海洋石油钻井平台建造焊接质量检验和控制方法研究

发表时间:2020/7/14   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:李良
[导读] 摘要:对于海洋石油钻进平台来说,因为其工作性能的影响,该平台建设于比较恶劣的海洋环境中,为了可以使其正常运行与安全工作,必须要确保其建设质量,在这其中,最为关键的环节就是焊接工作的质量。
        海洋石油工程(青岛)有限公司/建造事业部/结构舾装作业部
        摘要:对于海洋石油钻进平台来说,因为其工作性能的影响,该平台建设于比较恶劣的海洋环境中,为了可以使其正常运行与安全工作,必须要确保其建设质量,在这其中,最为关键的环节就是焊接工作的质量。所以,在建设海洋石油钻井平台时,必须要对焊接工作的质量进行控制,采用有效的检验方法进行对焊接的质量进行检验。基于此,本文主要分析了海洋石油钻井平台建造焊接质量检验和控制方法,以供参考。
        关键词:海洋石油平台;焊接;质量;控制;检验;方法;
        前言:在石油生产过程中,海洋石油钻井平台的建设质量是确保生产的主要保障之一,但是在实际建设过程中,经常在焊接等工作方面出现问题,进而形成焊缝质量等问题。如果一旦出现焊缝质量的问题,很有可能会导致整个平台损毁,所以,在建设石钻井平台时,必须要控制好焊接缝的质量,采用有效的措施进行控制,确保海洋石油钻井平台可以更加安全的开展工作,从而保护海上作业与工作人员的生命财产安全。
        一、海洋石油钻井平台的结构以及焊接的特点
        在设计海洋石油钻井平台时,应严格遵守国际海事组织移动式海上钻井装置标准以及中国船级社提出的最新要求与规则完成设计。
        实际进行平台设计时,其主体结构为箱形,俯视平面形状为三角形,每个角带有三个桩腿,并在桩腿下部安装桩靴。同时,船底板、甲板以及船侧外板均属于平面板架,按照建设地区以及荷载力所提出的不同要求,分别设计为纵骨架式与横骨架式两种。
        对平台进行焊接处理时,必须要确保焊接质量能够满足中国船级社所提出的有关于《材料与焊接规范》的相关规定,采用高强度钢,比如E36或者D36材料对平台的桩腿、桩靴、齿条、升降装置、悬臂梁、齿轮箱以及悬臂梁下主体局部等相关的承力装置或者承力结构进行焊接,而其他不为则采用CCSA或CCSA级钢材进行焊接[1],相比于普通船舶,海洋石油钻井平台需要进行插、拔桩升降作业,在这种情况下,齿条、桩腿、齿轮箱以及围阱等装配相互关联,在这种情况下,就会增加装配控制的难度。根据中国船级社《材料与焊接规范》的相关要求,对于一些高强度的焊接,禁止进行第二次修补。因此,在对这些部位进行焊接时,不仅要控制焊接的质量,而且也要对焊接的方向和变形量进行控制,从而加少焊接缺陷。
        2.海洋石油钻井平台焊接的缺陷、原因以及防治措施
        (一)焊缝的外形尺寸与形状
        焊缝的外表、焊缝的尺寸过大或者焊缝的形状、尺寸不符合相关标注与规定的要求。而形成这种情况的主要因素就是因为焊件坡口的精确度比较低,或者是焊接电流过大、过小以及运条的角度和速度不恰当等[2]。解决这一缺陷是,应严格控制好母材、焊条的角度,确保焊缝成形能够保持均匀、一致。
        (二)咬边
        对于咬边来说,其具体指的就是因为焊接参数选择不当或者作业方式的选择不正确等,导致焊缝的边缘出现凹陷,这种情况被称作为咬边。一旦发生咬边这一缺陷,则会使母材的工作截面减少,而且还有可能在咬边外形成应力集中的情况。导致咬边发生的主要原因就是因为运条的角度不准确,使电弧被过度拉长。防止该缺陷时,应恰当的选择运条手法与焊接手法,在进行填角焊接时,必须要严格控电弧的长度与焊条的角度。
        (三)焊瘤
        焊瘤指的就是焊接过程中,被融化的金属流到除焊缝之外未被融化的母材后所形成的金属流。如果在焊缝的表面出现焊瘤。不仅会影响到焊接的美观度,而且还容易在焊接的表面造成夹渣。引起焊瘤发生的原因主要有操作熟练度不足或运条不均匀等[3],为了能够避免这一缺陷的发生,应提高操作水平与操作技术,对熔池的温度进行严格的控制,确保运条的均匀性。
        (四)焊接裂纹
