李明

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459

1、前言

我國經(jīng)濟和社會在不斷的發(fā)展，海洋的工程受到了廣泛的關注。在海洋工程裝備制造的工程里面，主要的加工制造技術是焊接。焊接作為一種重要的應用技術，有著廣泛的應用和許多顯著的優(yōu)點。然而，鋼結構的焊接變形是不可避免的。

2、焊接在海洋平臺鋼結構中的特點

因為海洋平臺的特殊工作環(huán)境，與一般的鋼結構相比，海洋平臺的鋼結構在設計上也有所不同，對其綜合焊接性能和鋼材本身都有較高的要求。一般來說，在低碳鋼的二次結構里面，鋼結構是熱軋和正火的高強度鋼，低碳回火的高強度鋼。為可以更好地發(fā)揮出鋼結構的作用，對鋼結構在鋼的化學成分和性能方面的應用有了明確的要求。所用鋼板大多用于軋管和復合梁焊接。焊接工藝對焊接質量要求高，要嚴格的按照有關的規(guī)定執(zhí)行。焊接后，鋼結構的接頭和關鍵部位或多或少存在殘余的應力。為可以減少到熱應力對平臺穩(wěn)定性的影響，一定要在有熱應力的地方進行熱處理。

3、海洋鋼結構關鍵節(jié)點的焊接變形控制

3.1、焊前控制

在這個過程里面，不僅要確定到構件的位置、尺寸以及材料，還要控制好構件的槽角、角度以及間隙。同時，對易變形的關鍵節(jié)點進行支撐和加固。分析了坡口角度、組間隙和支撐形式對焊接變形的影響。在焊接的時候，因為電弧的熱效應，電弧周圍的金屬溫度會明顯的升高，而遠離電弧的金屬溫度相對的比較低，導致焊接部位熱膨脹不均勻。加熱部分的金屬按不同的加熱程度延伸，但加熱部分的金屬長度不能保持原來的固定。所以，冷金屬的加熱阻礙了金屬的延伸，限制了金屬加熱部件的延伸自由度。在加熱部分產生的應力超過金屬的屈服強度的時候，就會發(fā)生塑性的變形。一般來說，金屬的屈服強度隨溫度的升高而降低。在600℃的時候，鋼的屈服強度實際上等于零?？梢姡附恿吭酱?，鋼的后續(xù)變形越明顯。焊前支架能有效抑制焊接變形。然而，對海洋鋼結構的關鍵節(jié)點，焊前支撐的形式不同，一些特殊節(jié)點處支撐的增加會產生不利的影響。因為母材厚度大，板材尺寸小，后續(xù)的熱矯直方法不易矯直。焊接前應該要加必要的支撐，防止焊接的變形。

3.2、冷裂紋控制

在焊接的過程里面，如果溫度得不到有效的控制，冷卻溫度會降到200℃以下，導致了鋼結構產生裂紋。冷裂紋作為海洋超大型鋼結構焊接里面常見的質量問題，其發(fā)生對鋼結構本身的強度、穩(wěn)定性和安全性都有著非常不利的影響。對這種情況，有必要對焊接過程里面的冷裂紋質量進行控制。具體而言，在科學的原則指導下，在整個焊接的時候，應該要建立一個靈活有效的溫度冷卻機制，避免溫度過快的冷卻，同時，應該要提高到預熱的溫度，有效地減緩焊接的冷卻速度；在施工的時候，應該要實時的監(jiān)測好含氫指標，一旦發(fā)現(xiàn)含氫量高，應該及時的響應。為可以控制到焊條和焊劑的吸水率，工人可以增加焊絲來科學地處理多余的水分。通過上述的操作方法，能夠最大限度地保證了海上超大型鋼結構焊接過程里面出現(xiàn)冷裂紋的概率，實現(xiàn)了鋼結構的生產功能。

3.3、應該對焊接設備的質量進行檢查

在施焊之前，施工的人員一定要對可能用于施焊的設備、工具進行一個檢查以及整理。設備的有效性決定了焊接后的最終質量。在焊接的時候，如果焊接設備的質量不合格，無論焊接工藝多么專業(yè)，最終都會影響到焊接的整體質量，從而形成焊接的缺陷。所以，在進行海洋平臺焊接工藝的時候，有必要進行詳細的檢驗。此外，在日常工作的過程里面，還應該定期對焊接所需設備進行維護保養(yǎng)，確保每臺設備處于良好的狀態(tài)，以加快焊接過程，取得良好的經(jīng)濟效益。

3.4、坡口情況檢驗

鋼結構主體焊接前，有關的技術人員應該要詳細的檢查好坡口的實際情況，確保到所有焊接工作都符合有關的標準。焊接標準和要求包括了許多的方面，斜角、鋼板預熱和焊接材料的選擇。在實際施工的時候，需要張貼焊接標準，以便所有的工人都可以看到。在坡口的焊接里面，應該要特別的注意到以下幾個方面：1.根部間隙不宜過大或過小，間隙過大不能填滿焊接的材料，電極過小不能進入；2.坡口角度和坡口坡度過大，傳熱過大，焊接的時間會延長，且效率降低。如果坡度太小，根部不易焊穿，從而影響到鋼結構的穩(wěn)定性。所以，相關的技術人員需要嚴格的按照焊接要求進行操作，這樣才可以減少到焊接的誤差，保證鋼結構的質量。

3.5、抗疲勞性控制

超大型海洋鋼結構中存在大量的T、y、K節(jié)點，節(jié)點應力非常復雜，可以有效地避免到了大型鋼結構節(jié)點應力集中的金屬疲勞。在接頭焊接過程里面，對接焊縫需要手工的打磨，以保證焊縫的平整度，實現(xiàn)焊縫的輪廓控制。具體來說，需要明確整個焊縫的打磨工作，在實用原則的指導下規(guī)劃輪廓方向和打磨。例如，在實際磨削的時候，磨削方向應垂直于焊縫軸線，以提高焊縫的性能并使其成為焊縫。磨削過程里面出現(xiàn)凹形，提高了接頭的抗應力性能，提高了大型船用鋼結構的質量和抗疲勞控制水平，提高了焊接質量控制的水平。

4、結束語

綜上所述，因為海洋平臺工作環(huán)境的特殊性，施工的最終質量會直接的影響到平臺人員的生命安全。所以，海洋平臺鋼結構焊接的時候，一定要嚴格的按照有關規(guī)定進行施工。超大鋼結構焊接質量檢測與控制技術的發(fā)展，對鋼結構的實用性、穩(wěn)定性和安全性都有著深遠的影響。通過對海上特大型鋼結構的分析，在科學原理與實用原理相結合的框架體系下，從多維的角度逐步形成了現(xiàn)代焊接質量控制與檢測體系。