提高海上鋼結(jié)構(gòu)焊接一次合格率

摘要：基于某海上采油平臺維修改造過程中焊接一次合格率不高的情況，對海上現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接一次合格率偏低的問題展開研究，通過因果法對可能造成焊接一次合格率不高的原因進(jìn)行查找、分析，并確定造成這種問題的原因是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝執(zhí)行不到位、現(xiàn)場施工風(fēng)速濕度對焊接結(jié)果產(chǎn)生了影響，針對確定的原因，采取開展焊工的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和焊接工藝的教育、現(xiàn)場搭設(shè)防風(fēng)工棚、嚴(yán)格控制作業(yè)濕度等一系列的應(yīng)對措施。結(jié)果表明焊接一次合格率有了顯著的提高，確保了施工質(zhì)量和進(jìn)度，對類似的作業(yè)問題有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：海上采油平臺;焊接一次合格率;質(zhì)量;控制

中圖分類號：TG47文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1009-9492（2021）11-0290-03

Improve the Primary Pass Rate of Steel Construction Offshore

Chen Mingxu

（ Oil Production Service Branch，CNOOC Energy Development Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China ）

Abstract：Through the study of the low primary qualification rate of welding in the maintenance and reconstruction of an offshore oil production platform，the low primary qualification rate of steel structure welding in offshoresite wasstudied，and the possible causesof low primary qualification rate of welding were found and analyzed by causal method.It was determined that the reasons for the low primary qualification rate of welding were the inadequate implementation of specifications，standards and welding processes，and the impact of wind speed and humidity on the welding results.In view of the determined reasons，a series of countermeasures were taken，such as carrying out the education of welders ′ standards，specifications and welding processes，setting up a wind proof shed on site，and strictly controlling the operation humidity.Results show that the first pass rate of welding has been significantly improved，which ensures the construction quality and progress，and plays a guiding role in similar operation problems.

Key words：offshore oil production platform;primary qualification rate of welding;quality;control

0 引言

中海油渤海某油田在海上平臺的擴建項目中，已經(jīng)處于施工中期，整體鋼結(jié)構(gòu)焊接的一次合格率僅為76.36%，返工作量較大，增加了整個工程的工作量，造成了整體施工進(jìn)度嚴(yán)重滯后，影響項目投產(chǎn)時間。本文以提高海上現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)焊接一次合格率為研究目的，結(jié)合本次擴改建項目的施工現(xiàn)場情況，從“人、機、料、法、環(huán)”五個方面[1]，利用因果關(guān)系法，結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況，展開因果分析和桌面推演，確定可能造成焊接一次合格率不高的影響因素，并針對可能的影響因素，利用排除法，對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行檢查或?qū)φ战M比對，逐一進(jìn)行排查和對照檢查，排除非影響因素，確定本次作業(yè)中造成焊接一次合格率不高的影響因素，并針對影響因素采取可靠的措施，消除影響因素對焊接質(zhì)量的影響，從而提高焊接一次合格率，減少施工過程的返工作量，提高工作效率，保證該項目順利進(jìn)行和及時完工，實現(xiàn)擴建項目盡早投產(chǎn)，提高油田的油氣產(chǎn)量。

1 原因分析

此次施工作業(yè)場地為海上平臺，面臨氣候環(huán)境惡劣，施工場地空間受限，施工人數(shù)限制的等多重因素的影響，為了更好地判斷造成焊接一次合格率不高的原因，采用因果圖法，對問題的末端原因展開分析和桌面推演[2]。分析確定一次焊接合格率不高末端原因，如表1所示。

通過因果圖，分析得出造成焊接一次合格率不高的末端原因：（1）焊接人員技能水平達(dá)不到要求，不能保證焊接質(zhì)量;（2）未按照焊接工藝規(guī)程對母材進(jìn)行預(yù)熱;（3）現(xiàn)場工作量大，影響施工質(zhì)量;（4）焊接前未對焊縫周圍影響焊接質(zhì)量的銹跡、油漆、焊點位置打磨干凈;（5）組隊時錯邊量大于工藝值;（6） 現(xiàn)場施工空間狹小，氣候條件較差;（7）焊接電流電壓未按照工藝執(zhí)行;（8）焊材未進(jìn)行烘烤。

