海洋石油钢结构的质量控制阐述

海洋石油钢结构的质量控制阐述

邓文辉,张建山,单洪杰,杨开文 ,于月津

海洋石油工程（青岛）有限公司

摘要：海洋石油钢结构的焊接工艺，能够直接影响到自身的安全性和稳定性，所以应该重视海洋石油钢结构的焊接质量控制。当前的海洋石油钢结构焊接质量缺陷较多，以裂纹、未熔合、气孔、咬边为主，必须进行科学有效的质量控制。在海洋石油钢结构的焊接质量控制中，应该坚持控制好焊接工艺、焊接设备、焊接人员、焊接母材等要素，与此同时，应该利用好涡流探伤技术、超声波衍射时差技术、相控阵技术等海洋石油钢结构焊接质量检验方法，并应该认真落实材料检验跟踪、做好钢结构组装等质量控制措施。

关键词：海洋石油；钢结构；焊接；质量控制

海洋石油平台钢结构会承载较多的设备设施，以电气/仪表控制设备、输油管线设备、生活设施、上部模块原油处理设施为主[1]。在实际运行及处于工作状态时，海洋石油平台钢结构会受到较多因素的不良影响，比如受到风暴、海冰、台风的侵袭，导致海洋石油平台钢结构的安全性和稳定性都受到影响。海洋石油钢结构的焊接是重要作业内容，但往往易出现焊接质量缺陷，导致钢结构没有良好的连接强度，也因此难以发挥出最大效能。针对于此，既要明确海洋石油钢结构的焊接质量缺陷，还需要掌握海洋石油钢结构的焊接质量控制之策。

一、海洋石油钢结构的焊接质量缺陷

现有的研究结果显示，海洋石油钢结构的焊接作业中最易出现七种质量缺陷，即裂纹、未熔合、气孔、咬边、焊瘤、夹渣、凹陷。

气孔这一焊接质量缺陷，是指熔池内气泡没有及时逸出，反而是在焊道区域形成空穴。气孔缺陷有很大的危害性，一方面是会导致内部液体泄漏，另一方面是导致焊缝的机械性能有所降低。凹陷这一焊接质量缺陷，是指焊接中心区域的金属低于焊接边缘和母材表面。凹陷缺陷的危害性较大且较多，比如会削弱焊接接头的强度，再比如会一定程度上减少焊道的有效截面积。之所以海洋石油钢结构的焊接出现凹陷这一焊接质量缺陷，原因主要是三点，一是运条角度不当，二是焊条直径过大，三是焊道冷却速率不均匀。裂纹这一焊接质量缺陷，大致可以四种类型，即焊根裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、纵向裂纹，都能够对海洋石油钢结构的使用寿命造成直接影响。未熔合这一焊接质量缺陷会有两种表现形式，一种是母材和焊道没有完全熔合，另一种是焊道和焊道之间没有完全熔合。未熔合这一焊接质量缺陷有较大的危害性，其中之一是会导致海洋石油钢结构出现裂纹缺陷。夹渣这一焊接质量缺陷，是指非金属的夹杂物残留在焊道内部，如果是立焊和仰焊，则容易出现夹渣缺陷，会因此降低海洋石油钢结构的机械性能，还会降低焊缝的有效截面积。焊瘤这一焊接质量缺陷，通常的表现是熔池金属流到焊缝之外，此时会形成金属瘤。焊瘤缺陷可以导致海洋石油钢结构出现未焊透的问题，与此同时，焊瘤附近会形成表面夹渣，易形成一个问题，即应力集中问题。咬边这一焊接质量缺陷，是指电弧烧熔焊趾母材部位金属，继而出现凹槽。咬边问题如果是出现在焊缝与母材的交界部位，则会减少焊道有效截面积，并且会降低接头强度。

