有效焊接质量管理在海洋工程装备制造过程中的应用

有效焊接质量管理在海洋工程装备制造过程中的应用

刘晓菊

海洋石油工程股份有限公司 天津 300451

摘要：海洋工程装备是发展海洋经济的技术工具，提高这些装备的制造质量是先决条件。文章针对海洋工程装备的焊接质量问题进行研究，首先介绍了几种关键焊接技术，然后阐述了有效焊接质量管理措施，为设备制造管理工作提供参考。

关键词：海洋工程装备；制造过程；焊接技术；质量管理

2021年我国海洋生产总值首次突破9万亿元，较之2020年增长8.3%，可见海洋产业强劲恢复，发展潜力与韧性彰显[1]。海洋工程装备是海洋资源在勘探、开采、加工、储运、管理等环节使用的工程设备，它将新材料、新信息、新技术融合起来，是高新技术的综合体，具有投入高、产出高、风险高、附加值高的特点。这些装置在制造过程中，焊接工艺是一项基础而又重要的工艺，以下针对焊接质量管理工作进行探讨。

1．海洋工程装备制造中的关键焊接技术

1.1 大厚度钢板切割技术

大厚度钢板是海洋工程装备制造中常用的材料，切割技术要点包括：第一，切割火焰高度一般控制在20～30 cm，割嘴风线保持在高速、高压状态，以保证断面光洁。第二，增大进气管直径，选择大罐氧气或丙烷作为切割气体，控制好切割速度。第三，使用氧气切割，中心火焰的压力控制在0.2～0.5 MPa；使用丙烷切割，压力控制在0.05～0.1 MPa即可[2]。

1.2 高强钢焊接技术

以船舶、海工结构为例，高强钢材料应用广泛，焊接时首先要保证接头的韧性。以EQ70钢为例，焊接时很容易出现冷裂缝，原因在于快速加热、快速冷却导致钢材呈现出高强度、低塑性、低韧性的特点；冷却速度降低后，钢材呈现出低强度、高塑性、高韧性的特点。换言之，热量影响焊缝性能，焊接时只有保持适宜的冷却速度，才能在高强钢的强度、塑性、韧性之间找到平衡点，提高焊缝性能，避免冷裂缝产生。

1.3 复杂节点焊接技术

海洋工程结构以桁架、管状、立柱等结构为主，其焊接工艺较为复杂，尤其是受力构件，技术要点包括：第一，掌握整体结构特征，明确各个构件的安装顺序。第二，根据设计图纸和技术规范，确定接头坡口的角度，选择适宜的加工方法。第三，焊接前进行预热，控制好层间温度，焊接后及时热处理。

1.4 焊接变形控制技术

焊接作业中，还要注意材料局部残余应力引起的变形，变形控制方法包括：第一，建立焊接构件模型，输入参数进行模拟，然后利用焊接试验进行验证。第二，采用超声波技术进行检测，严格控制热量输入。第三，严格执行焊前预热、焊后处理，有效降低焊接残余应力。

2．有效焊接质量管理在海洋工程装备制造中的应用

海洋工程装备制造中，焊接是一项专业性较强的作业，质量管理主要从人员、设备、材料、工艺、环境五个方面入手，总结如下。

2.1 人员管理

第一，资质认证管理。焊接人员上岗作业，必须经过焊工资质认证，通过考核并颁发合格证。站在海工企业的角度，应结合发展现状和需求，为焊工建立资质档案，将电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等焊接工艺方法纳入资质认证体系；且焊工实际作业内容，要在认证书的核准范围以内。

第二，人员技能培训。焊工的技能水平高低，直接影响装备焊接质量，为了提高技能水平，必须落实技能培训活动。具体来看，培训内容应包括理论知识、实操技能、职业素养三个方面，旨在培养出复合型人才。海工企业要制定长期培训计划，投入充足的培训资源，例如焊接母材、辅料、设备等。培训讲师要具有扎实的理论知识和丰富的作业经验，提高教学培训的针对性，更好地实现人员培训目标。

