超大型海洋钢结构的焊接质量检验与控制
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摘 要：随着科技手段的进步，人类对自然资源的开发也更加深入。海洋由于蕴藏着丰富的自然资源，也成为人类开发的重点对象。而海洋工程是实现海洋资源利用与生态保护的重要手段，不断发掘着人类生存与发展的潜力。本文将以超大型海洋结构钢为主，论述其焊接质量与检验的相关事宜，助力海洋工程有效开展。
关键词：超大型;海洋钢结构;焊接质量
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.040
人类的高强度开发促使陆地上的油气资源储量不断减少，渐渐无法满足人们日益增长的需求。为了保证油气资源的稳定供应，很多企业将开采目标转移到海洋中。超大型海洋钢结构对海洋油气资源的开采有着极大影响，也是海洋石油化工生产的重要组成部分。但由于海水的作用，超大型海洋钢结构在这种环境下极易受到侵蚀，本身的稳定性得不到保证，很难适应海洋油气资源开采工作的要求。针对这种情况，相关工作人员在超大型海洋钢生产中更要注重焊接质量的检验和控制，提高超大型海洋钢的耐久度，为海洋资源开发服务。
1 超大型海洋钢的结构分析
要想从根本上对超大型海洋钢的焊接质量进行检验和控制，就必须先了解它的基本结构。在此基础上，工作人员才能清晰地明确工作目标，方便工作的顺利进行。
一般来说，超大型海洋钢的建设会采用低合金钢与低碳钢。在海洋开发活动之前，有关人员都会对海洋环境进行考察，初步了解活动对钢材的实际要求，选择符合需要的钢结构。海上资源开采活动通常要借助钻进平台来实现，而这些平台既需要稳定的钢结构来固定，也需要超大型钢结构调节开采深度。这样一来，钢结构在活动中的受力程度不断变化，极易造成钢材的损伤，影响活动的安全开展。根据不同要求，超大型海洋钢结构被划分为许多等级，钢材厚度也不尽相同。在使用超大型海洋钢结构时，必须结合实际情况，具体分析，发挥其在开发活动中的最大效用。
2 超大型海洋钢结构质量检验与控制要点
首先，冷裂纹是超大型海洋钢生产过程中极容易出现的问题，也是超大型钢结构最常见的质量问题。如果在焊接时不能把握好温度，并且使其降到一定程度，冷裂纹就会出现。可想而知，这对钢结构的稳定性是非常不利的，甚至威胁着开发活动中的人员安全。因此，工作人员在对超大型海洋钢结构焊接时，必须预防冷裂纹的产生。工作人员可以先对整个流程有个大体把握，构建灵活的冷却机制，方便温度的调节控制。同时，可以通过加装焊丝控制这一个过程中需要的水分。对氢含量进行监控，也利于及时采取应对问题的措施。只要建立合理的冷裂纹预防机制，就能极大减少冷裂纹的出现，从而生产出质量高的超大型海洋钢结构。
其次，由于超大型海洋钢结构中节点较多，金属疲劳的状况也很常见。节点处用力过于集中带来的金属疲劳影响着超大型海洋钢结构的质量。因此，工作人员在进行质量检验与控制工作时尤其要注意这点。工作人员可在节点焊接时对节点进行打磨，提高銜合度。同时，工作人员应提前规划好工作，确定打磨轮廓和方向，最好能时节点在打磨中呈凹形，提高其受力程度。最终通过对金属疲劳的控制和检验，提高超大型海洋钢结构的抗疲劳能力，进而提高整体质量。
3 超大型海洋钢结构质量检验与控制措施
3.1 利用现代科技进行质量检验与控制
可以说，如今超大型海洋钢结构在海洋资源开采活动中的广泛使用离不开科技的发展。同样，科学技术也能推动超大型海洋钢结构的质量检验与控制，射线探伤检验，TOFD检验技术，PAUT检验技术和三维坐标尺寸控制技术都是比较合适的。
射线探伤检验是焊接质量检验最基本的方法，它是利用射线的穿透性将焊接缝隙中的缺陷和不足投映到射线底片上，比较直观。在超大型海洋钢结构的焊接质量检测中，它主要用于发现焊接缝隙内部气孔，残渣和裂纹等问题，能够满足这一工作的基本需求。
