超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量檢驗與控制

熊奇，李楠

（1.海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)作為海洋石油化工生產(chǎn)的主要組成部分，對于海上油氣鉆探開采活動有著十分深遠的影響，隨著陸地油氣資源儲量的逐步減少，為了確保油氣資源的充足穩(wěn)定供應，許多企業(yè)將開采重心逐步轉(zhuǎn)移到海洋之中。但是由于工作環(huán)境的特殊性，在海水作用下，鋼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生侵蝕，鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到削弱，導致超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)無法真正滿足油氣資源開采工作的客觀要求?；谶@種實際，需要技術人員對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)進行科學處理，采取更為高效的焊接技術，提升焊接質(zhì)量，構(gòu)建焊接檢驗體系，以期增強超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的耐受度，促進海洋開發(fā)活動的有序進行。

1 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)分析

對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)特點的分析，在很大程度上，能夠幫助技術人員厘清工作的基本流程以及質(zhì)量檢驗控制的核心訴求，為后續(xù)焊接質(zhì)量檢驗控制活動的開展創(chuàng)造條件。

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)建設過程中，普遍使用低合金鋼與低碳鋼兩種，根據(jù)海洋開發(fā)活動的實際需求，對鋼材強度等級進行評估，確保鋼結(jié)構(gòu)的材料強度滿足實際的開發(fā)使用需求。通常情況下，超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)一般可以劃分為400MPa、420MPa、500MPa等多個等級，鋼材厚度最大可以到達10～15cm。由于超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)主要應用與海上油氣資源的開發(fā)，而相關開發(fā)活動大量使用半潛式鉆井平臺與自升式鉆井平臺，這些鉆井平臺都需要依靠鋼結(jié)構(gòu)對自身進行固定，同時也需要超大型鋼結(jié)構(gòu)，對開采深度進行調(diào)節(jié)，這就導致鋼結(jié)構(gòu)在運行過程中承受的應力變化明顯，一旦沒有進行科學處理，應力的變化極易導致鋼結(jié)構(gòu)的損傷，引發(fā)安全事故。

2 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗控制所遵循的原則

焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的開展不僅需要各項技術的支持，還需要工作人員立足于焊接質(zhì)量檢驗控制工作的實際，以科學性原則與實用性原則為引導，從宏觀層面提升自身的思想認知，明確焊接質(zhì)量檢驗控制工作的基本需求，進而全面提升超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗控制的效能。

（1）焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的應用必須要遵循科學性的原則。焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的實現(xiàn)，要充分體現(xiàn)科學性的原則，只有從科學的角度出發(fā)，對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的相關內(nèi)容、焊接質(zhì)量檢驗控制的定位以及具體職能，進行細致而全面的考量，才能夠最大限度地保證焊接質(zhì)量檢驗控制能夠滿足超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的客觀要求。只有在科學精神、科學手段、科學理念的指導下，才能夠以現(xiàn)有的技術條件與操作方式為基礎，確保焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的科學高效實現(xiàn)。

（2）焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的應用必須要遵循實用性的原則。由于超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)涉及領域較多，工作類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多。為了適應這一現(xiàn)實狀況，確保焊接質(zhì)量檢驗控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)操作中的有效應用，就要盡可能的增加焊接質(zhì)量檢驗控制維護應用方案的兼容性，減少復雜冗余環(huán)節(jié)對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中焊接質(zhì)量檢驗控制維護活動的不利影響。因此焊接質(zhì)量檢驗控制以及相關技術應用流程必須進行簡化處理，降低操作的難度，提升焊接質(zhì)量檢驗控制應用方案的實用性能，使得在較短時間內(nèi)，進行有效化操作，保證超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的順利開展，提升現(xiàn)階段超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與水平。

3 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制要點

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制活動的開展，要在科學性原則與實用性原則的框架體系下，依據(jù)過往焊接質(zhì)量控制活動的有益經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)代化的檢驗手段，逐步形成立體、全面的超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制體系。