        造成焊接裂缝的主要原因就因为焊接应力与其致脆因素的影响下,导致焊接头的金属原子结合力被破坏,从而形成新的裂缝。对于热裂缝来说,导致其发生的主要原因是因为焊接熔池中含有熔点比较低的杂质。为了避免焊接裂缝情况的发生,必须要把握好焊接材料的质量,控制好焊接工艺参数,严格遵守相关的要求与规定。

对于冷裂缝来说,导致其发生的主要原因是因为在焊接热循环的作用下,焊接头承受比较打的拘束应力,为了能够避免冷裂缝情况的发生,应采用氢型焊条,严格控制扩散氢的含量,遵守焊接材料的相关使用制度,合理规定焊接程序,在实际的工作中,一旦出现焊接裂纹,必须要及时进行处理与修补,避免造成更加严重的后果。
        二、海洋钻井平台主体结构建造焊接质量的控制方法
        (一)做好人力管理
        为了能够提高海洋钻井平台主体结构焊接的质量,必须要加强对焊接工作人员的管理,建立完善的工作人员管理档案,要求所有工作人员必须要佩戴专门的工牌,从而为检查与监理工作的开展提供方便。因为很多焊接缺陷发生的直接原因就是人为因素所导致。同时,应做好工作人员的教育与培训工作,在提高其工作能力与技术水平的同时,也要强化工作人员的责任心。
        (二)确保焊接设备的良好工作性能
        焊接设备的工作性能会直接影响到焊接的质量,如果焊接设备的性能出现问题,及时工作人员具备过硬的工作能力与技术水平,依然无法保证焊接的质量。因此,在进行平台施工建造时,应定期检查焊接设备,确保焊接设备能够保持良好的工作状态与工作性能。
        (三)控制焊接材料
        在进行石油钻井平台焊接工作时,应控制好焊接材料,一方面,应严格把控焊接材料的进货途径,确保所购买的焊接材料都能够符合相关的规定与要求,另一方面,使用焊接材料前,应做好检查工作,确认所有工序都准备无误后才可以开展下一步工作。
        三、海洋石油钻井平台焊接质量检验方法
        (一)外观检查法
        外观检查法是检验焊接质量时最常用的一种方法,采用该方法可以及时发现焊缝表面存在的咬边、焊瘤以及裂纹等缺陷,同时也能够检查出焊缝形状不符合要求以及外形尺寸要求等各种缺陷。
        (二)密水性实验
        该方法属于一种能够对船体密实性进行检验的方法,采用该方法可以对船体的不同结构进行检验,具体方法包括冲水试验法、充气试验法、灌水试验法以及煤油试验法等[4]。
        (三)无损探伤检验法
        还试验方法包括磁粉探伤法、渗透检验法、射线照相探伤法以及超声波探伤法等。
        (四)破坏检验法
        对于该方法来说,主要指的就是利用机械截取一部分焊接接头上的金属,而后将其加工成为规定的尺寸与形状,利用专门的仪器与设备对加工后成品进行检验[5],从而了解到焊接接头的性能以及其所存在的内部缺陷,准确的判断焊接工艺的正确性,并对发生缺陷的部位进行及时的修补,避免造成更加严重的影响。
        结束语:综上所述,对于海洋石油钻井平台来说,其需要长期工作于比较恶劣的海洋环境中,因此,必须要保证海洋石油钻井平台焊接的质量,确保相关作业的安全性,这也是提高焊接质量的关键,同时也应该做好焊接质量的检验工作,这也是保障海洋钻井平台焊接质量的关键。
        参考文献:
        [1]张曜.自升式钻井平台桩腿半圆板压制工艺研究[J].中国设备工程,2019(13):157-158.
        [2]赵孔标,崔建峰.牵索塔式海洋钻井平台水下焊接机器人设计探讨[J].自动化应用,2019(03):89-91.
        [3]陈建江.浅谈JU2000E自升式钻井平台重要结构焊接质量管理[J].科技风,2019(08):148-149.
        [4]陈淑梅,周文.自升式钻井平台厚板构件自动脉冲气体保护焊工艺试验[J].金属加工(热加工),2019(02):33-36.
        [5]汪彬.海洋钻井平台吊机立柱冷裂纹预防及返修[J].金属加工(热加工),2018(11):33-35.
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