2 原因驗證

為了確定本次施工作業(yè)影響焊接一次合格率的主要因素，針對分析得出的造成焊接一次合格率不高的末端原因，結(jié)合本次擴建項目現(xiàn)場工作的實際工作情況，開展驗證工作。

2.1對人員技能水平進(jìn)行考核

人員的焊接技能水平對焊接的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，為了確保人員實際技能水平達(dá)到要求，滿足現(xiàn)場作業(yè)需求，在保證現(xiàn)場焊接人員的技能等級前提下，對焊接人員的技能水平進(jìn)行考核。在考核中安排現(xiàn)場施工的10名焊工，排除其他可能的影響因素，要求焊工在規(guī)定時間內(nèi)完成指定的焊接工作，并對焊縫進(jìn)行檢驗。10名焊工都提前完成了焊接任務(wù)，并保證了焊接的質(zhì)量，通過了焊接考核。排除了人員技能水平對焊接一次合格率的影響。

2.2 焊材預(yù)熱情況對焊接一次合格率的影響

在現(xiàn)場驗證中，進(jìn)行了分組實驗，在焊工焊接作業(yè)過程中，排除其他末端因素的影響，分組進(jìn)行實驗，一組對母材嚴(yán)格按照表2所示的要求進(jìn)行預(yù)熱[3];另一組，不對母材進(jìn)行預(yù)熱，直接焊接。通過對比發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱后的焊接一次合格率接近100%，不預(yù)熱組的一次合格率約為91%。

現(xiàn)場焊接過程中，因天氣涼，濕度大，母材表面存在水份。預(yù)熱可以減少焊縫和周圍金屬的溫度差，因此焊縫金屬的熱應(yīng)力也相應(yīng)減少，減小了焊接裂紋和變形傾向，此外，預(yù)熱還有助于排除母材中的氣體，尤其是焊縫中溢出的氫氣，能夠有效的提高焊接一次合格率[4]。同時，結(jié)合現(xiàn)場實際，焊工在焊接前未能對木材進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)熱溫度控制，因此，可以確定焊材的預(yù)熱情況影響了焊接的一次合格率。

2.3 對焊工的工作量進(jìn)行統(tǒng)計

為了排除焊工作強度影響，對之前10周的單周焊接工作量（焊縫長度）進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖1所示。

經(jīng)過統(tǒng)計，焊接工人每人每天8h[2]焊接的實際工作量和計劃工作量未超出要求，且焊接工作非連續(xù)作業(yè)，每2h 的連續(xù)工作后，會安排焊工休息30 min。焊工未感覺焊接工作強度超出其承受范圍，排除了工作量較大、焊工疲勞而影響焊接質(zhì)量的可能。

2.4 對焊接前的焊縫處理進(jìn)行檢查

查看現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢驗的留存文檔、照片，摸排現(xiàn)場實際情況，如表3所示，焊工在焊接前均按照 AWS D1.1/1.1M 和焊接工藝要求將焊縫周圍的銹跡、油漆、電焊位置打磨干凈后再開展焊接作業(yè)[5]。焊縫處理未對該項目焊接一次合格率產(chǎn)生影響。

2.5 對組對時的錯邊量進(jìn)行檢查

通過對現(xiàn)場實際施工作業(yè)情況進(jìn)行檢查，對組對結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行實測檢查，由于H 型鋼和管材在運輸過程中，受外部力擠壓等影響，導(dǎo)致一定的尺寸誤差;該施工作業(yè)涉及與原平臺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對接，原平臺結(jié)構(gòu)存在一定的變形和尺寸偏差。但上述問題均可以經(jīng)過現(xiàn)場對材料進(jìn)行調(diào)節(jié)，使結(jié)構(gòu)在組對過程中滿足 AWS D1.1/1.1M、ASME B31.3及焊接工藝中的相關(guān)要求，如表4所示，抽檢的焊接一次不合格的焊口的組隊情況也符合要求[3，6]。

