隨著能源需求的日益增長(zhǎng)，人們將目光逐漸轉(zhuǎn)向了海洋資源的開發(fā)。焊接技術(shù)作為海洋工程建造的重要組成部分也受到了廣泛關(guān)注。關(guān)鍵焊技術(shù)對(duì)提升海工建造整體質(zhì)量有著積極的促進(jìn)作用。基于此，研究關(guān)鍵焊接技術(shù)對(duì)自升式、半潛式、張力腿、立柱式鉆井平臺(tái)以及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船等海洋工程建造質(zhì)量的提升具有重要意義，本文對(duì)高強(qiáng)鋼、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)、高壓管線的焊接技術(shù)以及大厚度鋼板切割技術(shù)進(jìn)行了深入分析，以供參考。

　　1 關(guān)鍵焊接技術(shù)對(duì)海工建造技術(shù)起到的作用

　　1.1 對(duì)自升式鉆井平臺(tái)技術(shù)的作用

　　自升式鉆井平臺(tái)主要由樁腿、平臺(tái)結(jié)構(gòu)以及升降機(jī)所組成，其中平臺(tái)結(jié)構(gòu)的主船體部分是一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，由平臺(tái)結(jié)構(gòu)、樁腿及升降機(jī)構(gòu)組成，其中自升式鉆井平臺(tái)的主船體部分是一個(gè)不透水的密閉結(jié)構(gòu)，主船體部分一方面可以對(duì)機(jī)械設(shè)備起到承載作用，另一方面實(shí)現(xiàn)鉆井采油的功能。自升式鉆井平臺(tái)可以根據(jù)海平面位置不同進(jìn)行自動(dòng)升降且具有良好的穩(wěn)定性，而且該平臺(tái)的造價(jià)相對(duì)較低[1].

　　但是，其也有自身作業(yè)環(huán)境方面的缺陷，該平臺(tái)無法在較深海域進(jìn)行鉆井采油工作，這主要是其樁腿長(zhǎng)度限制所決定的。海工建造過程中，關(guān)鍵焊接技術(shù)可以行之有效的處理自升式鉆井平臺(tái)高強(qiáng)度下料方面的問題、也可以有效幫助解決自升式鉆井平臺(tái)控制升降裝置的升降管抵抗機(jī)械疲勞等問題。

　　1.2 對(duì)半潛式鉆井平臺(tái)技術(shù)的作用

　　半潛式鉆井平臺(tái)由起支撐和連接作用的立柱、讓平臺(tái)具備浮力的浮體等多個(gè)部分組成。半潛式鉆井平臺(tái)的立柱露在海面以上，直接面對(duì)海面環(huán)境的變化，而浮體大部分浸沒在水下，這樣使得半潛式鉆井平臺(tái)可以抵御惡劣的作業(yè)環(huán)境。基于半潛式鉆井平臺(tái)的特點(diǎn)，其設(shè)備材料多選用低合金高強(qiáng)度鋼，目的是降低平臺(tái)自重的同時(shí)提升平臺(tái)載荷能力，繼而為平臺(tái)施工作業(yè)提供便利。關(guān)鍵焊接技術(shù)對(duì)抑制半潛式鉆井平臺(tái)焊接質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生有較好的促進(jìn)作用，特別是對(duì)強(qiáng)化焊接接頭和提高焊接位置抵抗疲勞能力等方面有較大促進(jìn)作用。

　　1.3 對(duì)張力腿平臺(tái)技術(shù)的作用

　　張力腿平臺(tái)可以在較深海中使用，可以垂直系泊。張力腿平臺(tái)原理是利用半順應(yīng)、半剛性的平臺(tái)產(chǎn)生遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)自重的浮力來抵消預(yù)張力，為平臺(tái)提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境。此外，張力腿平臺(tái)因特殊的直立浮筒結(jié)構(gòu)也為其增加了良好的運(yùn)動(dòng)性能。高強(qiáng)度鋼在張力腿平臺(tái)結(jié)構(gòu)中充分發(fā)揮其強(qiáng)度的前提是關(guān)鍵焊接技術(shù)的正確應(yīng)用。

