焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用探討

宋洪波

（海洋石油工程 （青島）有限公司，山東 青島 266520）

1 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)簡介

將焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，運(yùn)用到超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中，最為重要的環(huán)節(jié)是了解其基本結(jié)構(gòu)，才能為后續(xù)的工作打下堅實(shí)可靠的基礎(chǔ)。超大型海洋鋼的結(jié)構(gòu)分為低碳鋼與低合金鋼。只有做好鋼結(jié)構(gòu)的調(diào)查分析，并根據(jù)鋼材的特性、質(zhì)量與要求，才能選擇科學(xué)合理的檢驗(yàn)技術(shù)。超大型海洋鋼，主要用于海上油氣田開發(fā)工程中的鉆進(jìn)平臺構(gòu)建［1］。因此就要保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與性能，才能為海上油氣田的開發(fā)，提供堅實(shí)的保障。隨著開采深度、外部環(huán)境的變化，對于鋼結(jié)構(gòu)的要求也在不斷變化。而鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，是非常容易受損的部位，因此就要做到具體問題具體分析，應(yīng)用不同厚度、等級、性能的鋼材，才能高效完成油氣田的開采工作。

2 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用要點(diǎn)

2.1 注意冷裂紋

在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)與建造中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種冷裂紋。不僅危及著施工人員的生命安全，還會造成大量的財產(chǎn)損失。因此在焊接質(zhì)量檢驗(yàn)中，就要注意冷裂紋這一問題，從源頭上來做好防控工作。冷裂紋出現(xiàn)的原因較多，比如焊接時溫度沒有把控好，焊接流程不合理，使用的冷卻水不正確，都會引發(fā)冷裂紋。在實(shí)際檢驗(yàn)中，就要求工作人員，熟練焊接流程，并且制定切實(shí)可行的解決措施與應(yīng)急預(yù)案。還要選擇適宜的冷卻水，把控好焊接溫度。

2.2 掌控金屬疲勞

在每一個鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)中，都有可能出現(xiàn)金屬疲勞現(xiàn)象。在實(shí)際檢驗(yàn)中，就需要對節(jié)點(diǎn)的焊接縫，進(jìn)行仔細(xì)打磨，提高其銜接度。還要對打磨方向、力度、次數(shù)、頻率等嚴(yán)格控制，保持受力均勻，才能有效提高抗疲勞能力。

3 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問題

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)，容易受到各種因素的影響，出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。比如冷裂縫、熱裂縫、焊接裂縫、變形等等，都將影響著鋼結(jié)構(gòu)的施工建造與高效應(yīng)用。因此就需要將焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，應(yīng)用在實(shí)際工作中，來做好質(zhì)量檢驗(yàn)與控制工作。

3.1 設(shè)計問題

在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)施工建造之前，必須要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，做好現(xiàn)場的勘查規(guī)劃，制定合理的設(shè)計圖紙與方案，才能為后續(xù)施工，提供堅實(shí)可靠的保障。然而在實(shí)際施工建造中，由于設(shè)計人員能力有限，沒有做好勘查規(guī)劃，或者勘查報告的內(nèi)容不完整、數(shù)據(jù)有差異，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，都會出現(xiàn)相應(yīng)的變形與裂縫，嚴(yán)重影響后期的使用。

3.2 建造問題

在鋼結(jié)構(gòu)的建造中，必須要遵循相應(yīng)的準(zhǔn)則要求、建造流程，才能避免各種質(zhì)量問題。然而在實(shí)際建造中，施工人員的專業(yè)能力低下，對于新型技術(shù)、工藝的運(yùn)用能力低下，沒有遵循相應(yīng)的建造流程與標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)施工埋下了很大的隱患。因此只有通過焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，才能及時找出問題，如裂縫、夾層等，預(yù)防安全事故的發(fā)生。

3.3 材質(zhì)問題

在鋼結(jié)構(gòu)的建造中，所用到的材質(zhì)，也將影響到最終的質(zhì)量。比如鋼材、焊條、焊劑、螺栓等，都會導(dǎo)致構(gòu)件的強(qiáng)度不足，容易出現(xiàn)裂縫與斷裂，嚴(yán)重影響最終的使用。再加上鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中，是非常容易受損的部位，因此就要做到具體問題具體分析，應(yīng)用不同厚度、等級、性能的鋼材，才能高效完成油氣田的開采工作。

4 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用措施

4.1 選擇適宜的檢驗(yàn)技術(shù)

目前，在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)中，所用到的技術(shù)分別為TOFD檢驗(yàn)技術(shù)、PAUT檢驗(yàn)技術(shù)、三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)。這些焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，都是在科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，誕生的一種新型、高效的檢驗(yàn)技術(shù)，對于鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)，都提供了強(qiáng)有力的保障。

