海洋石油平台钢结构焊接质量控制与检验方法研究

宋洪波

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

1 海洋石油平台建设分析

海洋石油平台的建设，具有超高安全风险与施工难度，且作业区域位于深海，不利于逃生与救援，给作业人员造成一定心理压力。海洋石油平台进行钢结构焊接时，作业人员会频繁遇到海浪、台风、潮流、海冰、风暴涌等自然环境影响，给焊接作业造成了很大阻碍。

若钢结构焊接质量无法得到保证，将埋下安全隐患，影响到海洋石油开发项目的整体运行安全性，且一旦发生意外事故，将对作业人员、海洋生态环境造成巨大损坏。为严格保证海洋石油项目的开发安全性，必须对钢结构焊接质量进行严格控制，并采取专业的质量检验技术，对焊接质量进行安全性与可靠性评估，主动消除焊接质量风险隐患，为后续项目开发建设铺垫安全基础。

2 焊接质量控制措施探讨

2.1 材料检验与跟踪

钢结构焊接质量控制时，应当对材料质量进行检验与跟踪。在对施工材料进行质量验收时，应当对材料的数量、厚度、外观、性能、尺寸、证书、标识、参数等进行全面严格检验。在材料质量检验工作开展时，需依循我国海上工程建设的相关规范标准，对施工原始材料进行质量验收，杜绝劣质材料进入到施工现场。

施工现场对原材料进行下料切割时，应当对原材料的批号、材质等信息进行记录，并采取钢印方式处理协助材料转移工作，便于后续开展材料质量管理与追踪，保证每一件材料的施工、利用、废料回收得到全过程管理，规避施工质量隐患，避免施工对周边海洋生态环境造成影响。

2.2 焊接质量控制

为保证焊接质量与安全，应当对钢结构焊接质量进行全流程质量控制。任何一道工序的开展质量，都会对焊接质量产生影响。如焊接起弧工作开展前，则需开展焊接准备控制工作，为后续焊接质量提供技术保证。在对其焊接质量进行控制时，焊接外观检查是最基础的质量控制措施。在焊接工作开展时，第一时间对焊接外观进行检查，则可及时发展焊接质量缺陷，并对其进行及时处理，避免后续无损焊接质量检验技术，论证钢结构的焊接质量，有效控制海洋石油项目的建设成本。焊接前期进行质量检验时，主要是由技术人员依据项目设计技术规格，检查相关焊接设备、材料，是否处于安全状态，并对检验坡口准备情况进行检查，判断坡口附近是否得到有效清洁处理、预热温度是否达到标准等。通过焊前检查工作的开展，可主动消除安全隐患，为后续钢结构焊接工作奠定基础。焊接施工过程中需对焊接外观进行检查，分析焊接参数、工艺、作业环境，是否满足作业技术要求。焊接后续外观质量控制时，主要由相关技术人员，依据施工检查标准与技术要求，利用专业工具对焊缝的外观进行一定检查，分析评估焊接的尺寸精准度，进而对钢结构的焊接质量作出基本判断。在一些特殊施工作业项目开展时，需对焊接位置进行热处理监控，评估焊接质量与安全，针对可能存在的焊接质量缺陷进行及时处理。

2.3 涂装质量控制

海洋石油平台处于恶劣的深海腐蚀环境下，长时间的海洋自然环境侵蚀，将使得钢结构受到腐蚀，导致钢结构的整体强度与安全性下降。由于海洋石油平台的钢结构项目，处于海浪飞溅区域，钢结构焊接区域极易受到腐蚀，不利于海洋石油项目的整体建设，且在对钢结构进行防腐处理时，仅依靠阳极保护，无法有效保证钢结构的安全，因此需要对相关钢结构焊接位置开展涂层保护，有效提升钢结构的整体安全性。

在涂装工作开展时，可利用乙二醇MEG储存罐，开展热喷铝防腐工艺处理。当涂装工作开展时，应当对项目作出的海洋生态气候进行分析，进而对油漆类型、干膜厚度、涂装间隔等进行科学设定，充分发挥出涂装工艺开展的质量与安全。涂装施工前，需对钢结构表面进行清理、准备相关涂料、附着力检查、漏电检验、干膜厚度检验等，为涂装施工奠定基础，保证海洋石油平台钢结构项目的整体建设安全性与可靠性。

3 焊接质量检验方法研究

3.1 超声波衍射时差技术

1）技术概述。超声波衍射时差技术，也称为尖端发射技术或裂纹端点衍射技术，在钢结构焊接质量进行检验时，通过专用探头对设备产生的非聚焦纵波进行收集，进行检查焊接质量内部缺陷。基于端角与端点的衍射能量差，则可判断焊接质量内部缺陷。

2）应用优势。通过该检验技术与传统检验技术进行对比可知，超声波衍射时差检验技术检验速度与效率非常高，且是传统检验工作效率的十倍以上，可实现对不同壁厚钢结构焊接质量进行检验。通过该技术的检验应用，可得到相关检验数据信息，数据资料可进行永久保存，为后续数据追溯提供原始资料。