　　1.4 對(duì)深吃水立柱式平臺(tái)的作用

　　深吃水立柱式平臺(tái)由上部組塊、柱式浮體、系泊纜、頂部浮筒式井口立管、懸鏈?zhǔn)搅⒐芎蜆痘�礎(chǔ)構(gòu)成，因該平臺(tái)的重心水平線比浮力水平線要低，所以該平臺(tái)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，外界環(huán)境不容易干擾到平臺(tái)作業(yè)。深吃水立柱式平臺(tái)的錨泊系統(tǒng)位置處于海洋底部，可以很好的穩(wěn)定平臺(tái)，避免因平臺(tái)設(shè)備重力振動(dòng)或者作業(yè)外部環(huán)境的影響而產(chǎn)生縱搖現(xiàn)象。關(guān)鍵焊接技術(shù)可以有效增強(qiáng)深吃水立柱式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力。

　　1.5 對(duì)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船的作用

　　海洋石油的采油系統(tǒng)在井口平臺(tái)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船的相互配合下得到了進(jìn)一步的完善，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船具有移動(dòng)便捷、循環(huán)使用以及可深水作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，且具有抵抗惡劣作業(yè)環(huán)節(jié)的能力。關(guān)鍵焊接技術(shù)在低溫焊接接頭中所起到的作用可明顯改善浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船焊接接頭的斷裂韌性，對(duì)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油船焊接質(zhì)量起到了至關(guān)重要作用。

　　2 海洋工程制造中的關(guān)鍵焊接技術(shù)分析

　　2.1 高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)

　　低合金高強(qiáng)剛在海工建造過程中使用的頻率較高，而韌性指標(biāo)是低合金高強(qiáng)剛焊接接頭質(zhì)量控制的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，所以韌性的控制是低合金高強(qiáng)剛焊接的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。低合金高強(qiáng)鋼在焊接過程中容易出現(xiàn)焊接冷裂縫的缺陷，究其原因是焊接過程中的快速加熱和快速冷卻所造成的，再加上熱影響區(qū)強(qiáng)度高、塑性和韌性都較差。焊接過程的加熱速度或者冷卻速度要給予科學(xué)合理的控制，如果加熱速度控制的過快，會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬?gòu)?qiáng)度高韌性低;如果冷卻速度控制的過快，會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬?gòu)?qiáng)度低韌性高。所以，只有將加熱速度或者冷卻速度控制在合理范圍內(nèi)，才會(huì)使得焊縫金屬?gòu)?qiáng)度和韌性趨向平衡，使得其質(zhì)量都符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。在海工建造焊接過程中，要對(duì)熱輸入作用給予足夠的重視，因熱輸入作用對(duì)焊縫效果的影響較大，所以，在焊接過程中要科學(xué)確定熱輸入點(diǎn)來加強(qiáng)焊縫性能。此外，海工建造焊接過程要遵循質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，反復(fù)實(shí)踐并靈活運(yùn)用焊接工藝。

　　2.2 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的焊接技術(shù)

　　海工裝備結(jié)構(gòu)主要有各類型的立柱和管子等組成，特別是像立柱、橫撐等受力構(gòu)件的焊接接頭復(fù)雜程度極高，再對(duì)此類焊接難度極高的構(gòu)件進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，要對(duì)焊接各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有序把控，特別是不同結(jié)構(gòu)的先后順序一定不能錯(cuò)，要明確接頭的切割方式和坡口角度，根據(jù)構(gòu)件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇相匹配的焊接技術(shù)。此外，要將焊接作業(yè)的前期預(yù)熱的溫控工作把握好，為全面焊接作業(yè)打好夯實(shí)基礎(chǔ)。

