海洋采油平台钢结构建造质量控制方法与措施

2021-01-29于有亮张欢欢海洋石油工程股份有限公司天津300452

化工管理 2021年3期

关键词：检验员违章偏差

于有亮，张欢欢(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 前言

海洋采油平台长年处于海水恶劣的服役环境，需要较高的建造质量来保证足够的使用年限。文章以海洋采油平台钢结构建造质量控制方法与措施的应用为例，就如何保证海洋采油平台的焊接质量进行论述。

1 材料验收环节的质量控制方法与措施

1.1 原材料的验收

为确保生产中使用的原材料符合业主及项目技术规格书要求，必须对进场时的材料进行严格的验收。一般情况下，常用的原材料包括焊接材料、生产材料。焊条、焊丝、焊剂及保护气体等属于焊接材料，而板材、型材、管材等属于生产材料。所有材料施工前必须经过验收、检验、测量合格后方可使用。

通常情况下，由项目组通知业主、加设工程师、质量控制工程师，对到货的原材料，共同进行检验。验收合格后，各方在检验清单中签字确认。如发现不合格的原材料，必须由仓储人员进行隔离，并按照检验规范进行处置。

1.2 材料确认、跟踪检验

为了便于对不同级别的材料进行控制和管理，质量工程师将海洋采油平台钢结构分为主要材料和次要材料，分别如下：

(1)主要材料：指屈服强度≥355MPa的GB712-DH36/EH36，JIS G3106 SM 490YB，或者与他们等同的材料，其中，型材翼缘板宽度和型材深度≥300mm，管材直径≥406mm，板材厚度≥16mm。对于主要材料，业主和第三方通常设置成W(见证)点，并同承包商检验员共同对材料等级，型号，炉批号，数量，尺寸，钢印，证书等进行检验。验收合格后，由承包商检验员出具材料检验及跟踪报告，并提交业主、第三方审核签字。

(2)次要材料：指尺寸小于或者级别低于主结构的材料，例如防沉板，梯子、栏杆、扶手、角钢、槽钢、瓦楞板，挡水扁铁，直径≤356mm的成品管等。对于次要材料，业主和第三方通常设置成M(见证)点，只需要承包商检验员对材料等级，型号，炉批号，数量，尺寸，钢印，证书等进行检验。

2 组对环节的质量控制方法与措施

2.1 人员资质

组装工具备一定的工作经验，熟悉相关图纸，施工技术方案及相关操作规程，并持有建造公司质量保证/控制部颁发的组装工技能等级证书。质量控制人员需要持有国际权威焊接检验资质，例如：美国焊接学会注册焊接检验师--AWS CWI，加拿大焊接局焊接监督--CWB WELDING SUPERVISOR。

表1 焊接组合梁尺寸公差

2.2 组对尺寸控制

2.2.1 结构钢管组对尺寸检验

(1)径向偏差。钢管纵焊缝对接边的径向偏差不超过3.2mm。如果环向接头的径向偏差超过了3.2mm，但是焊工可以从两侧进行焊接，那么，环焊缝对接边的径向偏差允许值可以达到0.2倍的壁厚，但是最大值不能超过6.4mm。当钢管环缝局部径向偏差过大时，只要局部偏差的长度小于8T，我们需要使用适当的堆焊方法，将偏差部位熔敷出一个斜度为4:1的过渡带，即便这样，这种过渡带的长度也要控制在8倍的壁厚范围内，并且环焊缝的径向偏差也不能够超过0.3倍的壁厚，最大不能超过9.6mm。

(2)纵缝及环缝间距。根据API 2B的规定，相邻管段的纵向焊缝至少应该错开90°；相邻两道环焊缝之间的距离，需要取下列较小者：钢管的直径，或者910mm；环焊缝的数量，在钢管的任意3050mm长度范围内，不应当超过两道。

(3)不圆度。不圆度也称椭圆度，它的定义是：沿着钢管外壁的圆周方向测量一圈，所测得的最大与最小外径的差值。对于壁厚≤50.8mm的钢管，不圆度应当不超过其公称直径的1%，最大不超过6.4mm。对于壁厚＞50.8mm的钢管，其不圆度与壁厚的比值，应当不超过1:8。对于直径超过1219mm的钢管，其最大不圆度允许达到12.7mm，前提是需要将其周长公差控制在±6.4mm以内。

(4)直线度。任意3000mm长度范围内允许的最大直线度误差应为3.2mm；任意1200mm长度范围内允许的最大直线度误差应为9.6mm；任意超过1200mm长度的钢管，允许的最大直线度误差应为12mm。

2.2.2 焊接组合梁尺寸控制

焊接组合梁尺寸公差，按照表1及图1执行。

2.2.3 接头节点组对检验

所有接头节点组对尺寸，需要按照批准的WPS(焊接工艺规程)中的节点详图进行检验。检验员需要认真核对坡口角度、根部间隙、钝边等尺寸在允许的范围内[1]。检验员应当确保焊接坡口周围的清洁，没有铁锈、油污等杂质，检查范围是所有方向至少25mm范围内。定位焊缝至少为50mm，堆焊足够的金属，避免焊缝裂纹。须将定位焊起始端部打磨成圆滑过渡，以便焊接过渡完好，彻底熔合。对于存在裂纹的定位缝，在最终焊接前，应将裂纹全部清除。

