宋洪波

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

1 海洋石油平臺(tái)建設(shè)分析

海洋石油平臺(tái)的建設(shè)，具有超高安全風(fēng)險(xiǎn)與施工難度，且作業(yè)區(qū)域位于深海，不利于逃生與救援，給作業(yè)人員造成一定心理壓力。海洋石油平臺(tái)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，作業(yè)人員會(huì)頻繁遇到海浪、臺(tái)風(fēng)、潮流、海冰、風(fēng)暴涌等自然環(huán)境影響，給焊接作業(yè)造成了很大阻礙。

若鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量無法得到保證，將埋下安全隱患，影響到海洋石油開發(fā)項(xiàng)目的整體運(yùn)行安全性，且一旦發(fā)生意外事故，將對(duì)作業(yè)人員、海洋生態(tài)環(huán)境造成巨大損壞。為嚴(yán)格保證海洋石油項(xiàng)目的開發(fā)安全性，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，并采取專業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行安全性與可靠性評(píng)估，主動(dòng)消除焊接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隱患，為后續(xù)項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)鋪墊安全基礎(chǔ)。

2 焊接質(zhì)量控制措施探討

2.1 材料檢驗(yàn)與跟蹤

鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)與跟蹤。在對(duì)施工材料進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)材料的數(shù)量、厚度、外觀、性能、尺寸、證書、標(biāo)識(shí)、參數(shù)等進(jìn)行全面嚴(yán)格檢驗(yàn)。在材料質(zhì)量檢驗(yàn)工作開展時(shí)，需依循我國(guó)海上工程建設(shè)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工原始材料進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，杜絕劣質(zhì)材料進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)。

施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)原材料進(jìn)行下料切割時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)原材料的批號(hào)、材質(zhì)等信息進(jìn)行記錄，并采取鋼印方式處理協(xié)助材料轉(zhuǎn)移工作，便于后續(xù)開展材料質(zhì)量管理與追蹤，保證每一件材料的施工、利用、廢料回收得到全過程管理，規(guī)避施工質(zhì)量隱患，避免施工對(duì)周邊海洋生態(tài)環(huán)境造成影響。

2.2 焊接質(zhì)量控制

為保證焊接質(zhì)量與安全，應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行全流程質(zhì)量控制。任何一道工序的開展質(zhì)量，都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。如焊接起弧工作開展前，則需開展焊接準(zhǔn)備控制工作，為后續(xù)焊接質(zhì)量提供技術(shù)保證。在對(duì)其焊接質(zhì)量進(jìn)行控制時(shí)，焊接外觀檢查是最基礎(chǔ)的質(zhì)量控制措施。在焊接工作開展時(shí)，第一時(shí)間對(duì)焊接外觀進(jìn)行檢查，則可及時(shí)發(fā)展焊接質(zhì)量缺陷，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，避免后續(xù)無損焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)，論證鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，有效控制海洋石油項(xiàng)目的建設(shè)成本。焊接前期進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，主要是由技術(shù)人員依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)格，檢查相關(guān)焊接設(shè)備、材料，是否處于安全狀態(tài)，并對(duì)檢驗(yàn)坡口準(zhǔn)備情況進(jìn)行檢查，判斷坡口附近是否得到有效清潔處理、預(yù)熱溫度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)等。通過焊前檢查工作的開展，可主動(dòng)消除安全隱患，為后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)焊接工作奠定基礎(chǔ)。焊接施工過程中需對(duì)焊接外觀進(jìn)行檢查，分析焊接參數(shù)、工藝、作業(yè)環(huán)境，是否滿足作業(yè)技術(shù)要求。焊接后續(xù)外觀質(zhì)量控制時(shí)，主要由相關(guān)技術(shù)人員，依據(jù)施工檢查標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要求，利用專業(yè)工具對(duì)焊縫的外觀進(jìn)行一定檢查，分析評(píng)估焊接的尺寸精準(zhǔn)度，進(jìn)而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量作出基本判斷。在一些特殊施工作業(yè)項(xiàng)目開展時(shí)，需對(duì)焊接位置進(jìn)行熱處理監(jiān)控，評(píng)估焊接質(zhì)量與安全，針對(duì)可能存在的焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行及時(shí)處理。

2.3 涂裝質(zhì)量控制

海洋石油平臺(tái)處于惡劣的深海腐蝕環(huán)境下，長(zhǎng)時(shí)間的海洋自然環(huán)境侵蝕，將使得鋼結(jié)構(gòu)受到腐蝕，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度與安全性下降。由于海洋石油平臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目，處于海浪飛濺區(qū)域，鋼結(jié)構(gòu)焊接區(qū)域極易受到腐蝕，不利于海洋石油項(xiàng)目的整體建設(shè)，且在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐處理時(shí)，僅依靠陽極保護(hù)，無法有效保證鋼結(jié)構(gòu)的安全，因此需要對(duì)相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)焊接位置開展涂層保護(hù)，有效提升鋼結(jié)構(gòu)的整體安全性。