1）TOFD檢驗(yàn)技術(shù)。主要是指用超聲波的方式，通過一個探頭來接收數(shù)據(jù)信息，一個探頭來發(fā)送數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的收集，然后判斷鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，并確定其位置。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：第一，速度快。借助超聲波的檢驗(yàn)方式，其速度為傳統(tǒng)技術(shù)的十倍以上，并且不受鋼結(jié)構(gòu)厚度、特性等影響，能夠準(zhǔn)確判斷其缺陷部位。第二，結(jié)果保存。該技術(shù)是在現(xiàn)代化信息技術(shù)的輔助下實(shí)現(xiàn)的，因此就能夠?qū)z測數(shù)據(jù)，以數(shù)字化的方式，永久保存下來。便于以后的檢驗(yàn)分析，總結(jié)更多的經(jīng)驗(yàn)。第三，低失誤。在鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)中，一旦出現(xiàn)各種失誤，就會為后期的檢修工作，帶來很大的阻礙與困擾。然后通過TOFD檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，就可以降低失誤率，準(zhǔn)確判斷出缺陷的類型、位置，便于后續(xù)的檢修工作。第四，范圍廣。通過大量的試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)對于5～6cm厚度的鋼結(jié)構(gòu)，仍舊具有著高強(qiáng)的檢驗(yàn)效率。

目前，很多國家已經(jīng)將TOFD檢驗(yàn)技術(shù)，應(yīng)用到超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)中，并且取得了顯著的成績。此外，還制定了多種檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)準(zhǔn)則等，為其高效使用，提供了堅實(shí)可靠的保障。比如 《無損檢驗(yàn)之超聲檢測》，就屬于歐盟國際標(biāo)準(zhǔn)，我國現(xiàn)階段使用的準(zhǔn)則標(biāo)準(zhǔn)，沿用的是美國制定的 《采用超聲波衍射時差法的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》等?，F(xiàn)階段，TOFD檢驗(yàn)技術(shù)在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用中，主要用于卷管縱和環(huán)縫，還需要進(jìn)一步的研究與分析，來擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2）PAUT檢驗(yàn)技術(shù)，PAUT檢驗(yàn)技術(shù)，最早應(yīng)用在醫(yī)學(xué)與軍事領(lǐng)域，比如醫(yī)院的B超，就是采用了該技術(shù)。該技術(shù)能夠以圖像的形式，將其數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、直觀的呈現(xiàn)在人們面前，其功能強(qiáng)大，準(zhǔn)確率較高，并且搭配了常規(guī)超聲探頭，可以實(shí)現(xiàn)多個部位、多種角度的成像掃描。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：第一，檢驗(yàn)時間短。相比于傳統(tǒng)的質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，PAUT檢驗(yàn)技術(shù)的檢驗(yàn)時間非常短，可以有效控制在4min左右。第二，精準(zhǔn)度高。該技術(shù)是在超聲波技術(shù)的輔助下，不僅可以確定鋼結(jié)構(gòu)的缺陷長度，還可以確定其深度與高度，判斷其準(zhǔn)確位置。第三，失誤率低。鋼結(jié)構(gòu)由于其體積、厚度、特性等不同，其氣孔、裂紋、夾渣等缺陷也存在著較大的差異。而不同的檢驗(yàn)技術(shù)，在不同的缺陷檢驗(yàn)上，其優(yōu)缺點(diǎn)不同。但是將PAUT檢驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用到鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)中，能夠準(zhǔn)確檢驗(yàn)出各種缺陷，其失誤率也比較低。第四，影響因素較少。以常規(guī)RT檢驗(yàn)技術(shù)來講，非常容易受到各種因素的影響。比如檢驗(yàn)人員的專業(yè)能力、溫度濕度、厚度等等，都會導(dǎo)致準(zhǔn)確率降低。然而通過PAUT檢驗(yàn)技術(shù)的運(yùn)用，既可以保障整個過程的節(jié)能、環(huán)保，還能夠降低各種因素的影響。

目前，PAUT檢驗(yàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)則，與TOFD檢驗(yàn)技術(shù)大體相同。在實(shí)際應(yīng)用中，就可以快速替代傳統(tǒng)的RT檢驗(yàn)，對于焊接工藝、焊縫等，都可以展開有效檢驗(yàn)。將該技術(shù)運(yùn)用到我國超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)中，不僅加快了TOFD檢驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用力度，還填補(bǔ)了海洋工程無損檢驗(yàn)技術(shù)的空白，保障了海上油氣田開采的質(zhì)量與效率。