3.1 冷裂紋控制

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過程中，一旦對溫度沒有進行有效控制，導致冷卻溫度降低到200℃以下，將會導致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋。作為超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接中經(jīng)常出現(xiàn)的質(zhì)量問題，冷裂紋的出現(xiàn)，對鋼結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性以及安全性都帶來極為不利的影響，基于這種情況，工作人員在進行焊接質(zhì)量控制的過程中，需要對冷裂紋進行必要的控制。具體來看，要在科學性原則的引導下，對整個焊接流程進行梳理，構(gòu)建靈活、高效的溫度冷卻機制，避免溫度冷卻過快的情況出現(xiàn)，同時提升預熱溫度，有效緩解焊接縫冷卻速率，在焊接過程中對氫含量指標進行實時監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)氫含量過高，應及時采取應對措施?？刂坪笚l與焊接劑對水分的吸收量，工作人員可以采取加裝焊絲方式，對多余水分進行科學處理。通過上述幾種操作方式，能夠最大程度的確保超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中出現(xiàn)冷裂紋的機率，確保鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)作用的實現(xiàn)。

3.2 抗疲勞性控制

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中有著為數(shù)眾多的T、Y、K等節(jié)點，這些節(jié)點處應力十分復雜，有效避免節(jié)點處應力集中給超大型鋼結(jié)構(gòu)帶來的金屬疲勞，在節(jié)點焊接的過程中，需要工作人員對焊接縫進行打磨處理，確保焊接縫隙的光潔程度，實現(xiàn)對焊接縫隙的輪廓控制。具體來看，工作人員需要在實用性原則的引導下，對整個焊接縫打磨工作進行厘清，對打磨方向、打磨輪廓進行規(guī)劃，例如在實際打磨的過程中，打磨方向應該垂直于焊縫的軸線，并且針對性的改善焊接縫的性質(zhì)，使其在打磨之中呈現(xiàn)出凹形，提升節(jié)點應力的耐受度，增強超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)抗疲勞性控制工作的質(zhì)量與水平，提升焊接質(zhì)量控制工作。

4 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗的途徑

4.1 射線探傷檢驗

從過往焊接質(zhì)量檢驗工作來看，射線探傷檢驗主要利用(x,y)射線，借助于射線的穿透性，使得焊接縫隙后的膠片感光，從而將焊接縫隙之中的缺陷影響全面、準確的投放于射線底片之中。通常情況下射線探傷檢驗主要用于對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接縫隙內(nèi)部氣孔、殘渣、裂紋等焊接問題的檢驗，檢驗效率較高，在一定程度上滿足了最基本的焊接質(zhì)量檢驗工作的要求。

4.2 超聲探傷檢驗

超聲探傷檢驗是利用雅典換能器件，通過瞬間增加電壓產(chǎn)生脈沖振動，通過聲耦合介質(zhì)傳入金屬之中形成超聲波，而超聲波在傳播過程中，能夠?qū)⒏鞣N缺陷發(fā)對應換能器之中。超聲探傷檢驗靈敏度較高、周期較短、使用成本低，對環(huán)境不會產(chǎn)生危害。但是超聲探傷檢驗對于缺陷的類型與判斷并不直觀，需要工作人員根據(jù)工作經(jīng)驗進行分析。

4.3 PAUT檢驗

采用常規(guī)的超聲探頭，實現(xiàn)了A掃描、B掃描以及C掃描等多種掃描類型的全面應用，這種掃描檢驗技術檢測精度較高，安全可靠，對檢測部位不會造成結(jié)構(gòu)上損傷，是目前主流的超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗方式之一。

5 結(jié)語

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗控制工作的開展對于提升鋼結(jié)構(gòu)的實用性、穩(wěn)定性與安全性有著極為深遠的影響。以上在分析超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的基礎上，在科學性原則、實用性原則的框架體系下，從多個維度出發(fā)，逐步形成現(xiàn)代化的焊接質(zhì)量控制與檢驗體系。