在涂裝工作開展時(shí)，可利用乙二醇MEG儲(chǔ)存罐，開展熱噴鋁防腐工藝處理。當(dāng)涂裝工作開展時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)項(xiàng)目作出的海洋生態(tài)氣候進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)油漆類型、干膜厚度、涂裝間隔等進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，充分發(fā)揮出涂裝工藝開展的質(zhì)量與安全。涂裝施工前，需對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行清理、準(zhǔn)備相關(guān)涂料、附著力檢查、漏電檢驗(yàn)、干膜厚度檢驗(yàn)等，為涂裝施工奠定基礎(chǔ)，保證海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的整體建設(shè)安全性與可靠性。

3 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究

3.1 超聲波衍射時(shí)差技術(shù)

1）技術(shù)概述。超聲波衍射時(shí)差技術(shù)，也稱為尖端發(fā)射技術(shù)或裂紋端點(diǎn)衍射技術(shù)，在鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，通過專用探頭對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的非聚焦縱波進(jìn)行收集，進(jìn)行檢查焊接質(zhì)量?jī)?nèi)部缺陷。基于端角與端點(diǎn)的衍射能量差，則可判斷焊接質(zhì)量?jī)?nèi)部缺陷。

2）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過該檢驗(yàn)技術(shù)與傳統(tǒng)檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比可知，超聲波衍射時(shí)差檢驗(yàn)技術(shù)檢驗(yàn)速度與效率非常高，且是傳統(tǒng)檢驗(yàn)工作效率的十倍以上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同壁厚鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。通過該技術(shù)的檢驗(yàn)應(yīng)用，可得到相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)資料可進(jìn)行永久保存，為后續(xù)數(shù)據(jù)追溯提供原始資料。

通過對(duì)超聲波衍射時(shí)差檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行分析可知，該技術(shù)的質(zhì)量缺陷檢查準(zhǔn)確率非常高。鋼結(jié)構(gòu)焊接區(qū)域采取該技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)，可對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的表面裂紋、焊透情況、縱向裂紋、橫向裂紋、氣孔等進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)6到550mm厚度之間的鋼結(jié)構(gòu)可進(jìn)行檢驗(yàn)，分析論證焊接質(zhì)量的可靠性。

3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前該技術(shù)發(fā)展應(yīng)用過程中，很多國(guó)家都制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如英國(guó)的BS 7706規(guī)定、歐盟制定的 ENV583-6規(guī)定、美國(guó)制定的ASTM2373規(guī)定等。我國(guó)對(duì)超聲波衍射時(shí)差技術(shù)的規(guī)定正在完善，在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，必須遵循相關(guān)技術(shù)要求，才可充分發(fā)揮出該技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而保證海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量安全。

4）應(yīng)用分析。海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工過程中，由于作業(yè)環(huán)境的惡劣，焊接質(zhì)量缺陷問題不可避免，但為及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題，可應(yīng)用超聲波衍射時(shí)差技術(shù)，替代傳統(tǒng)超聲波檢驗(yàn)方案，提高焊接質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)工作的準(zhǔn)確性與可信度，節(jié)省大量人力物力，為后續(xù)平臺(tái)建設(shè)提供安全保證。一般情況下，深海石油平臺(tái)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進(jìn)行缺陷檢驗(yàn)時(shí)，主要對(duì)環(huán)縫與卷縱管的質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，便于對(duì)相關(guān)焊接質(zhì)量進(jìn)行及時(shí)處理。

3.2 相控陣技術(shù)

1）技術(shù)概述。相控陣技術(shù)縮寫為PAUT，該技術(shù)早期主要應(yīng)用于軍事與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在后續(xù)發(fā)展過程中，該技術(shù)先后在核工業(yè)、航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如醫(yī)院醫(yī)學(xué)使用的B超技術(shù)則是基于相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

該技術(shù)是一整套超聲波圖像采集實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，在海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，利用相控陣技術(shù)替代傳統(tǒng)RT射線探傷技術(shù)，在對(duì)焊接質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)過程中可規(guī)避作業(yè)人員受到射線的輻射。該技術(shù)的應(yīng)用，可有效檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，提高海洋石油工程的整體建設(shè)質(zhì)量。相控陣技術(shù)中實(shí)用的探頭，為超長(zhǎng)超聲探頭，探頭內(nèi)包含128個(gè)小晶片，每一個(gè)晶片都可獨(dú)立發(fā)射出探測(cè)波，進(jìn)而得到實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

2）應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通過常規(guī)人工超聲波檢驗(yàn)技術(shù)，與相控陣技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)比可知。若采用常規(guī)人工超聲波檢驗(yàn)，同一試件需檢驗(yàn)20mn，而應(yīng)用相控陣技術(shù)，僅需要4min則可完成檢驗(yàn)；RT技術(shù)只可以確定出質(zhì)量缺陷的長(zhǎng)度，無法對(duì)焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行全面立體評(píng)估，在應(yīng)用PAUT技術(shù)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量缺陷的長(zhǎng)度、高度、深度等全面檢驗(yàn)。

