海洋石油平臺鋼結構焊接質量控制與檢驗方法研究

王松波

摘要：本文首先闡述了組對環(huán)節(jié)的質量控制方法與措施，接著分析了焊接過程監(jiān)控的方法與措施，最后對焊后外觀檢驗的質量控制方法與措施進行了探討。希望能夠為相關人員提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：海洋石油;平臺;鋼結構;焊接;質量控制;檢驗方法

引言：

海洋石油平臺長年處于海水惡劣的服役環(huán)境，需要較高的建造質量來保證足夠的使用年限。文章以海洋石油平臺鋼結構建造質量控制方法與措施的應用為例，就如何保證海洋石油平臺的焊接質量進行論述。

1組對環(huán)節(jié)的質量控制方法與措施

1.1人員資質

組裝工具備一定的工作經(jīng)驗，熟悉相關圖紙，施工技術方案及相關操作規(guī)程，并持有建造公司質量保證/控制部頒發(fā)的組裝工技能等級證書。質量控制人員需要持有國際權威焊接檢驗資質，例如：美國焊接學會注冊焊接檢驗師--AWSCWI，加拿大焊接局焊接監(jiān)督--CWBWELDINGSUPERVISOR。

1.2組對尺寸控制

1.2.1結構鋼管組對尺寸檢驗

首先，徑向偏差。鋼管縱焊縫對接邊的徑向偏差不超過3.2mm。如果環(huán)向接頭的徑向偏差超過了3.2mm，但是焊工可以從兩側進行焊接，那么，環(huán)焊縫對接邊的徑向偏差允許值可以達到0.2倍的壁厚，但是最大值不能超過6.4mm。當鋼管環(huán)縫局部徑向偏差過大時，只要局部偏差的長度小于8T，我們需要使用適當?shù)亩押阜椒?，將偏差部位熔敷出一個斜度為4：1的過渡帶，即便這樣，這種過渡帶的長度也要控制在8倍的壁厚范圍內(nèi)，并且環(huán)焊縫的徑向偏差也不能夠超過0.3倍的壁厚，最大不能超過9.6mm。其次，縱縫及環(huán)縫間距。根據(jù)API2B的規(guī)定，相鄰管段的縱向焊縫至少應該錯開90°;相鄰兩道環(huán)焊縫之間的距離，需要取下列較小者：鋼管的直徑，或者910mm;環(huán)焊縫的數(shù)量，在鋼管的任意3050mm長度范圍內(nèi)，不應當超過兩道。再次，不圓度。不圓度也稱橢圓度，它的定義是：沿著鋼管外壁的圓周方向測量一圈，所測得的最大與最小外徑的差值。

1.2.2接頭節(jié)點組對檢驗

所有接頭節(jié)點組對尺寸，需要按照批準的WPS（焊接工藝規(guī)程）中的節(jié)點詳圖進行檢驗。檢驗員需要認真核對坡口角度、根部間隙、鈍邊等尺寸在允許的范圍內(nèi)。檢驗員應當確保焊接坡口周圍的清潔，沒有鐵銹、油污等雜質，檢查范圍是所有方向至少25mm范圍內(nèi)。

2焊接過程監(jiān)控的方法與措施

2.1焊材管理與控制

焊材牌號要與項目WPS要求一致，焊材的烘干、保溫需符合焊材使用管理規(guī)定，焊絲使用過程中注意防護，現(xiàn)場領用的焊條需放置于合格的保溫筒之內(nèi)，當天未使用完的手工焊條、焊劑、藥芯焊絲需及時退回焊條烘干房，特殊焊材的使用按照廠家說明進行。

2.2焊接區(qū)域保護

焊接區(qū)域的風、雨雪等，會對焊接質量產(chǎn)生不利影響，當風速超過8kg/h時，會造成焊接電弧產(chǎn)生偏吹，而雨雪中的水分子，在高溫熔覆下會產(chǎn)生氫，從而使焊縫產(chǎn)生冷裂紋。質量控制人員需要檢查焊接防護情況，確保有充分的防風、防雨雪措施。

