摘 要：隨著科技手段的進(jìn)步，人類對自然資源的開發(fā)也更加深入。海洋由于蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，也成為人類開發(fā)的重點(diǎn)對象。而海洋工程是實(shí)現(xiàn)海洋資源利用與生態(tài)保護(hù)的重要手段，不斷發(fā)掘著人類生存與發(fā)展的潛力。本文將以超大型海洋結(jié)構(gòu)鋼為主，論述其焊接質(zhì)量與檢驗(yàn)的相關(guān)事宜，助力海洋工程有效開展。

　　關(guān)鍵詞：超大型;海洋鋼結(jié)構(gòu);焊接質(zhì)量

　　人類的高強(qiáng)度開發(fā)促使陸地上的油氣資源儲量不斷減少，漸漸無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。為了保證油氣資源的穩(wěn)定供應(yīng)，很多企業(yè)將開采目標(biāo)轉(zhuǎn)移到海洋中。超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)對海洋油氣資源的開采有著極大影響，也是海洋石油化工生產(chǎn)的重要組成部分。但由于海水的作用，超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)在這種環(huán)境下極易受到侵蝕，本身的穩(wěn)定性得不到保證，很難適應(yīng)海洋油氣資源開采工作的要求。針對這種情況，相關(guān)工作人員在超大型海洋鋼生產(chǎn)中更要注重焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)和控制，提高超大型海洋鋼的耐久度，為海洋資源開發(fā)服務(wù)。

　　1 超大型海洋鋼的結(jié)構(gòu)分析

　　要想從根本上對超大型海洋鋼的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)和控制，就必須先了解它的基本結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，工作人員才能清晰地明確工作目標(biāo)，方便工作的順利進(jìn)行。

　　一般來說，超大型海洋鋼的建設(shè)會采用低合金鋼與低碳鋼。在海洋開發(fā)活動之前，有關(guān)人員都會對海洋環(huán)境進(jìn)行考察，初步了解活動對鋼材的實(shí)際要求，選擇符合需要的鋼結(jié)構(gòu)。海上資源開采活動通常要借助鉆進(jìn)平臺來實(shí)現(xiàn)，而這些平臺既需要穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)來固定，也需要超大型鋼結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)開采深度。這樣一來，鋼結(jié)構(gòu)在活動中的受力程度不斷變化，極易造成鋼材的損傷，影響活動的安全開展。根據(jù)不同要求，超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)被劃分為許多等級，鋼材厚度也不盡相同。在使用超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，必須結(jié)合實(shí)際情況，具體分析，發(fā)揮其在開發(fā)活動中的最大效用。

　　2 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)與控制要點(diǎn)

　　首先，冷裂紋是超大型海洋鋼生產(chǎn)過程中極容易出現(xiàn)的問題，也是超大型鋼結(jié)構(gòu)最常見的質(zhì)量問題。如果在焊接時(shí)不能把握好溫度，并且使其降到一定程度，冷裂紋就會出現(xiàn)。可想而知，這對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是非常不利的，甚至威脅著開發(fā)活動中的人員安全。因此，工作人員在對超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，必須預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生。工作人員可以先對整個(gè)流程有個(gè)大體把握，構(gòu)建靈活的冷卻機(jī)制，方便溫度的調(diào)節(jié)控制。同時(shí)，可以通過加裝焊絲控制這一個(gè)過程中需要的水分。對氫含量進(jìn)行監(jiān)控，也利于及時(shí)采取應(yīng)對問題的措施。只要建立合理的冷裂紋預(yù)防機(jī)制，就能極大減少冷裂紋的出現(xiàn)，從而生產(chǎn)出質(zhì)量高的超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)。

　　其次，由于超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)較多，金屬疲勞的狀況也很常見。節(jié)點(diǎn)處用力過于集中帶來的金屬疲勞影響著超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此，工作人員在進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)與控制工作時(shí)尤其要注意這點(diǎn)。工作人員可在節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行打磨，提高銜合度。同時(shí)，工作人員應(yīng)提前規(guī)劃好工作，確定打磨輪廓和方向，最好能時(shí)節(jié)點(diǎn)在打磨中呈凹形，提高其受力程度。最終通過對金屬疲勞的控制和檢驗(yàn)，提高超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力，進(jìn)而提高整體質(zhì)量。

　　3 超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)與控制措施

　　3.1 利用現(xiàn)代科技進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)與控制

　　可以說，如今超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)在海洋資源開采活動中的廣泛使用離不開科技的發(fā)展。同樣，科學(xué)技術(shù)也能推動超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制，射線探傷檢驗(yàn)，TOFD檢驗(yàn)技術(shù)，PAUT檢驗(yàn)技術(shù)和三維坐標(biāo)尺寸控制技術(shù)都是比較合適的。

