超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)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(duì)于海上油氣鉆探開采活動(dòng)有著十分深遠(yuǎn)的影響，隨著陸地油氣資源儲(chǔ)量的逐步減少，為了確保油氣資源的充足穩(wěn)定供應(yīng)，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(dǎo)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。基于這種實(shí)際，需要技術(shù)人員對(duì)超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)處理，采取更為高效的焊接技術(shù)，提升焊接質(zhì)量，構(gòu)建焊接檢驗(yàn)體系，以期增強(qiáng)超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的耐受度，促進(jìn)海洋開發(fā)活動(dòng)的有序進(jìn)行。

1 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)分析

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

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)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(dòng)的實(shí)際需求，對(duì)鋼材強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，確保鋼結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度滿足實(shí)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(gè)等級(jí)，鋼材厚度最大可以到達(dá)10～15cm。由于超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用與海上油氣資源的開發(fā)，而相關(guān)開發(fā)活動(dòng)大量使用半潛式鉆井平臺(tái)與自升式鉆井平臺(tái)，這些鉆井平臺(tái)都需要依靠鋼結(jié)構(gòu)對(duì)自身進(jìn)行固定，同時(shí)也需要超大型鋼結(jié)構(gòu)，對(duì)開采深度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中承受的應(yīng)力變化明顯，一旦沒有進(jìn)行科學(xué)處理，應(yīng)力的變化極易導(dǎo)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(yàn)控制所遵循的原則

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

（1）焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用必須要遵循科學(xué)性的原則。焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)，要充分體現(xiàn)科學(xué)性的原則，只有從科學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制的定位以及具體職能，進(jìn)行細(xì)致而全面的考量，才能夠最大限度地保證焊接質(zhì)量檢驗(yàn)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(xué)精神、科學(xué)手段、科學(xué)理念的指導(dǎo)下，才能夠以現(xiàn)有的技術(shù)條件與操作方式為基礎(chǔ)，確保焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的科學(xué)高效實(shí)現(xiàn)。

（2）焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用必須要遵循實(shí)用性的原則。由于超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)涉及領(lǐng)域較多，工作類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多。為了適應(yīng)這一現(xiàn)實(shí)狀況，確保焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)操作中的有效應(yīng)用，就要盡可能的增加焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制維護(hù)應(yīng)用方案的兼容性，減少?gòu)?fù)雜冗余環(huán)節(jié)對(duì)超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制維護(hù)活動(dòng)的不利影響。因此焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用流程必須進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，降低操作的難度，提升焊接質(zhì)量檢驗(yàn)控制應(yīng)用方案的實(shí)用性能，使得在較短時(shí)間內(nèi)，進(jìn)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(diǎn)

超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制活動(dòng)的開展，要在科學(xué)性原則與實(shí)用性原則的框架體系下，依據(jù)過往焊接質(zhì)量控制活動(dòng)的有益經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代化的檢驗(yàn)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(duì)溫度沒有進(jìn)行有效控制，導(dǎo)致冷卻溫度降低到200℃以下，將會(huì)導(dǎo)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(duì)鋼結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jìn)行焊接質(zhì)量控制的過程中，需要對(duì)冷裂紋進(jìn)行必要的控制。具體來看，要在科學(xué)性原則的引導(dǎo)下，對(duì)整個(gè)焊接流程進(jìn)行梳理，構(gòu)建靈活、高效的溫度冷卻機(jī)制，避免溫度冷卻過快的情況出現(xiàn)，同時(shí)提升預(yù)熱溫度，有效緩解焊接縫冷卻速率，在焊接過程中對(duì)氫含量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)氫含量過高，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。控制焊條與焊接劑對(duì)水分的吸收量，工作人員可以采取加裝焊絲方式，對(duì)多余水分進(jìn)行科學(xué)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(jī)率，確保鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)作用的實(shí)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(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力十分復(fù)雜，有效避免節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力集中給超大型鋼結(jié)構(gòu)帶來的金屬疲勞，在節(jié)點(diǎn)焊接的過程中，需要工作人員對(duì)焊接縫進(jìn)行打磨處理，確保焊接縫隙的光潔程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接縫隙的輪廓控制。具體來看，工作人員需要在實(shí)用性原則的引導(dǎo)下，對(duì)整個(gè)焊接縫打磨工作進(jìn)行厘清，對(duì)打磨方向、打磨輪廓進(jìn)行規(guī)劃，例如在實(shí)際打磨的過程中，打磨方向應(yīng)該垂直于焊縫的軸線，并且針對(duì)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(diǎn)應(yīng)力的耐受度，增強(qiáng)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(yàn)的途徑

4.1 射線探傷檢驗(yàn)

從過往焊接質(zhì)量檢驗(yàn)工作來看，射線探傷檢驗(yàn)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(zhǔn)確的投放于射線底片之中。通常情況下射線探傷檢驗(yàn)主要用于對(duì)超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接縫隙內(nèi)部氣孔、殘?jiān)⒘鸭y等焊接問題的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)效率較高，在一定程度上滿足了最基本的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)工作的要求。

4.2 超聲探傷檢驗(yàn)

超聲探傷檢驗(yàn)是利用雅典換能器件，通過瞬間增加電壓產(chǎn)生脈沖振動(dòng)，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(duì)應(yīng)換能器之中。超聲探傷檢驗(yàn)靈敏度較高、周期較短、使用成本低，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生危害。但是超聲探傷檢驗(yàn)對(duì)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(yàn)進(jìn)行分析。

4.3 PAUT檢驗(yàn)

采用常規(guī)的超聲探頭，實(shí)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(yīng)用，這種掃描檢驗(yàn)技術(shù)檢測(cè)精度較高，安全可靠，對(duì)檢測(cè)部位不會(huì)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(yàn)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(yàn)控制工作的開展對(duì)于提升鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)用性、穩(wěn)定性與安全性有著極為深遠(yuǎn)的影響。以上在分析超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在科學(xué)性原則、實(shí)用性原則的框架體系下，從多個(gè)維度出發(fā)，逐步形成現(xiàn)代化的焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)體系。