海洋工程钢结构焊接质量缺陷及其解决措施

海洋工程钢结构焊接质量缺陷及其解决措施

Summary：在海洋工程建设中，钢结构施工非常重要。焊接是海洋工程钢结构制造的核心技术，而如何提高焊接质量是其制造类企业永恒的课题。作为钢结构连接的关键因素，焊接质量受多种因素影响，可能出现各类缺陷，削弱甚至破坏钢结构的强度和稳定性，对企业安全生产造成严重威胁。因此，文章从检验和管理的角度出发，深入剖析焊接质量缺陷类型及机理，并针对性地提出解决措施。Keys：海洋工程钢结构；焊接质量缺陷；解决措施引言我国的海洋石油开采工作已经从以前的浅水逐渐变为深水领域，海洋石油平台结构愈发复杂和繁琐，其对质量要求也越来越高。海洋石油平台钢结构的焊接质量直接影响着海洋石油平台的质量，关系着工作人员的生命安全，也影响着工作人员的工作开展和基本生活。海洋石油平台结构复杂，焊接的工作量较大，焊接节点较为困难，微小细节越来越多，许多元件厚度增加，危险性也越来越大，这也就进一步增强了焊接工作的难度，因此，海洋石油平台要关注其焊接技术和焊接质量，不断提高相关人员的专业水准，更新检验方法。1海洋平台钢结构的构成一般情况下，海洋平台钢结构主要由海上平台立柱、平台支撑梁、平台支撑杆以及平台甲板等部分构成。海上平台的这些组成部分主要是通过各类型型号的型钢、角钢以及钢板的焊接而成，此外，还有一部分结构是通过节点的异型钢和箱梁焊接制作而来。所以，在海洋平台钢结构焊作业过程中，首先必须对钢结构焊接材料的区分管理和保存，对材料的使用和消耗一定要科学规范管理，继而进一步提高钢结构焊接质量管理。2焊接质量缺陷类型及产生原因2.1裂纹裂纹是指焊接区域的金属原子结合力遭到破坏，在微观视界形成新界面，在宏观视界中表现为裂缝的现象。对于裂纹来说，其具有长宽比大和可生长的特征，按形态可分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹等，是钢结构制造行业中最严重的焊接质量缺陷，严重影响产品的使用寿命。母材淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹；接头氢含量越高，裂纹的敏感性越强，越易产生氢裂纹，且有裂纹延迟出现的特征；预热缓冷不均匀，热应力释放不均匀导致母材内部应力集中，易产生裂纹；热输入过大时，会引起近缝区的晶粒粗大，降低材料的抗裂性能，热输入过小时，则易使热影响区淬硬，不利于氢的逸出；母材过厚，易沿厚度方向产生Z向应力；母材硫、磷含量较高时，易在焊接后形成低熔点共晶体，该组织在应力作用下极易形成结晶裂纹；母材组对工艺不当，可导致钢结构连接受力不均，出现应力集中现象；焊接区域存在水、油、锈等污物，这些污物高温环境下发生化学反应，易在焊接区域产生大量扩散氢，很容易造成在焊接区域产生氢裂纹，对钢结构稳定性造成致命威胁。2.2焊接变形出现的形式海上平台钢结构焊接变形主要出现在两个环节上：一个环节是钢结构焊接过程中，另一个环节是钢结构焊接完成后。钢结构焊接过程中会产生残余应力继而导致焊接残余变形的缺陷出现，而对海上钢结构焊接质量影响最大的恰恰是焊接残余变形。焊接残余变形又分钢结构整体变形和钢结构局部变形，而这两种焊接变形对钢结构焊接质量的影响程度差异又很大，整体变形带来的不利影响程度要大于局部变形带来的不利影响程度。其中，整体焊接变形是海上钢结构焊接过程中最为常见的一种形式，对海上钢结构焊接质量产生较大的不利因素。此外，根据焊接变形的特点不同，焊接变形还可以分为弯曲、收缩以及扭曲三种变形。海上平台钢结构构件建造过程中，构件之间的焊接是通过局部加热来实现。钢结构在焊接过程中局部产生的热量极易出现受热不均匀或者局部加热不彻底的情况，导致钢结构在焊接过程中因发生钢结构热胀冷缩等物理变化而出现构件受热不均，构件主体冷热不均，继而导致焊接后的钢结构构件截面尺寸发生变化，最终导致海上钢结构构件焊接出现质量缺陷。这种局部焊接加热导致的焊接质量缺陷如果不采取有效的措施进行控制，质量缺陷很容易由局部向整体传递，局部缺陷通过不断累积扩大直接影响了钢结构构件结构主体的平面度、直线度、主尺度以及椭圆度等钢结构关键参数，继而导致了海上平台钢结构焊接出现整体质量缺陷。3海洋工程钢结构焊接质量控制措施