第三，质量信息管理。信息时代，海洋工程装备焊接作业在质量管理上要实现信息化，满足可追溯性要求。为此，应建立质量信息管理系统，进一步完善焊工资质证书内容，一方面是焊工的基本信息，如性别、年龄、身份、资质认证等；另一方面是焊接作业的详细信息，如焊接工艺、母材类型、焊接位置等。利用质量信息管理系统对焊工进行统一管理、统一调配，提高管理效率和质量。

2.2 设备管理

工欲善其事，必先利其器。对焊接设备进行管理，直接关乎到设备的性能、稳定性，影响最终的焊接作业质量。首先在焊接作业前，对设备进行检查调试，建立定期检查制度，确保设备处于最佳工况。其次是做好设备的保养维修工作，正确、及时保养才能保证设备的性能，及时发现故障和问题，并采取有效措施方法消除故障、解决问题，为后续设备的使用打下基础。然后建立设备操作规程，将设备管理责任落实到每一个焊工身上，即一人一机负责制，重点关注设备的机械系统和电气系统[3]。最后建立设备档案，在档案材料中记录设备的基本信息、焊接作业工况，为故障处理、检查验收等提供数据支持。

2.3 材料管理

材料管理主要是焊接母材和焊气、焊条等辅料，应严格把好材料的质量关。第一，母材与辅料进场时进行质量检查，看型号、规格、数量、性能等指标是否符合要求，不合格的产品返厂处理。第二，材料采购、进场检验、堆放保管、入库出库等各个环节，均要制定质量控制程序，明确专门的责任人。第三，材料的技术、接收和使用要求，均要通过焊接工程师的认证，签署放行单后交由仓管人员，确保母材和辅料可用于焊接作业中。第四，根据海洋工程装备的制造需求，来编制材料采购单、领用单，既保证焊接作业的连续性，又能降低库存成本，提高海工企业的经济效益。

2.4 工艺管理

工艺管理是焊接质量管理的一个关键内容，焊接工艺方法是否合理、严谨，直接影响最终的焊接质量[4]。对于焊接工艺的管理可从以下几个方面入手：第一，编制焊接工艺规程、焊接工艺评定书等文件，指导焊接作业开展，它是综合焊接作业条件、国家或行业标准、实际工作经验等形成的，是保证焊接质量的基石。第二，为提高焊接工艺的严谨性，焊接作业中应进行监督，看是否执行工艺规范；需要改变流程或技术参数时，必须申请手续，经主管部门审批后才能执行。第三，焊接工艺评定，能反映出焊接作业质量高低，通过评定让焊工了解自身工作中的优点，明确存在的问题不足，以便在后续作业中予以改进，实现焊接效率和质量持续性提升。

2.5 环境管理

焊接作业在特定的环境中完成，环境也是影响焊接质量的重要因素。海洋工程装备焊接时，通常是在室外露天环境下进行，需要考虑温度、湿度、天气等因素的干扰。为此，控制环境因素相对简单，如果风力超过4级，环境空气相对湿度＞90%，或出现雨雪大雾等天气，此时应暂停焊接作业。如果为了追赶工期，面对不良天气应先做好防护措施，评估环境安全性之后再进行焊接作业。例如：环境温度过低，应对构件预热处理，然后才能进行焊接。

3．结语

综上所述，提高海洋工程装备的制造质量，是发展海洋经济的基础保障。文章从人员、设备、材料、工艺、环境五个方面，总结了装备焊接质量管理措施，希望为实际生产作业提供参考，推动海工企业健康发展。

参考文献：

[1] 宋洪波,王政严,王全伟,等.海洋工程装备制造过程中焊接质量管理[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(17):41-42.

[2] 刘占先.铝合金材料在船舶与海洋工程装备中的应用[J].船舶物资与市场,2021,29(06):47-48.

[3] 朱映,赵佳宁.高效焊接工艺在海洋工程装备制造业的推广应用[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(11):164-165.

[4] 肖明颖,王琪晨,陈增铎,等.KTIG焊接单面焊双面成型工艺及其在海洋工程装备制造领域的应用[J].电焊机,2020,50(8):22-26,136-137.