超大型海洋鋼結構的焊接質量檢驗與控制

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）

超大型海洋鋼結構作為海洋石油化工生產的主要組成部分，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定供應，許多企業將開采重心逐步轉移到海洋之中。但是由于工作環境的特殊性，在海水作用下，鋼結構極易發生侵蝕，鋼結構的穩定性受到削弱，導致超大型海洋鋼結構無法真正滿足油氣資源開采工作的客觀要求。基于這種實際，需要技術人員對超大型海洋鋼結構進行科學處理，采取更為高效的焊接技術，提升焊接質量，構建焊接檢驗體系，以期增強超大型海洋鋼結構的耐受度，促進海洋開發活動的有序進行。

1 超大型海洋鋼結構分析

對超大型海洋鋼結構特點的分析，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量檢驗控制的核心訴求，為后續焊接質量檢驗控制活動的開展創造條件。

超大型海洋鋼結構建設過程中，普遍使用低合金鋼與低碳鋼兩種，根據海洋開發活動的實際需求，對鋼材強度等級進行評估，確保鋼結構的材料強度滿足實際的開發使用需求。通常情況下，超大型海洋鋼結構一般可以劃分為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構主要應用與海上油氣資源的開發，而相關開發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構對自身進行固定，同時也需要超大型鋼結構，對開采深度進行調節，這就導致鋼結構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構的損傷，引發安全事故。

2 超大型海洋鋼結構焊接質量檢驗控制所遵循的原則

焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構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構焊接質量檢驗控制的效能。

（1）焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構中的應用必須要遵循科學性的原則。焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構中的實現，要充分體現科學性的原則，只有從科學的角度出發，對超大型海洋鋼結構的相關內容、焊接質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量檢驗控制能夠滿足超大型海洋鋼結構的客觀要求。只有在科學精神、科學手段、科學理念的指導下，才能夠以現有的技術條件與操作方式為基礎，確保焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構中的科學高效實現。

（2）焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構中的應用必須要遵循實用性的原則。由于超大型海洋鋼結構涉及領域較多，工作類型內容多樣，信息數據繁多。為了適應這一現實狀況，確保焊接質量檢驗控制在超大型海洋鋼結構操作中的有效應用，就要盡可能的增加焊接質量檢驗控制維護應用方案的兼容性，減少復雜冗余環節對超大型海洋鋼結構中焊接質量檢驗控制維護活動的不利影響。因此焊接質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，提升焊接質量檢驗控制應用方案的實用性能，使得在較短時間內，進行有效化操作，保證超大型海洋鋼結構的順利開展，提升現階段超大型海洋鋼結構的質量與水平。

3 超大型海洋鋼結構焊接質量控制要點

超大型海洋鋼結構焊接質量控制活動的開展，要在科學性原則與實用性原則的框架體系下，依據過往焊接質量控制活動的有益經驗，結合現代化的檢驗手段，逐步形成立體、全面的超大型海洋鋼結構焊接質量控制體系。

3.1 冷裂紋控制

超大型海洋鋼結構在焊接的過程中，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，將會導致鋼結構出現裂紋。作為超大型海洋鋼結構焊接中經常出現的質量問題，冷裂紋的出現，對鋼結構自身的結構強度、穩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，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控，一旦發現氫含量過高，應及時采取應對措施。控制焊條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構焊接過程中出現冷裂紋的機率，確保鋼結構生產作用的實現。

3.2 抗疲勞性控制

超大型海洋鋼結構中有著為數眾多的T、Y、K等節點，這些節點處應力十分復雜，有效避免節點處應力集中給超大型鋼結構帶來的金屬疲勞，在節點焊接的過程中，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，使其在打磨之中呈現出凹形，提升節點應力的耐受度，增強超大型海洋鋼結構抗疲勞性控制工作的質量與水平，提升焊接質量控制工作。

4 超大型海洋鋼結構焊接質量檢驗的途徑

4.1 射線探傷檢驗

從過往焊接質量檢驗工作來看，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構焊接縫隙內部氣孔、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生脈沖振動，通過聲耦合介質傳入金屬之中形成超聲波，而超聲波在傳播過程中，能夠將各種缺陷發對應換能器之中。超聲探傷檢驗靈敏度較高、周期較短、使用成本低，對環境不會產生危害。但是超聲探傷檢驗對于缺陷的類型與判斷并不直觀，需要工作人員根據工作經驗進行分析。

4.3 PAUT檢驗

采用常規的超聲探頭，實現了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構上損傷，是目前主流的超大型海洋鋼結構焊接質量檢驗方式之一。

5 結語

超大型海洋鋼結構焊接質量檢驗控制工作的開展對于提升鋼結構的實用性、穩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構的基礎上，在科學性原則、實用性原則的框架體系下，從多個維度出發，逐步形成現代化的焊接質量控制與檢驗體系。