刘顺
司唯得石油天然气工程咨询（上海)有限公司 上海市 200135
摘要：近年来，在经济社会高速发展背景下，石油天然气的价格不断攀升，这也对石油工业的发展起到了很大的促进作用，特别是海洋石油工业近年来获得巨大发展，而海上油气钻采过程当中离不开海洋钢结构的支撑，作为海上油气钻采的重要支撑结构物，海洋钢结构建造数量越来越大。但是由于海洋钢结构处于特殊的海洋环境当中，服役环境非常恶劣，尤其是逐步迈向更深海域，使得海洋结构服役环境更加的恶劣，对于海洋钢结构质量提出了更高的要求，尤其对于海洋钢结构焊接质量要求越来越严格，只有采取有效的控制措施，提高海洋钢结构焊接质量，才能确保海上石油钻采工作的安全高效推进，所以确保海洋钢结构焊接质量越发凸显出其重要性。下文结合实践对海洋钢结构焊接质量控制措施进行分析探讨，以供参考。
关键词：海洋钢结构；焊接技术；质量
现如今，随着经济社会高速发展，社会各个方面对于石油天然的需求量也在不断增长，这也极大地带动了海上油气开采工作的快速发展，目前油气开采表现出陆海并进的发展局面。特别是在科学技术日渐提升的今天，人们对于海洋油气资源的认知程度也在逐步提升，勘探开发海洋油气资源也逐步从浅海迈向更深海洋领域，世界很多国家以及我国的南海、渤海等海域，油气开采规模越来越大。而在油气资源开采过程当中，钢结构作为海上油气资源开采的重要支撑物，是海上油气开采的重要前提和基础，直接决定着海上油气资源的开发水平。而海洋钢结构主要采用焊接方式进行连接，因此，如何确保海洋钢结构焊接质量，就成为海洋钢结构持续稳定运行的关键。为此，必须要采取切实有效的控制措施，提高海洋钢结构焊接质量水平，为更加安全高效的开采海上油气资源奠定良好的基础。
1 焊接设计理念
1.1 断裂力学设计理念众所周知，钢结构被焊接时，焊接的端头位置会出现焊接缺陷和焊接裂纹。 这些存在的缺陷，一旦受到应力作用，会容易导致整个结构都被破坏，于是出现脆性断裂问题。当前大量的实例也已经证明了，在钢结构中应该尽量减少这种破坏出现，降低焊接稳定性。在进行焊接接头位置时，接头设计应该根据要求开展设计，做好相应的试验，充分保障焊接接头位置不会因为断裂问题而出现裂痕，有效的控制破裂。在这样的情况下，可以使用CTOD试验按照BS 7448、ASTM E1290或者WES 1108规范进行。根据焊接受力标准，将结构体积、重量以及服役海域的海况条件加以确定和选择。
1.2 焊接接头设计的可靠性理论
随着社会不断发展，一些可靠性的工程理念开始被植入海洋钢结构领域内。为了更好的提升焊接接头部位可靠性，有效降低焊接危害出现。在进行焊接时，应该获得科学理论支撑，在该理论中，焊接头位置设计时，应该选择安全系数比较高，可以在实际使用中更好的弥补实际荷载和计算荷载差距产生的应力。在这项理论中，引入了破坏可能性密度来反映焊接接头破坏的机率。进行焊接时，焊接接头本身就因为材质问题存在不连续性，尤其是在焊接敏感区域，不连续性问题更加突出。基于可靠性工程理论，进行焊接时，应该做好设计工作，保障设计倾斜度符合作业需求。具体而言，焊接材料的强度和韧性对应该高于原始材料本身，从焊接可靠性角度出发，适当的降低焊接失效机率，提升材料使用效率。
2 焊接技术质量控制
2.1 焊接工艺对焊接质量的影响
（1）需要注意预热。一般而言，可燃性的气体烤把、红外线加热以及电磁感应加热，焊接工作开展之前都应该做好预热工作。预热到位了会使得焊缝冷却速率逐渐下降。对焊缝冷却速度研究发现，如果输入热量为20kj/cm时，需要对预热材料进行加工，最好放置于高温环境加工，完成之后还需要做好冷却工作。使用比较低的冷却速率，可以有效的避免焊接脆性问题出现。同时，有效防止冷却裂纹出现。当强度逐渐升高到780MPA时，这个时候会出现预热问题，该问题直接导致裂纹加重。当逐渐增大预热量时，裂纹比例会逐渐下降。在钢结构焊接规范中，应该根据钢材的厚度、强度还有拘束度进行了解，这样才更好的处理预热问题。
