自己想办法。

由于钻井船长年累月在海上工作，海水海风的盐分让很多钢材料的构件出现生锈的状况，我看到有些生锈位置是一层层很厚的锈块，我就把大块的生锈厚层铲除下来，然后用锤子把它锤碎成粉状，再用滤网过下成均匀铁锈粉充当「干磁粉」用；

而反差剂我就到油漆房找到白色油漆配天拿水稀释，薄薄地涂抹在工件上的效果还不错。这也是没办法的办法啊！

(各位如果是您，您会这样做吗?)

我很快地把货架上的钻杆全部用磁粉和超声波检验，还真的找出不少有裂纹的钻杆，有的是在螺纹位置有疲劳裂纹，有的是因为焊接不当而造成的裂纹，如果不检查就可能会再有断裂事故发生的。

老船长看到这情况后干脆叫我把船上所有的钻井设备的工具都进行检测。

由于这是使用过的旧船，到处都有修补过的和没有修补的破损工件，这么多的钻井设备工具我以前从来也没见过，所以我向船长拿图纸想了解这些被检测的设备的结构图以及它们的功能和名称，方便我填写报告。

他叫我自己到船上的图书馆里查找。

倒也是，船上的人来自全世界各个不同的国家，每个人都是刚刚到达也不清楚船上的一切，给我感觉就是「乱」，真像八国联军一样。

在图书馆里我可以看到很多钻井方面的资料，这对我判断检测结果是很有帮助的。

我把船上所有的钻井设备的工具都进行了检测，发现了很多裂纹多数是补焊和焊接引起的，老船长看到这情况可气坏了，他干脆把焊工房用锁链锁起来，谁要焊接就得找他拿锁匙，他这招还真管用!

原本三天的工作却让我留下了近一个月，把钻井设备的工具都检测完了，他又叫去看看船上一台用来固定井口的高压到20000PSI (磅/平方英吋) 的水泥泵。

整个泵房是用钢铁板封闭的，他告诉我这台水泥泵很危险，一旦穿漏射出来水泥可以把人活活打死，所以这个高压水泥泵房要用钢板封闭。

听他这么一说我再看看它的内部结构图，在所有90度转角位置的管壁厚度是外圆弧的壁厚，是内圆弧的三倍以上，例如正常管壁若是10mm时，外圆弧的壁厚最少是30mm以上，这是因为水泥高压高速在管道里流动时，多数在管外圆的内壁冲刷造成磨损，到最后就会穿漏，这样的事件我在香港的电厂见过，磨煤机将磨成粉状的煤粉通过管道输送时，正是在管外圆内壁冲刷时将管壁磨穿，所以电厂经常会定期更换这些弯头。

我很快明白他的意思，所以只要水泥泵停止工作时我就检测，从泵房一直到钻井杆的入口，重点在弯头位置抽查做超声波检测，经过检测我找到几个弯头位置有明显的磨损，船长立即准备更换和安排新加坡有经验的焊工来焊接。

为什么要新加坡人来呢? 

因为新加坡人很早就参与海上钻井石油开发工作，他们是很有经验的。

后来因为新加坡人来中国大陆没有香港人方便，我就介绍了香港欧亚船厂的焊接工人前来帮他更换修复，再通过我超声检测合格后才投入使用。

在 钻井平台上工作了一个月学习到一些钻井方面的常识，也看到一些问题，特别是这些钻井专家们完全不懂焊接，做出很多危险的焊接工作，形成了很多潜在的危险。

如果我们做无损探伤的人员熟悉焊接方面的知识，在做好探伤工作后及时发现这些隐患和想办法解决，并将这些知识传授给这些钻井专家或其他人，就可以避免和减少断裂事故的发生，真正做到 「救人一命胜做七级浮屠」吧！

各位年轻朋友在学习无损检测的同时，也请努力地学习下机械和焊接方面的知识吧。

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