3.1焊接变形质量控制大型钢结构通常情况下都会在工厂预制，制作完毕以后运输至现场进行直接安装。因为现场安装作业的进行会受到设备条件的制约，加之高空作业会将调整难度加大，所以这对工厂预制环节节段几何精度的控制提出较为严格的要求。举例而言，南京三桥钢塔阶段横桥向以及纵桥向宽度偏差不能超过2mm，对角线以及扭转的偏差则应控制在3mm以内，此外，相邻节段匹配尺寸偏差不可以超过2mm。以前，在完成对大型钢结构的焊接任务以后，焊接变形以及几何精度的控制多通过热矫来完成，然而如果热矫次数太多或比较频繁，钢材的性能会在一定程度上受到不利影响，所以，需要尽可能地在制作环节对主动以及事先控制等相关措施加以运用，避免焊接变形现象的出现，为制作精度提供可靠保证。（1）针对板块制作，利用反变形胎架、刚性约束以及双喷嘴头CO2气体保护自动焊焊接对称焊接工艺，实现对焊接变形现象发生率的有效降低。（2）针对板单元对接焊缝，如果板的厚度比较小，则采用单面焊接双面成型工艺；如果板的厚度比较大，则进行双面坡口的调整，以此降低焊接填充量，除此之外，预设反变形、马板刚性约束以及埋弧自动焊双面焊技术的采用同样有利于焊接变形现象的规避。（3）针对节段变形，为了对钢塔以及箱体阶段的焊接变形进行有效控制，需要以结构和焊缝表现出来的特点、实际分布情况以及变形走向等相关因素为依据进行焊接变形约束工装的设计及制作，尤其是针对与端口位置比较近且没有熔透的焊缝，在施焊以前需要进行有较大刚性的焊接变形约束工装的设置。3.2海洋平台钢结构焊接过程的质量控制海洋平台焊接过程中存在许多问题，焊接质量必须严格控制。这样的工作机制和质量控制保证有关人员的安全。钢结构材料的质量的切实保障也进一步保证了钢结构的质量，在焊接过程中的质量检测工作困难的问题也迎刃而解。此外，在焊接中，焊接人员应认真对待，选择更多的焊接专家，焊接企业应严格选择相关人员，以加强石油平台海军技术力量.弧焊的重要手段之一是焊接技术。在一定程度上影响了焊接质量，使焊接过程中的焊接设备达到一定的完善和优化，是保证焊接过程顺利进行的必由之路。所谓目视检查，就是对焊接质量进行全面检查，及时纠正焊接细节，从而大大提高焊接质量。在具体的检验过程中：技术人员需要使用焊工检验尺来测量焊接残余物，通常残余高度小于3.2mm，但不小于母材；角焊缝设计尺寸的精确测量和校核应根据焊接施工图进行，以避免角偏差，影响施工效果；对磨削后的焊缝进行详细检查，包括表面是否有小孔，焊缝是否有残余小裂纹，如发现问题，有关人员应及时处理满足原标准和要求，确保石油平台钢结构的安全稳定。3.3焊接设备的养护要想做好海洋石油平台钢结构焊接质量控制工作，焊接设备的修护与保养是必不可少的工作内容，焊接设备是开展焊接工作的根基，高质量的焊接设备是开展焊接工作的重要前提，一旦在焊接工作的过程中某一环节的焊接设备出现了运行问题，那么就会耽误焊接工作，严重影响到焊接工作的质量。基于此，在进行焊接工作前，相关人员要对焊接设备进行全面的调试，我是进而确保焊接设备的正常运行，除此之外，还要对焊接设备进行定期的维修与保养，确保焊接工作能够顺利无误地开展。结语对于海洋工程钢结构加工行业来说，焊接质量是企业最关心的参数。而对于不同企业来说，焊接人员技能水平参差不齐，所在区域的焊接环境差异较大，焊接管理制度和执行情况不一，采办原料质量难以保障，这些都可能导致焊接质量出现问题。这些导致焊接质量缺陷的原因多种多样，涉及各环节，难以下手解决。但通过对各原因的特征属性分析可知，这些原因都可归根于焊接过程质量管理。因此，海洋工程钢结构加工企业需从原料质量、焊接管理、人员水平、过程保护等方面加强焊接过程管理，提升钢结构焊接质量，为企业安全生产保驾护航。Reference[1]宋洪波.海洋石油平台钢结构焊接质量控制与检验方法研究[J].云南化工，2020，47（10）：3.[2]王政严.海洋石油平台钢结构焊接质量控制及检验研究[J].云南化