　　2.3 焊接變形殘余應(yīng)力的控制技術(shù)

　　在控制焊接變形和焊接殘余應(yīng)力控制方面需要用可靠數(shù)據(jù)來說話，需要用實(shí)際數(shù)據(jù)來解決問題，需要三維建模來模擬運(yùn)算。所以，要經(jīng)過一定量的試驗(yàn)來搜集主要結(jié)構(gòu)的數(shù)值。在解決焊接變形和焊接殘余應(yīng)力所帶來的問題時(shí)，要盡可能將超聲波沖擊效應(yīng)充分發(fā)揮，通過超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊趾重熔，繼而有效調(diào)控焊接線的能力分布，此外要做好焊趾打磨工作，焊接前與焊接后要對(duì)熱處理環(huán)節(jié)給予足夠的重視，盡量避免焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

　　2.4 大厚度鋼板切割技術(shù)

　　因低合金高強(qiáng)度鋼在海工建造中使用較為頻繁，但低合金高強(qiáng)度鋼通常是具有一定厚度的，所以在使用過程中不需要對(duì)其進(jìn)行深度加工，只需要按照規(guī)范要求進(jìn)行切割即可使用。

　　在進(jìn)行大厚度鋼板切割作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格控制火焰高度，將火焰高度控制在0.3 m以內(nèi)為宜，在控制火焰高度的同時(shí)要把控好切割嘴的風(fēng)向。為了保證大厚度鋼板切割斷面的光滑性和平整性，可以采用高壓或者高速的方式來進(jìn)行控制。此外，因大厚度鋼板自重較大，如果從一頭切割勢(shì)必會(huì)因局部受力過大而產(chǎn)生鋼板變形，所以，應(yīng)采用雙頭對(duì)稱切割工藝來進(jìn)行切割作業(yè)，目的就是為了保持鋼板固定的形狀。與此同時(shí)，大厚度鋼板切割過程中要合理確定減壓器割具，必要時(shí)可以選擇液氧助燃來協(xié)助切割作業(yè)的順利進(jìn)行。如果采用丙烷或者氧氣來進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，要注意調(diào)整切割速度，避免切割速度過快造成鋼板斷面不光滑平順的現(xiàn)象發(fā)生。

　　3 結(jié)語

　　海工裝備建造是海洋工程中重要的一環(huán)，海工裝備建造的發(fā)展離不開核心技術(shù)的進(jìn)步，所以海工企業(yè)要在研發(fā)方面投入大量的人力物力，對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行不斷升級(jí)的同時(shí)，也要牢牢掌握住自己的核心技術(shù)，提升海工建造核心部件的性能，對(duì)海洋工程實(shí)踐過程中遇到的難點(diǎn)和重點(diǎn)問題進(jìn)行合理解決，并從解決問題的過程中探索核心技術(shù)升級(jí)改造的基本思路，掌握自主創(chuàng)新權(quán)利。鼓勵(lì)企業(yè)焊接工程師和一線焊接作業(yè)人員對(duì)焊接關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，提出更加科學(xué)合理的焊接工藝，在保障焊接質(zhì)量的前提下，降低海工建造焊接作業(yè)成本，促進(jìn)海工裝備建造行業(yè)蓬勃發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]彭濤，林忠欽，楊建民海洋工程裝備建造設(shè)備發(fā)展淺探[J]中國(guó)工程科學(xué)， 2016(04)：109-112.

　　[2]李曉東焊接自動(dòng)化技術(shù)在石油鉆采設(shè)備制造中的應(yīng)用服[J]化工設(shè)計(jì)通訊， 2021(02)：17- 18+64.

　　[3]李風(fēng)波，潘川，楊文華，等海洋工程用高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].金屬加工(熱加工) , 2021(08)：35-38.

　　《海洋工程建造關(guān)鍵焊接技術(shù)探究》來源：《中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》，作者：宋家鑫,楊紅升,宋洪波