通過應(yīng)用RT檢驗(yàn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)體積缺陷的檢測(cè)，但無法對(duì)面積質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，而相控陣技術(shù)對(duì)各類形體的質(zhì)量缺陷都非常敏感，可實(shí)現(xiàn)對(duì)面積與體積形體的質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)；在RT技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)時(shí)，容易受到作業(yè)人員操作影響、壁厚影響，而應(yīng)用相控陣技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量缺陷檢驗(yàn)，則可有效控制人為因素影響，且無放射性污染，可保證作業(yè)人員的身心健康。

3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于相控陣技術(shù)的前沿性，該技術(shù)的專業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，與超聲波衍射時(shí)差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，依循超聲波衍射時(shí)差技術(shù)要求，則可發(fā)揮出相控陣技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。

4）應(yīng)用分析。相控陣技術(shù)主要替代常規(guī)RT作業(yè)。為充分發(fā)揮出該技術(shù)優(yōu)勢(shì)，需對(duì)相控陣技術(shù)與常規(guī)RT技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證相控陣技術(shù)的應(yīng)用可靠性與安全性。通過選擇試驗(yàn)尺寸，并依據(jù)相同的焊接工藝開展焊接工作，并在焊接過程中人工增加焊接質(zhì)量缺陷，進(jìn)而分析論證相控陣技術(shù)工藝的應(yīng)用可行性。通過試驗(yàn)測(cè)試可知，相控陣技術(shù)可準(zhǔn)確測(cè)出焊接質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的無損檢驗(yàn)，保證焊接質(zhì)量與安全，主動(dòng)消除相關(guān)安全質(zhì)量隱患，實(shí)現(xiàn)海洋石油項(xiàng)目平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接預(yù)期效果[1]。

3.3 渦流探傷技術(shù)

ET渦流無損探傷技術(shù)，是目前常見的無損探傷技術(shù)種類之一。由于該技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，在航空領(lǐng)域、冶金領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、化工領(lǐng)域等得到應(yīng)用。為分析海洋石油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量安全，在焊接表面進(jìn)行涂裝處理后，可應(yīng)用渦流探傷技術(shù)，分析鋼結(jié)構(gòu)焊接表面是否存在裂紋缺陷。通過該技術(shù)的合理應(yīng)用，可對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接施工質(zhì)量問題，以便及時(shí)開展焊接工藝處理，消除焊接質(zhì)量隱患。

3.4 三維坐標(biāo)網(wǎng)尺寸控制技術(shù)

由于組裝數(shù)量多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各個(gè)構(gòu)件之間的焊接關(guān)聯(lián)非常重要，其中鋼結(jié)構(gòu)任何關(guān)聯(lián)的尺寸出現(xiàn)偏差，都會(huì)直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而影響到工程建設(shè)安全性。

為主動(dòng)消除安全隱患，提高鋼結(jié)構(gòu)的整體施工質(zhì)量與安全，可應(yīng)用三維坐標(biāo)控制網(wǎng)尺寸控制技術(shù)，對(duì)其焊接安裝的鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)控制。基于工程建設(shè)建構(gòu)三維坐標(biāo)控制網(wǎng)模型，依據(jù)三維坐標(biāo)控制網(wǎng)的具體數(shù)據(jù)，分析安裝焊接施工中存在的偏差。該技術(shù)的合理應(yīng)用，很好解決了海洋石油平臺(tái)建設(shè)難度，為我國(guó)超大型鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)提供安全質(zhì)量控制技術(shù)提供新路徑。在三維立體的空間數(shù)據(jù)控制下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的前后錯(cuò)位、左右偏差進(jìn)行準(zhǔn)確檢驗(yàn)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果開展相關(guān)質(zhì)量控制技術(shù)方案，解決鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的質(zhì)量缺陷，提高鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量可靠性。

4 結(jié)語

為推動(dòng)我國(guó)海洋資源開發(fā)，海洋石油項(xiàng)目正穩(wěn)步推進(jìn)。海洋石油平臺(tái)建設(shè)過程中，需使用大量鋼結(jié)構(gòu)，為保證鋼結(jié)構(gòu)的整體焊接質(zhì)量，為后續(xù)項(xiàng)目施工鋪墊基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用相關(guān)無損檢驗(yàn)技術(shù)，對(duì)存在的焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，如文中提出的渦流無損探傷技術(shù)、超聲波衍射時(shí)差探傷技術(shù)、三維坐標(biāo)尺寸技術(shù)、相控陣無損探傷技術(shù)等，消除存在的質(zhì)量缺陷隱患，保證鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的安全性與可靠性，提高海洋石油工程的整體建設(shè)進(jìn)度與效率。