　　射線探傷檢驗(yàn)是焊接質(zhì)量檢驗(yàn)最基本的方法，它是利用射線的穿透性將焊接縫隙中的缺陷和不足投映到射線底片上，比較直觀。在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量檢測中，它主要用于發(fā)現(xiàn)焊接縫隙內(nèi)部氣孔，殘?jiān)土鸭y等問題，能夠滿足這一工作的基本需求。

　　TOFD檢驗(yàn)技術(shù)，就是超聲波衍射時(shí)差法，是利用一收一發(fā)過程中產(chǎn)生的衍射能量，對缺陷進(jìn)行檢測和定位。TOFD檢驗(yàn)技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的，因而它的檢測速度極快，幾乎是傳統(tǒng)技術(shù)的十倍，能夠節(jié)省大量的人力和時(shí)間，為項(xiàng)目完成提供時(shí)間保障，打破壁厚限制的能力也很大程度上提高了檢驗(yàn)效率。另外，TOFD檢驗(yàn)技術(shù)的檢測范圍很廣，加上較高的缺陷檢出率和低誤判率，能夠比較全面地檢測出超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中存在的質(zhì)量問題。加之它是用數(shù)字化的方式對對象進(jìn)行檢測，可以將得到的數(shù)據(jù)結(jié)果永久保存下來，與之后的檢測數(shù)據(jù)作對照。目前來看，此項(xiàng)技術(shù)的使用較為廣泛，很多國家都對其制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。其中，最具權(quán)威性的當(dāng)屬英國標(biāo)準(zhǔn)化委員會所制定的《用于缺陷檢測、定位和定量的超聲波衍射時(shí)差法的校準(zhǔn)和設(shè)置指南》，美國試驗(yàn)與材料協(xié)會也有自己的標(biāo)準(zhǔn)。不同國家的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上具有一致性，只是具體的細(xì)節(jié)內(nèi)容不同，更符合本國實(shí)際情況而已。在這些標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范下，TOFD檢驗(yàn)技術(shù)勢必會得到更合理的應(yīng)用。

　　PAUT檢驗(yàn)技術(shù)是指相控陣技術(shù)，最早應(yīng)用在醫(yī)學(xué)和軍事領(lǐng)域。但隨著實(shí)踐的發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于核工業(yè)與航空領(lǐng)域。PAUT檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)際上是一套超聲波圖像采集實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，為超聲波檢測數(shù)據(jù)分析提供所需材料。檢驗(yàn)初期，筆者設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)檢測方法與此技術(shù)的對比試驗(yàn)，對其準(zhǔn)確性有了大體的了解。為了保證數(shù)據(jù)的有效性，筆者盡可能還原現(xiàn)實(shí)場景。結(jié)果表明，PAUT技術(shù)能夠很好地保障實(shí)踐活動的質(zhì)量和進(jìn)度。在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)過程中，由于極高的缺陷檢測率和檢測精度，較短的檢測時(shí)間，該技術(shù)完全可以替代傳統(tǒng)的射線探傷RT作業(yè)。此外，檢測過程安全無輻射，允許多項(xiàng)工作同時(shí)開展也是它的優(yōu)勢所在。

　　前三個(gè)都是質(zhì)量檢測方面，最后一個(gè)筆者就來介紹負(fù)責(zé)控制的三維坐標(biāo)網(wǎng)尺寸控制技術(shù)。在超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，需要用到許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的散片。這些散片在節(jié)點(diǎn)處銜接，即使出現(xiàn)一點(diǎn)微小的偏差也會帶來極大的影響。這種情況下，如何將它們很好地連接起來成為這項(xiàng)工作必須面臨的難題。三維坐標(biāo)網(wǎng)尺寸控制能夠總體上控制大型鋼結(jié)構(gòu)的尺寸，使其滿足整個(gè)施工過程的需要。工作人員可以根據(jù)施工方案安排控制站點(diǎn)的布局，建立匹配的三維坐標(biāo)網(wǎng)控制模型，利用坐標(biāo)值測量超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)中各位置存在的偏差，進(jìn)而指導(dǎo)場地施工活動。這種控制方法，將原來的單一測量轉(zhuǎn)變?yōu)檎w測量。在一個(gè)整體中，很容易通過測量數(shù)據(jù)間的矛盾判斷出錯(cuò)的地方。筆者使用CAD軟件建立立體模型，采用與現(xiàn)實(shí)活動相同的坐標(biāo)，盡可能還原最為真實(shí)的場景，將實(shí)際測量出的坐標(biāo)與理論坐標(biāo)對比發(fā)現(xiàn)，只要在(x，y，z)三個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)節(jié)，就能全面高效地達(dá)到控制目的。三維坐標(biāo)網(wǎng)尺寸控制彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測量方法的不足，具有不可替代的優(yōu)勢，可以說是控制方法的一種革新，很多國家都將其作為大型鋼結(jié)構(gòu)的重要控制方法。可想而知，把這種技術(shù)運(yùn)用到超大型海洋鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中，也必將是有效的推動因素。

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