海洋石油平台钢结构焊接的质量管控

赵洪卫,刘群,董长乐,韩树清

摘要：由于陆地资源有限和过度开发，海洋资源种类繁多、规模巨大，开发海洋资源已成为我国重要的发展战略之一。其中，以中海油为龙头的海洋石油开采取得一定成效。然而，在海洋石油的开发中，需要建立海洋石油勘探平台作为海上石油开采作业人员和设备的基础，因此海洋石油平台钢结构的质量控制是一项重要的工作。只有对海洋平台钢结构实施科学全面的焊接质量控制，才能保障海洋石油勘探安全高效运行，促进我国海洋资源开发的可持续发展。

关键词：海洋石油平台；钢结构；焊接

  引言：

海洋平台是为海上钻井、采油、运输、观测、航行、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。按其结构特点和工作状态可分为固定式、移动式和半固定式三大类。固定平台的下部由桩、膨胀基础或其他结构直接支撑并固定在海床上。按支护情况分为桩基式和重力式两种。移动平台漂浮在水中或支撑在海床上，可以从一口井转移到另一口井。按支撑条件可分为底式和浮式。近年来，正在研究一种新型的半固定式海洋平台，它可以固定在深水中，具有机动性，张力腿平台就属于这一类。

移动平台由于具有良好的机动性，通常用于钻井。坐底式平台特别适用于浅海（10米左右及岸边潮间带）钻井采油。自升式平台和半潜式平台主要用于钻井，油田规模较小，不宜架设固定平台时，也可用于采油。移动平台整体稳定性差，对基础和环境条件有一定要求。

固定平台整体稳定性好，刚性高，受季节气候影响小，抗风浪能力强。缺点是机动性差，一旦沉没固定，就很难移位和重复使用。桩基平台是一种钻井采油平台，工作水深一般在十几米到200米之间（部分平台超过300米），是世界上使用最多的平台。从设计理论和施工技术来衡量，它是最成熟和通用的平台类型。钢筋混凝土重力平台是20世纪70年代初发展起来的一种新型平台结构，主要用于欧洲的北海油田。这种平台具有钻井、采油、储油等多种功能。可在200米水深内使用，最佳水深为100-150米。

半固定张拉腿平台和索塔平台是两种适用于大深度海域（200米以上）的平台结构。它是近几年发展起来的一种新型结构型式，具有明显的优势。但仍处于研究和试制阶段。

一、海洋石油平台钢结构的焊接特点

海上石油平台最大的特点就是只建在海上，所以会长期受到海水和阳光的侵蚀。而且，在这样的深海压力环境下，只有提高施工平台钢结构的质量，才能真正保障每一位海洋石油工人的安全。因此，提高钢结构在海上石油平台工程建设中的质量控制就显得尤为重要。在实际技术应用中，需要不断运用现代管理思想和方法，确保建设工程质量水平不断提高。由于海上石油平台的特殊性，其钢结构焊接不同于一般的钢结构焊接工作，有其自身的焊接特点。首先，在电极材料的选择上，一般采用低氢或超低氢碱性电极；其次，焊接前必须对钢板进行预热，以防止焊接时钢板开裂。即预热温度需要满足规范中相应组材的最低预热温度要求；最后，焊接过程中还有一个参数叫做热输入值，它是每个焊接接头具有良好韧性的重要保证。据说需要控制在45KJ/cm。整个焊接工作完成后，应及时有效地处理残留的热应力，以免影响石油平台结构的安全稳定。总之，海上石油平台钢结构的焊接工作必须严格按照国家相关安全标准进行。

二、海洋石油平台钢结构焊接

1.尺寸检查

海上石油平台钢结构焊接前，需要对钢结构的相关尺寸进行准确测量和校核。一般来说，施工图是检查钢结构材料尺寸最直接有效的方法。在具体的检查过程中，主要关注的是钢盘管的厚度和内径。此外，还需要仔细检查一些材料的分布情况，如吊点、支管等，这些都关系到后期石油平台的实际作业，因此需要严格控制吊点、支管等的大小。钢结构，使其符合相关国际标准，保证钢结构质量。

2.槽况检查

对于主体结构的焊接，坡口通常采用全焊透形式。焊接前，质量控制人员需要检查坡口情况是否符合业主批准的焊接工艺规范的要求，该规范描述了适用结构的坡口类型，包括坡口根部间隙、坡口角度、钝边情况、坡口周围的清理、预热温度、焊后热处理、使用的焊材种类等，需要张贴在施工现场，焊工可以及时查看。根部间隙、沟槽角度和钝边尺寸需要控制在允许范围内。根部间隙过大，焊材不易填充，填充后的强度也不易达标。间隙过小，焊条进不去，根部不易焊好。坡口角度过大，焊道的热输入过大，会增加焊接材料的填充量和焊接时间，效率低。槽角太小，槽根部不易穿透，造成接头强度不足。钝边太厚不易焊透，钝边太薄又容易烧穿。因此，品管人员必须对这些配对参数进行检查，并将其控制在允许的范围内，才能有效防止焊接缺陷，保证焊接质量。 .

3.沟槽预热情况的监测

从某种程度上说，预热直接决定了海洋石油平台钢结构的焊接质量，因为预热可以有效地控制冷却速度、焊后接头的焊接应力和变形。此外，预热后，还确保不会出现硬化结构。有些钢结构刚度高或焊接性差，冷裂纹发生的概率比较高。对于这些钢结构，可以通过预热来保证焊接质量。因此，坡口的预热温度和预热方法应是整个钢结构焊接质量控制的重点内容。坡口的预热温度和预热方法通常有以下要求：首先，预热温度不应低于焊接工艺规程要求的最低预热温度。其次，应以烤架或电阻加热片为主预热方式。第三，从预热温度的最终测量来看，使用红外线测温枪时，红点位置不应正对凹槽，而应在凹槽周围75mm以内。

4.海洋石油平台钢结构焊接工艺

4.1 盘管作业常用的焊接工艺

海洋石油平台结构钢管盘管是平台建设的重要组成部分。结构用钢管的主要种类有：导管、钢桩、拉杆、防水套管、立柱等。其中导管、钢桩、立柱为大口径、大壁厚钢管，X-多采用异形槽，双面焊接。系杆和防水套管为小口径钢管，多为V型槽，单面焊接。目前，以埋弧自动焊为主体的结构钢管焊接工艺得到广泛应用。主要有以下几种。 1、单丝单电源埋弧焊主要用于拉杆等中等厚度（小于25mm）管材的卷焊。是目前最常用、也比较容易掌握的焊接工艺。 2、双丝单电源埋弧焊主要用于大厚度（大于32mm小于50mm）的管道、钢桩、拉杆的卷焊。焊接效率比单丝提高50%左右。 3、多功率多丝（三丝或四丝）埋弧焊主要用于大厚度（大于50mm）导管、钢桩的卷焊。焊接效率是单丝焊接的1.5-2倍。由于这种厚度，需要根据需要进行焊后热处理。为了减少施工工序，需要进行CTOD试验，判断焊接接头的综合性能，是否可以免除焊后热处理。

结束语：

     总而言之，海洋石油平台钢结构焊接工艺要求高，施工作业质量达标与否关乎到平台整体安全性，因而，开展海洋石油平台钢结构焊接质量控制相关研究具有一定实际意义的随着海洋石油勘探和开发规模的逐渐扩大，在平台钢结构焊接工艺方面研究依然有较大提升空间，值得我们加以关注和积极探索。

        参考文献

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