（2）层间温度。层间温度控制工作至关重要，它的控制原理和预热温度控制一样。可以逐渐降低焊缝的冷却速率，尽量减少氢影响，降低冷裂问题出现。这样可以最大限度的防止温度自身因为焊接性能问题而出现变质，从而影响材料使用。一般而言，提升预热温度，可以保障焊接质量，但是随之出现的耗能问题也增加了。人们掌握了焊接工艺，在施工中努力降低焊接耗能出现。
为了更好的提升焊接效率。层间温度冷却倾向开始不断提升，为了更好控制焊接成本奠定基础。这样可以得知，当层间温度逐渐上升时，焊接的屈服强度会逐渐下降，这样带来的冲击韧性问题也会随之下降。
2.2 焊接冷裂纹的控制
（1）用低氡的焊接材料。使用这些材料可以更好的降低焊接裂缝出现。在实际施工中，要严格根据规定标准开展施工，做好焊条和焊剂准备工作。这材料在使用时，一般保管工作要做到位。因为，焊条和焊剂在空气中容易吸收大量的水分。当期暴露在空气中时，会吸收的大量的水分，使得焊条水分量逐渐增加。药芯焊丝不能进行烘焙时，应该在焊接处盖上焊丝，当完成了焊接工作再将其放回，这样可以最大限度的控制潮湿问题出现。
（2）做好了预热处理工作，可以降低冷却速率。在实际使用中，应该明确的是更好的避免脆性组织出现，还需要尽量降低扩散氢含量。
（3）后消氢处理工作至关重要。应该努力将焊接中余留的物质处理干净，消除了焊接残余才更好的降低扩散氢的含量，从而提升焊接质量。在实际施工中，预热环节和焊接处理工作都显得至关重要，这两项工作可以同步进行，这样才可以更好的避免裂纹出现。尤其是处理大件焊接时，这个方法使用显得至关重要。
（4）在焊接过程中，都为了尽量降低缺陷出现，因此应该降低应力集中，使得缺陷出现概率降低。合理的设计过程也显得必不可缺，逐渐降低焊接接头的拘束度，这样可以降低应力问题出现。
2.3 抗疲劳性能的控制
众所周知，在海洋钢结构中存在着大量的的T、K、Y节点，这些节点在焊接中应该加以注意。节点的处应力很复杂，一旦处理不到位很容易形成应力集中，为了防止应力集中问题出现，这些节点应该打滑。在焊接区域，可以进行有效的轮廓控制。一般而言，选择有效的措施，就可以避免问题出现，才更好的保障作业顺利进行。
3 结语
在进行焊接时，需要充分认识到焊接在海洋钢结构中的重要性。焊接参数对于焊接质量质量影响非常大，参数设置不合理将导致焊接缺陷出现。为了更好的避免焊接缺陷出现，有效的保障海洋钢结构焊接质量。需要做好以下几点工作：（1）进行合理的设计。（2）选择质量保障的焊接材料。（3）在焊接之前需要做好充分预热工作。（4）选择好焊接参数。这是保障焊接质量一些必要工作，为了提升我国海上石油开采量，海洋钢结构材料的焊接质量理当得到保障。
参考文献
[1] 陈建国，刘建伟. 一种海洋钢结构适用的喷涂锌铝伪合金长效防腐蚀体系[J].上海市老科学技术工作者协会第七届学术年会，2018,（05）:121.
[2] 张志军，王海梅. 桥梁等海洋大气中应用的钢结构长效防腐蚀新体系-喷涂锌铝伪合金防腐蚀体系 [J].桥梁安全耐久性、检测与加固技术研讨会，2019,（01）:234
[3] 张文贵. 埋弧自动焊在海洋钢结构上的应用—导管钢桩内环缝焊接技术[J]. 年度海洋工程学术会议，2019， （13）:146.
[4]方振鑫. 海浪的随机载荷作用下海洋钢结构疲劳寿命估算问题的初步研究[J]. 第五届全国断裂学术会议，2018,（10）:332.
[5] 李建和. 我国钢结构节能住宅开发与推广应用研究—以山东莱钢建设有限公司为例[J].中国海洋大学：项目管理，2018,（10）:45-86.