3）三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)。三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)，先要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，做好現(xiàn)場的勘查規(guī)劃，然后制定合理的設(shè)計方案，進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)。在通過點(diǎn)位的測量，來建立三維坐標(biāo)控制模型。接下來將獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確反映給技術(shù)人員，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與優(yōu)化，快速解決問題，最終保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，新穎性。在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)中，該技術(shù)的運(yùn)用，不僅能夠克服各種困難，解決多種問題，而且是傳統(tǒng)技術(shù)的一種革新，具有新穎性特點(diǎn)。第二，多角度。三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個角度的擺動與觀測，并且將其以三維立體模型的方式呈現(xiàn)出來。這樣就可以避免單一數(shù)據(jù)的重疊與失真，便于準(zhǔn)確了解。第三，高效率。將該技術(shù)運(yùn)用到鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)中，能夠?qū)?dǎo)管架進(jìn)行整體檢測，做到全面、動態(tài)與高效。不僅滿足了施工過程的需要，而且能夠?qū)崿F(xiàn)全面控制。因此在今后的鋼結(jié)構(gòu)檢測中，就可以加大其應(yīng)用力度，來保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

4.2 提高檢驗(yàn)人員的素質(zhì)

在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)中，對于檢驗(yàn)人員的素質(zhì)，也提出了很高的要求。第一，在人員招聘中，不僅要求其出示相應(yīng)的資格證書，還要對其工作技能、理論知識等進(jìn)行考核，保障整個招聘環(huán)節(jié)的公開、公正與透明，來吸引更多優(yōu)秀的檢驗(yàn)人員。第二，要為檢驗(yàn)人員提供多元培訓(xùn)深造機(jī)會?？梢酝ㄟ^崗前培訓(xùn)、離職培訓(xùn)、繼續(xù)教育等方式，鼓勵檢驗(yàn)人員主動參與培訓(xùn)深造?？梢越梃b國內(nèi)外優(yōu)秀的檢驗(yàn)技術(shù)與方法，也可以通過實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，與他人進(jìn)行溝通交流，來總結(jié)一套可行的檢驗(yàn)方法與技巧。第三，通過績效考核制度的建立，將工作人員的工作能力與薪資報酬掛鉤，要求檢驗(yàn)人員做好自身本職工作，主動參與職稱考評，提高自身的綜合素質(zhì)。此外，還要加強(qiáng)與高校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等合作，共同研發(fā)新的教育模式，為社會培養(yǎng)更多的高質(zhì)量檢驗(yàn)人員，保障行業(yè)的健康發(fā)展。

4.3 健全質(zhì)量檢驗(yàn)制度

制度體系，是保障鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)高效應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，更是提高鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的有效措施。第一，國家相關(guān)部門要出臺相應(yīng)的法律政策，規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)與行為。要嚴(yán)格審查相關(guān)企業(yè)的注冊標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)地考察行業(yè)與市場檢驗(yàn)的管理方式、檢驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備、制度體系等。各地相關(guān)部門還要積極響應(yīng)國家的法律政策，制定質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。第二，要設(shè)立質(zhì)量監(jiān)管部門，由資深的技術(shù)人員組成。根據(jù)國家、行業(yè)的相關(guān)法律準(zhǔn)則，結(jié)合工作的實(shí)際需求，建立相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制體系。及時找出問題，分析原因，提出切實(shí)可行的解決策略。第三，運(yùn)用現(xiàn)代化信息手段。在質(zhì)量檢驗(yàn)過程中，還要通過現(xiàn)代化信息手段的運(yùn)用，緊跟時代發(fā)展的步伐與潮流，密切觀察整個檢驗(yàn)動態(tài)。超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)工作，與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)，存在著很大的不同，因此傳統(tǒng)的檢修技術(shù)與設(shè)備，就無法適應(yīng)現(xiàn)階段的質(zhì)量檢驗(yàn)工作的開展，還需要對技術(shù)設(shè)備進(jìn)行更新升級。才能緊跟時代發(fā)展的步伐與潮流，做到與時俱進(jìn)。只有嚴(yán)格根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的客觀要求，充分利用各種質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，不斷積累更多的經(jīng)驗(yàn)，來進(jìn)行高效分析。第四，為了確保焊接質(zhì)量檢驗(yàn)工作的準(zhǔn)確與高效，除了應(yīng)用高效的檢驗(yàn)技術(shù)外，還要做好檢驗(yàn)工作的監(jiān)管。除了嚴(yán)格遵循國家的法律政策，行業(yè)的準(zhǔn)則體系外，還要對檢測環(huán)境、檢測人員、檢測設(shè)備、檢測機(jī)構(gòu)、檢測流程等，展開全面管控。并且通過市場準(zhǔn)入機(jī)制，來制定資質(zhì)高的檢測機(jī)構(gòu)與人員。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)的變形、損傷、彎曲等，都會影響到其高效應(yīng)用。尤其是超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)，更需要做好焊接質(zhì)量檢驗(yàn)工作，運(yùn)用新型的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，來及時找出問題，分析原因，提出解決策略，才能保障鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，促使其高效應(yīng)用。