二、海洋石油钢结构的焊接质量控制思路

海洋石油钢结构的焊接质量控制中，应明确焊接质量控制思路，即控制好相关要素，以焊接工艺、焊接设备、焊接人员、焊接母材、焊接工作环境为主。

在焊接工艺的控制中，要求是所使用的焊接工艺要具备规范性和成熟性，且已经得到验证。焊接工艺的应用过程中，必须科学控制好焊接方位、预热温度、焊材、电压、电流。在焊接母材的控制中，关键之处是确保所使用的焊接母材有良好且达标的质量，除了前期在采购焊接母材时进行质量控制，还应该在焊接作业开始之前进行焊接母材质量的二次检查。从焊接工作环境这一方面而言，要努力创造海洋石油钢结构焊接的良好作业环境，尤其是控制好现场的温度、湿度，如果是风雨天气，则不应该进行海洋石油钢结构焊接作业[2]。焊接设备发挥着十分重要的作用，应该结合实际情况准备好焊接设备，并按照要求进行检验，以确保焊接设备能够处于待用状态，满足海洋石油钢结构焊接的各方面要求。从焊接人员这方面而言，应该抓好关键一点，即海洋石油钢结构焊接作业要由最为专业的人员进行，以求发挥好人才优势，最大程度避免焊接缺陷的出现。在焊材控制中，所使用的焊材必须是经过试验评定的，且在使用时要进行二次检查，要有效避免两种情况，一是焊材受损，二是错用焊材。除此之外，海洋石油钢结构焊接过程中会使用半熔透焊接方式或全熔透焊接方式，也因此让坡口组对控制变得十分重要，关键之处是控制好坡口的角度、根部间隙，且要全过程控制焊接质量，以求达到海洋石油钢结构焊接质量要求[3]。

三、海洋石油钢结构焊接质量控制的方法及措施

海洋石油钢结构焊接过程中，应该全程做好焊接质量检验，当前常用的方法有四种，一是相控阵技术，二是超声波衍射时差技术，三是涡流探伤技术，四是三维坐标网尺寸控制技术。应用超声波衍射时差技术时，关键之处是利用专业探头检测钢结构焊接质量，在形成端角与端点的衍射能量差之后，便能够较容易且精准的确定出

海洋石油钢结构焊接存在的质量问题。为有效提高超声波衍射时差技术的应用效果，可以尝试将其和传统检验技术结合，可以获得更加全面的检测信息，主要是钢结构的焊透、纵向裂纹、横向裂纹、表面裂纹这些信息。更重要一点，即当前所用的超声波衍射时差技术已经较为先进，可以对厚度为6-550mm的海洋石油钢结构进行焊接质量检测。

在海洋石油钢结构焊接质量控制过程中，应该着重做好三点。首先，对焊接作业中所用的材料要进行跟踪检验，以确保所用材料的质量。钢结构焊接材料质量的检验中，应该重点检验材料的厚度、外观、尺寸、性能、参数，与此同时，要做好材料的保管，不能因为外界环境而导致焊接材料腐蚀。在原材料的下料切割处理中，应该由专人对原材料的重要信息进行详细记录，从而有效进行材料检验跟踪，从源头上规避海洋石油钢结构焊接质量问题。其次，在整个焊接作业中，应该确保规范性与科学性，全程进行质量控制管理。在正式焊接之前，应该重点检查焊接外观，既要尽早发现存在的质量缺陷，也要对焊接的尺寸精准度进行分析。当海洋石油钢结构焊接的条件特殊时，应该对焊接位置实施热处理监控，目的是动态监测与分析钢结构焊接的质量。有一点需要特别注意，即认真检验坡口准备，要确保已经对坡口附近进行有效的清洁处理。最后，海洋石油钢结构组装至关重要，往往可以影响到海洋石油钢结构焊接质量，所以应该重视。在海洋石油钢结构组装中，可以采用立装、地样法、仿形复制装配法这三种方法。以立装方法为例，作业人员应该根据钢结构及构件的特点、零件的稳定位置，进行自下而上或自上而下的组装作业，为确保组装质量，应该由最专业的人才队伍负责。再以仿形复制装配法为例，关键之处是对海洋石油钢结构进行定位点焊和复制胎模，所以较为专业和复杂，需要由专业人员进行组装。除此之外，应该进行钢结构焊接位置的涂层保护，涂层保护作业中，应该着重分析干膜厚度、油漆类型、涂装间隔这三大要素。

四、结束语

应高度重视海洋石油钢结构焊接质量的控制，切实发挥好海洋石油钢结构的最大效能。后续要进一步加大研究力度，继续探究海洋石油钢结构焊接质量控制的更多可行之策，尤其是应该进一步明确超声波衍射时差技术、三维坐标网尺寸控制技术的应用要点。

参考文献

[1]贾慧峰,樊志祥,王辉,等.焊接质量控制在海洋石油平台钢结构中的应用[J].化工管理,2021(11):128-129.

[2]林全成,王芃然,孙勇军,等.钢结构质量控制在工程中的探讨[J].中国金属通报,2022(11):171-173.

[3]胡亚坤,王磊,郭钢.海洋石油工程项目质量的控制方法[J].化工管理,2020(19):160-161.