2.3焊接參數(shù)控制

一般情況下，較薄的板（38mm以下）采用烤把加熱，厚板（38mm及以上）采取電阻加熱的方式，對接頭區(qū)域進行預熱。預熱范圍為距離焊接接頭所有方向至少50mm。一般情況下，海洋鋼結構旁站檢驗關鍵部位的層間溫度最小值不能低于預熱溫度，最大值不能高于WPS中指定的最高溫度值。焊接過程中需對焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)進行監(jiān)控;具體焊接參數(shù)參照在建項目已經(jīng)批準的WPS。對于重要節(jié)點，例如吊點、50mm厚以上的環(huán)板，還要做好旁站檢驗和記錄。

2.4節(jié)點預邊堆焊的控制

預邊堆焊即通常所說的長肉。如果焊接接頭根部間隙超過焊接工藝規(guī)程限值，應重新組對;如不可能，對于根部間隙大于2倍較薄構件的壁厚或超過20mm時，二者取取小值，可按照相關支持批準的焊接工藝規(guī)程WPS進行單邊或雙邊預邊堆焊，后進行打磨處理，直至符合焊接工藝規(guī)程公差范圍。預邊堆焊不適用于常規(guī)糾正及尺寸偏差的修正。

2.5焊接中斷的控制

在條件允許情況下，焊接應連續(xù)進行;焊接中斷之前，至少完成根部焊接及后續(xù)的連續(xù)六層焊道或焊縫金屬堆積達到壁厚的1/3的小者;焊縫區(qū)域應確保緩慢控冷;焊接中斷后，再重新續(xù)焊前，應進行預熱，對焊縫進行外觀檢驗，以確認是否存在裂紋。如業(yè)主要求，可進行干磁粉檢測。

3焊后外觀檢驗的質量控制方法與措施

焊接完畢，檢驗員需要對完工焊縫進行外觀檢驗。焊縫外表面必須符合以下要求：第一，任何位置發(fā)現(xiàn)的任何尺寸的裂紋都不合格。第二，相鄰焊層之間，母材與焊縫金屬之間，必須得到充分的熔合，能夠有未熔合產(chǎn)生。第三，起弧或者收弧的弧坑必須填滿，但是斷續(xù)角焊縫，超出其有效長度的部分，可以除外。第四，進行外觀檢驗的時間：需要等待完工焊縫冷卻至環(huán)境溫度后，才可以開始進行焊縫外觀檢驗。但是對于ASTMA514、A517鋼和A709100級及100W級鋼焊縫，由于他們屬于低合金高強度的調(diào)質鋼，因此，這些鋼焊縫的外觀檢驗，必須在焊接完畢至少48小時后，才能開始進行。第五，角焊縫的尺寸不足部分不允許超過焊縫長度的10%。大梁翼緣板和腹板連接的焊縫，在梁的兩端，長度等于兩倍翼緣板寬度的范圍內(nèi)，嚴禁出現(xiàn)焊縫尺寸不足。第六，對于靜載荷非管狀連接，當焊縫厚度小于25mm時，咬邊不能超過1mm;任何局部累積長度到50mm的咬邊，嚴禁超過2mm，這個范圍需要控制在300mm長度范圍內(nèi)。當焊縫厚度≥25mm的時，任何長度焊縫的咬邊嚴禁超過2mm;對于周期性載荷的非管狀連接和管狀連接.

結束語：

按照上述質量控制方法與措施，對渤海區(qū)域海洋石油平臺建造過程進行了有效的質量控制，保證了各在建項目的施工質量，也給同行業(yè)相關人員起到了借鑒作用。

參考文獻

[1]海洋石油平臺鋼結構焊接質量控制與檢驗方法研究[J].張大偉，李明雪，李雅林.石油和化工設備.2018（02）

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[3]鋼結構焊接質量及檢驗在海洋石油平臺中的應用研究[J].趙順利.中國建材科技.2019（01）

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