海洋石油工程（青岛）有限公司 山东青岛 266520
摘要：随着海洋石油产业进入快速发展的新时期，海洋石油平台建造质量逐步提高，尤其是钢结构焊接质量。为保证钢结构焊接质量达到设计技术标准，在建造过程中会采用外观检验、无损检验、尺寸检测技术等。通过对钢结构焊接质量缺陷分析，及时对其质量缺陷进行处理是保证海洋石油平台的安全性与可靠性有效手段。
关键词：海洋石油平台；钢结构；焊接质量；控制措施；检验方法
引言
海洋石油平台钢结构起着承载钻机、发电机等大型设备设施、电气/仪表控制设备、连接管线及电缆和人员生活设施的重要作用，在海洋中受到风、浪等动载荷影响。钢结构焊接质量直接决定海洋石油平台的质量和安全，也关系着平台上人员生命安全和设备设施的安全，因此，相应的焊接质量控制和检验在海洋石油平台钢结构的建造中至关重要。作者通过多年来从事海洋石油平台建造及检验经验，在实际工作中总结归纳了目前海洋石油平台钢结构焊接质量控制和检验的常用方法。
1平台钢结构的焊接特点
在海洋石油平台建造中，钢结构焊接通常采用低氢或超低氢型碱性焊条。通过开展有效的焊接可以减缓焊接冷却速度，加强焊缝金属中扩散氢的溢出，避免氢裂纹产生。对焊接要严格控制热输入量，以确保接头机械性能。对于焊接层间温度不能低于预热温度同事层间温度不能过高所有焊接工作必须参照受到批准的焊接工艺规程（Welding Procedure Specification）开展。对于高拘束度多借点位置需要采取热处理的方式消除应力，能够大幅改善接头位置材料机械性能，提升平台的稳定性。
2海洋石油平台钢结构焊接质量控制与检验方法研究
2.1海洋石油平台中钢结构方面的焊接过程监控
焊接钢结构前，首先对焊工进行资质评定以及产品测试，确保焊工技能水平满足施工及对应规范要求。制定焊材保管及储存程序，确保焊材有效保管，保证焊材不受到潮湿、污染、损坏等影响焊接质量。特别注意低氢焊条的烘干、回收要求，通常低氢焊条开封后需要放入烘干箱进行烘干，去除焊条中水汽保证焊条干燥，焊条领用后要放入带加热功能的焊条筒并保证焊条持续加热并规定焊条使用时间，超过使用时间未用完的焊材要返回再次烘干，避免焊条冷却潮湿，在焊接中增加氢含量，通常情况下焊条智能回收一次。药芯及实心焊丝要避免受潮、污染。未使用完的焊材对于焊接设备进行计量，确保电流、电压以及焊接速度读数准确。质量保证和检验人员要随时对施工场所进行检查，及时制止施工过程中出现的违规焊接等行为，对于组合梁、主立柱、吊点等重要结构要提前制定焊接方案。在实际检测过程中，应充分、有效地利用电流表、测温设备等专业工机具对焊接参数进行测量，准确采集相关数据，实时与相关规范和规程进行更准确的比较，从而更好地管理控制系统，严格控制中断及焊后缓冷，确保焊缝具有良好的性能。检查人员要确保焊接方法符合要求，首先要了解是否存在违规行为。焊接电流、电压参数的检测采用万用表、测温仪分步骤进行；数据都要记录并计算热输入，保证各项参数满足WPS要求。在此基础上，采取具体的控制措施，可显著降低冷却速度，减少热输入，使焊缝组织性能达到较高水平。在脱氢处理中，通常需要在焊后快速进行，尤其是对高强钢。真实氢的扩散随时间而改变。全焊接24～72h后，排放总量稳定，变化不大。
2.2卷管作业常用焊接工艺
海洋石油平台结构钢管卷制在平台建造的过程中发挥着重要的作用，主要包含立柱、拉筋、吊机立柱、隔水套管等结构。根据壁厚、结构位置等可采用单面焊或双面焊接方式进行。目前常用的钢管焊接工艺是埋弧自动焊。