通过对超声波衍射时差检验技术进行分析可知，该技术的质量缺陷检查准确率非常高。钢结构焊接区域采取该技术进行质量缺陷检验，可对钢结构的表面裂纹、焊透情况、纵向裂纹、横向裂纹、气孔等进行检验，对6到550mm厚度之间的钢结构可进行检验，分析论证焊接质量的可靠性。

3）技术标准。目前该技术发展应用过程中，很多国家都制定了相关标准，如英国的BS 7706规定、欧盟制定的 ENV583-6规定、美国制定的ASTM2373规定等。我国对超声波衍射时差技术的规定正在完善，在应用该技术时，必须遵循相关技术要求，才可充分发挥出该技术应用优势，进而保证海洋石油平台钢结构焊接质量安全。

4）应用分析。海洋石油平台钢结构焊接施工过程中，由于作业环境的恶劣，焊接质量缺陷问题不可避免，但为及时发现质量缺陷问题，可应用超声波衍射时差技术，替代传统超声波检验方案，提高焊接质量缺陷检验工作的准确性与可信度，节省大量人力物力，为后续平台建设提供安全保证。一般情况下，深海石油平台对钢结构焊接质量进行缺陷检验时，主要对环缝与卷纵管的质量缺陷进行检验，便于对相关焊接质量进行及时处理。

3.2 相控阵技术

1）技术概述。相控阵技术缩写为PAUT，该技术早期主要应用于军事与医学领域，在后续发展过程中，该技术先后在核工业、航空领域得到广泛应用，如医院医学使用的B超技术则是基于相控阵技术实现。

该技术是一整套超声波图像采集实时成像系统，在海洋石油平台钢结构建设过程中，利用相控阵技术替代传统RT射线探伤技术，在对焊接质量缺陷检验过程中可规避作业人员受到射线的辐射。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。相控阵技术中实用的探头，为超长超声探头，探头内包含128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。

2）应用优势。通过常规人工超声波检验技术，与相控阵技术进行分析对比可知。若采用常规人工超声波检验，同一试件需检验20mn，而应用相控阵技术，仅需要4min则可完成检验；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，可保证作业人员的身心健康。

3）技术标准。由于相控阵技术的前沿性，该技术的专业应用标准，与超声波衍射时差技术标准基本一致，依循超声波衍射时差技术要求，则可发挥出相控阵技术应用价值。

4）应用分析。相控阵技术主要替代常规RT作业。为充分发挥出该技术优势，需对相控阵技术与常规RT技术进行对比分析，验证相控阵技术的应用可靠性与安全性。通过选择试验尺寸，并依据相同的焊接工艺开展焊接工作，并在焊接过程中人工增加焊接质量缺陷，进而分析论证相控阵技术工艺的应用可行性。通过试验测试可知，相控阵技术可准确测出焊接质量缺陷，实现对钢结构的无损检验，保证焊接质量与安全，主动消除相关安全质量隐患，实现海洋石油项目平台钢结构焊接预期效果[1]。

3.3 涡流探伤技术

ET涡流无损探伤技术，是目前常见的无损探伤技术种类之一。由于该技术具有诸多优势，在航空领域、冶金领域、机械领域、电力领域、化工领域等得到应用。为分析海洋石油平台钢结构焊接质量安全，在焊接表面进行涂装处理后，可应用涡流探伤技术，分析钢结构焊接表面是否存在裂纹缺陷。通过该技术的合理应用，可对钢结构焊接质量缺陷进行检验，及时发现焊接施工质量问题，以便及时开展焊接工艺处理，消除焊接质量隐患。

3.4 三维坐标网尺寸控制技术

由于组装数量多且结构复杂，各个构件之间的焊接关联非常重要，其中钢结构任何关联的尺寸出现偏差，都会直接影响到钢结构的整体力学性质，进而影响到工程建设安全性。

为主动消除安全隐患，提高钢结构的整体施工质量与安全，可应用三维坐标控制网尺寸控制技术，对其焊接安装的钢结构质量进行检验控制。基于工程建设建构三维坐标控制网模型，依据三维坐标控制网的具体数据，分析安装焊接施工中存在的偏差。该技术的合理应用，很好解决了海洋石油平台建设难度，为我国超大型钢结构建设提供安全质量控制技术提供新路径。在三维立体的空间数据控制下，可实现对钢结构的前后错位、左右偏差进行准确检验，根据检验结果开展相关质量控制技术方案，解决钢结构焊接中存在的质量缺陷，提高钢结构焊接质量可靠性。

4 结语

为推动我国海洋资源开发，海洋石油项目正稳步推进。海洋石油平台建设过程中，需使用大量钢结构，为保证钢结构的整体焊接质量，为后续项目施工铺垫基础，应当应用相关无损检验技术，对存在的焊接质量缺陷进行检验，如文中提出的涡流无损探伤技术、超声波衍射时差探伤技术、三维坐标尺寸技术、相控阵无损探伤技术等，消除存在的质量缺陷隐患，保证钢结构焊接施工的安全性与可靠性，提高海洋石油工程的整体建设进度与效率。