图1 焊接组合梁尺寸公差示意图

3 焊接过程监控的方法与措施

3.1 焊材管理与控制

焊材牌号要与项目WPS要求一致，焊材的烘干、保温需符合焊材使用管理规定，焊丝使用过程中注意防护，现场领用的焊条需放置于合格的保温筒之内，当天未使用完的手工焊条、焊剂、药芯焊丝需及时退回焊条烘干房，特殊焊材的使用按照厂家说明进行[2]。

3.2 焊接区域保护

焊接区域的风、雨雪等，会对焊接质量产生不利影响，当风速超过8kg/h时，会造成焊接电弧产生偏吹，而雨雪中的水分子，在高温熔覆下会产生氢，从而使焊缝产生冷裂纹。质量控制人员需要检查焊接防护情况，确保有充分的防风、防雨雪措施。

3.3 焊接参数控制

一般情况下，较薄的板(38mm以下)采用烤把加热，厚板(38mm及以上)采取电阻加热的方式，对接头区域进行预热。预热范围为距离焊接接头所有方向至少50mm。一般情况下，海洋钢结构旁站检验关键部位的层间温度最小值不能低于预热温度，最大值不能高于WPS中指定的最高温度值。焊接过程中需对焊接电流、电压、焊接速度等参数进行监控；具体焊接参数参照在建项目已经批准的WPS。对于重要节点，例如吊点、50mm厚以上的环板，还要做好旁站检验和记录。

3.4 节点预边堆焊的控制

预边堆焊即通常所说的长肉。如果焊接接头根部间隙超过焊接工艺规程限值，应重新组对；如不可能，对于根部间隙大于2倍较薄构件的壁厚或超过20mm时，二者取取小值，可按照相关支持批准的焊接工艺规程WPS进行单边或双边预边堆焊，后进行打磨处理，直至符合焊接工艺规程公差范围。预边堆焊不适用于常规纠正及尺寸偏差的修正。

3.5 焊接中断的控制

在条件允许情况下，焊接应连续进行；焊接中断之前，至少完成根部焊接及后续的连续六层焊道或焊缝金属堆积达到壁厚的1/3的小者；焊缝区域应确保缓慢控冷；焊接中断后，再重新续焊前，应进行预热，对焊缝进行外观检验，以确认是否存在裂纹。如业主要求，可进行干磁粉检测。

3.6 对焊接作业人员的控制方法与措施

检验员需要检查焊工是否有资格在此工程中从事相应的焊接工作，焊工现场焊接的资格是否满足其在该项目报批的资格。焊工需要随身携带焊工证，以备检查，严禁无证焊接作业。

如在巡检过程中，发现有焊接作业人员违规作业，则需要按照个人违章计分规则进行扣分处罚。质量违章根据个人违章性质、违章潜在后果，按照严重程度将质量违章分为A类、B类、C类、D类 4个等级，其中，A类单次扣12分，B类单次扣6分，C类单次扣3分，D类单次扣1分。

对于确认为记分的，由质量保证/控制部人员拍照，并填写《个人质量违章记分通知单》、签字确认。接到“个人质量违章记分通知单”后，如被记分人对违章事实、违章原因、违章级别存在争议的，可由被记分人所在单位代为发起申诉。

4 焊后外观检验的质量控制方法与措施

焊接完毕，检验员需要对完工焊缝进行外观检验。焊缝外表面必须符合以下要求：(1)任何位置发现的任何尺寸的裂纹都不合格。(2)相邻焊层之间，母材与焊缝金属之间，必须得到充分的熔合，能够有未熔合产生。(3)起弧或者收弧的弧坑必须填满，但是断续角焊缝，超出其有效长度的部分，可以除外。(4)焊缝轮廓形状必须符合AWS D1.1 第6章第5.24节的要求[3]。(5)进行外观检验的时间：需要等待完工焊缝冷却至环境温度后，才可以开始进行焊缝外观检验。但是对于ASTMA514、A517钢和A709 100级及100W级钢焊缝，由于他们属于低合金高强度的调质钢，因此，这些钢焊缝的外观检验，必须在焊接完毕至少48小时后，才能开始进行。(6)角焊缝的尺寸不足部分不允许超过焊缝长度的10%。大梁翼缘板和腹板连接的焊缝，在梁的两端，长度等于两倍翼缘板宽度的范围内，严禁出现焊缝尺寸不足。(7)对于静载荷非管状连接，当焊缝厚度小于25mm时，咬边不能超过1mm；任何局部累积长度到50mm的咬边，严禁超过2mm，这个范围需要控制在300mm长度范围内。当焊缝厚度≥25mm的时，任何长度焊缝的咬边严禁超过2mm；对于周期性载荷的非管状连接和管状连接，如果是主要构件中，不考虑载荷，当焊缝与拉应力成横向关系时，咬边深度不能够超过0.25mm。(8)对于静态负荷的非管状连接，当焊缝与计算拉应力成横向关系时，对接接头完全熔透(CJP)坡口焊缝不能够有可见管状气孔，任何其他形式的接头(坡口焊缝和角焊缝)，直径≥1mm的可见管状气孔直径的总和，在任何25mm长焊缝范围内不允许超过10mm，在任何300mm长焊缝范围内不允许超过20mm。