TOFD检验技术，就是超声波衍射时差法，是利用一收一发过程中产生的衍射能量，对缺陷进行检测和定位。TOFD检验技术是建立在计算机技术基础上的，因而它的检测速度极快，几乎是传统技术的十倍，能够节省大量的人力和时间，为项目完成提供时间保障，打破壁厚限制的能力也很大程度上提高了检验效率。另外，TOFD检验技术的检测范围很广，加上较高的缺陷检出率和低误判率，能够比较全面地检测出超大型海洋钢结构中存在的质量问题。加之它是用数字化的方式对对象进行检测，可以将得到的数据结果永久保存下来，与之后的检测数据作对照。目前来看，此项技术的使用较为广泛，很多国家都对其制定了相应的标准。其中，最具权威性的当属英国标准化委员会所制定的《用于缺陷检测、定位和定量的超声波衍射时差法的校准和设置指南》，美国试验与材料协会也有自己的标准。不同国家的标准实质上具有一致性，只是具体的细节内容不同，更符合本国实际情况而已。在这些标准的规范下，TOFD检验技术势必会得到更合理的应用。
PAUT检验技术是指相控阵技术，最早应用在医学和军事领域。但随着实践的发展，此项技术也逐渐被应用于核工业与航空领域。PAUT检验技术实际上是一套超声波图像采集实时成像系统，为超声波检测数据分析提供所需材料。检验初期，笔者设计了传统检测方法与此技术的对比试验，对其准确性有了大体的了解。为了保证数据的有效性，笔者尽可能还原现实场景。结果表明，PAUT技术能够很好地保障实践活动的质量和进度。在超大型海洋钢结构质量检验过程中，由于极高的缺陷检测率和检测精度，较短的检测时间，该技术完全可以替代传统的射线探伤RT作业。此外，检测过程安全无辐射，允许多项工作同时开展也是它的优势所在。
前三个都是质量检测方面，最后一个笔者就来介绍负责控制的三维坐标网尺寸控制技术。在超大型海洋钢结构建设过程中，需要用到许多结构复杂的散片。这些散片在节点处衔接，即使出现一点微小的偏差也会带来极大的影响。这种情况下，如何将它们很好地连接起来成为这项工作必须面临的难题。三维坐标网尺寸控制能够总体上控制大型钢结构的尺寸，使其满足整个施工过程的需要。工作人员可以根据施工方案安排控制站点的布局，建立匹配的三维坐标网控制模型，利用坐标值测量超大型海洋钢结构中各位置存在的偏差，进而指导场地施工活动。这种控制方法，将原来的单一测量转变为整体测量。在一个整体中，很容易通过测量数据间的矛盾判断出错的地方。笔者使用CAD软件建立立体模型，采用与现实活动相同的坐标，尽可能还原最为真实的场景，将实际测量出的坐标与理论坐标对比发现，只要在（x，y，z）三个方向对其进行调节，就能全面高效地达到控制目的。三维坐标网尺寸控制弥补了传统测量方法的不足，具有不可替代的优势，可以说是控制方法的一种革新，很多国家都将其作为大型钢结构的重要控制方法。可想而知，把这种技术运用到超大型海洋钢结构建设中，也必将是有效的推动因素。 3.2 建立健全质量检验与控制体系
要想提高对超大型海洋钢结构质量检验与控制能力，除了依靠先进的科学技术以外，形成完善的质量检验与控制体系也是至关重要的。相关工作人员应该根据实际工作情况，在科学性原则和实用性原则的指导下，明确基本工作目标，总结以往工作经验，致力于形成健全的质量检验与控制体系。
一方面，要提高超大型海洋钢结构质量检验与控制体系的科学性。工作人员必须具备专业知识，熟悉超大型海洋钢结构与其焊接质量检验与控制的相关内容，同时在科学理念与科学手段的指导下，从科学的角度出发，明确工作要求。把握全局，尽可能的满足超大型海洋钢结构焊接质量检验与控制的客观要求，充分利用已有的技术条件与工作经验，促进焊接质量检验与控制工作的高效开展。
另一方面，超大型海洋钢结构在海洋资源开采中的重要作用，要求焊接质量检验与控制体系必须遵循实用性原则。超大型海洋钢结构涉及领域较多，工作内容也十分丰富，相关信息较为繁多。这就很容易出现多余的环节，从而拖慢整项工作的进度。工作人员必须在整个流程允许的条件下，充分考虑应用方案的实用性，以此為基础，学会简化工作内容，增加工作的可操作度，提高方案的实用性。这有利于将工作计划的实用性发挥到最大，节省工作时间，提高超大型海洋钢结构的焊接质量，保证海洋资源开采活动的顺利进行。
总而言之，越来越多海洋活动的开采以及海洋环境的复杂性，对超大型海洋钢结构焊接质量的检验与控制提出了迫切要求。相关工作人员必须将确保钢结构质量放在重要位置，利用现代化技术手段，依靠完善的焊接质量检验与控制体系，提高超大型海洋钢结构的质量，为海洋资源开采活动的顺利进行提供保证。
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