主要包含了下列几类。单丝单电源埋弧焊，用于中等厚度的拉筋卷制焊接等，使用频率较高，施工人员便于操作，因此较受欢迎。双丝单电源埋弧焊，用于厚度比较大的导管、拉筋卷制焊接，其特点是焊接效率较高，双丝单电源埋弧焊要比单丝单电源埋弧焊的效率高50%左右。多电源多丝埋弧焊，用于厚度较大的钢桩、导管的卷制焊接，焊接效率非常高。结合厚度的情况，需要采用焊后热处理的方式。为了简化程序，避免过于复杂影响效果，还可以通过裂纹尖端张开位移（Crack Tip Opening Displacement）试验，对焊接接头的综合性能进行科学评判，根据CTOD实验结果可以制定免除热处理工艺。
2.3无损检测技术
海洋平台钢结构焊接完成后通常使用MT、PT、UT、RT、PAUT等无损检测手段，检测焊缝质量。其中MT、PT主要是对焊缝表面及近表面缺陷进行检测。UT、RT、PAUT检测方式各有利弊，近年来更多地利用相控阵技术替代传统ＲT射线探伤技术，因为PAUT有着成像直观、检测效率高、无辐射等优点。该技术的应用，可有效检验钢结构焊接质量，提高海洋石油工程的整体建设质量。相控阵技术中使用的探头包含多个小晶片，每一个晶片都可独立发射出探测波，进而得到实时的图像数据，实现对焊接质量缺陷检验目标。PAUT技术还可以大大缩短检测时间，通过现场实际检测对比，PAUT检测时间最快可以比普通UT检测少80%；ＲT技术只可以确定出质量缺陷的长度，无法对焊接质量缺陷进行全面立体评估，在应用PAUT技术后，可实现对焊接质量缺陷的长度、高度、深度等全面检验。通过应用ＲT检验技术，可实现对体积缺陷的检测，但无法对面积质量缺陷进行检验，而相控阵技术对各类形体的质量缺陷都非常敏感，可实现对面积与体积形体的质量缺陷检验；在ＲT技术进行质量缺陷检验时，容易受到作业人员操作影响、壁厚影响，而应用相控阵技术进行质量缺陷检验，则可有效控制人为因素影响，且无放射性污染，可保证作业人员的健康。所有无损检测方式操作人员均需要取得对应的资质，被检测表面应没有油污、灰尘、酥松的氧化皮、焊接飞溅等影响探头移动及声波传导的物体，检测表面应光滑确保探头各被检测表面良好耦合，对于耦合剂的选择要注意母材材质及后续涂装影响，避免对母材产生锈蚀或影响后续涂装，必要时需要对耦合剂进行清除。所有探伤设备在使用前均需要进行校准。尤其PAUT设备在使用前需要进行灵敏度、声速、楔块延迟和TCG校准。探伤缺陷的评判要符合规格书中对应规范的要求，对无需返修的可记录性缺陷要明确记录位置、缺陷类型等信息，方便后续进行再次检测。对于检测出的缺陷要进行记录并出具相应记录，超声波校准及线性校准（若要求）也要作为报告的一部分。质量控制人员要对缺陷进行确认，并根据返修程序及规范进行返修工作。通常情况下返修的清除可以有碳弧气刨、机械打磨等方式去除，缺陷两端要适当延伸，去除缺陷时要由两端母材向中间进行去除，避免缺陷延伸，焊接返修时要适当提高预热温度，并做好缓冷措施。对于重要位置的返修要进行全程跟踪。对于有返修次数要求的结构要跟踪返修结构并及时反馈。
结语
海洋石油平台对焊接质量有很高的要求，因此要对焊接全过程进行质量控制。着重对人员技能情况、焊接工艺执行、焊缝质量检测进行控制。为了保证焊接的有效性和效率，还需要结合实际经验进行分析，在实际的焊接过程中需要科学应对复杂环境的影响，提高焊接的质量。
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