2.6 對現(xiàn)場施工環(huán)境進(jìn)行檢查

對現(xiàn)場焊接地點的現(xiàn)場環(huán)境逐一確認(rèn)，現(xiàn)場焊接是在H 型鋼上部空間和下部空間進(jìn)行，H 型鋼與下部腳手架之間空間高度為1.5 m，頂部為開闊空間，如圖2所示，與焊工溝通，焊接空間滿足焊工作業(yè)要求，不存在空間狹小導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降的問題。根據(jù)AWS D1.1/1.1M、ASME B31.3焊接工藝中的相關(guān)要求，現(xiàn)場焊接條件手工電弧焊風(fēng)速小于或等于8m/s，氣體保護(hù)焊風(fēng)速小于或等于2m/s，相對濕度小于或等于80%，因施工現(xiàn)場為海上平臺，施工區(qū)域位置相對空闊，海上平均風(fēng)速都大于10 m/s，濕度大，現(xiàn)場焊接使用氣體保護(hù)焊打底，手工電弧焊蓋面，周圍無擋風(fēng)措施，在焊接過程中容易出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷[7]。根據(jù)現(xiàn)場焊接環(huán)境確認(rèn)，風(fēng)速和濕度對焊接質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

2.7 對焊機電流電壓進(jìn)行檢驗

檢查焊接設(shè)備的校驗時間，現(xiàn)場所有的焊接設(shè)備都在檢驗有效期內(nèi)[8]。對實際焊接電壓電流與焊接工藝規(guī)程要求的電壓電流（表5）進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)焊機未出現(xiàn)老化以及電流、電壓波動較大的情況[9]，不會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。通過檢查發(fā)現(xiàn)，焊接設(shè)備的電壓和電流不會在此次施工過程中對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.8 對焊接前使用的焊材進(jìn)行檢查

通過對現(xiàn)場施工的檢查，用于項目的焊材證書符合規(guī)范的要求，且已出具相關(guān)檢驗和驗收報告，如圖3所示，焊接前焊條均已進(jìn)行烘干保溫[10]。由此可知焊材的情況并不是此次焊接一次合格率不高的原因。

3 現(xiàn)場整改

3.1對焊接工藝嚴(yán)格執(zhí)行

在焊接前，嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝，嚴(yán)格保證預(yù)熱溫度、時間，必要時采取一定的保溫措施，防止出現(xiàn)焊接時母材溫度過高或過低的情況[11]。

3.2 改善施工環(huán)境

（1）在現(xiàn)場搭設(shè)固定式和移動式防風(fēng)焊接棚、擋風(fēng)墻，并要求現(xiàn)場監(jiān)護(hù)人員隨時檢查焊接點的防風(fēng)措施;

（2）檢測現(xiàn)場焊接現(xiàn)場的相對濕度，當(dāng)相對濕度大于80%時，立即停止焊接作業(yè)。

通過采取針對性的整改措施，整改后的焊接合格率如表6所示。整改后的焊接合格率接近100%，整體施工質(zhì)量和進(jìn)度都有了較大的提高

4結(jié)束語

此次對焊接一次合格率不高問題的整改和解決過程，可以對海上施工項目的鋼結(jié)構(gòu)焊接一次合格率問題有很好的指導(dǎo)性，對其他施工項目也有一定的參考價值。本文針對一次焊接合格率不高的問題，從人員、材料、設(shè)備、過程、環(huán)境等幾個方面利用因果法確定可能原因，利用排除法確定實際影響因素對其他類似問題有很強的指導(dǎo)意義。通過本文的研究，也深刻地說明了現(xiàn)場的管理、焊接標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝的落實對海上鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量有很大影響，對施工進(jìn)度和施工質(zhì)量會產(chǎn)生影響。項目的現(xiàn)場管理作為整個施工項目的關(guān)鍵一環(huán)，只有做好材料驗收、使用管理、環(huán)境防護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)落實、無損檢測等工作，才能保證現(xiàn)場施工質(zhì)量和進(jìn)度都在可控狀態(tài)。

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作者簡介：陳銘旭（1991-），男，大學(xué)本科，研究領(lǐng)域為海上采油平臺設(shè)備機械檢修維保?

（編輯：王智圣）