海洋工程焊接质量检测与缺陷控制方法研究

海洋工程焊接质量检测与缺陷控制方法研究

张国平，袁中龙，吴效宾，葛超，张京华

海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520

摘  要：随着海洋工程建设的快速发展，焊接作为关键连接技术，其质量直接关系到海洋工程结构的安全与可靠性。本文首先概述了海洋工程焊接质量检测的重要性，接着详细分析了常见的焊接缺陷类型及其成因。在此基础上，本文探讨了多种焊接质量检测方法和缺陷控制技术，包括无损检测技术的应用、焊接过程监控与参数优化等。最后，本文总结了当前研究的不足，并对未来研究方向进行了展望。

关键词：海洋工程；焊接质量；质量检测

引  言：随着人类对海洋资源的深入开发，海洋工程建设日益受到重视。焊接作为海洋工程中的重要连接技术，其质量直接关系到整个工程的安全性和可靠性。因此，对海洋工程焊接质量进行检测与缺陷控制具有十分重要的意义。本文旨在探讨海洋工程焊接质量检测与缺陷控制的方法，为海洋工程建设提供技术支持。

一、海洋工程焊接质量检测的重要性

（一）焊接质量对海洋工程安全性的影响

结构强度保障焊接质量直接影响海洋工程结构的强度。优质的焊接能够确保结构部件之间的连接牢固，从而承受海洋环境中复杂的力学载荷，如风浪、潮汐等。一旦焊接质量出现问题，如焊接不牢固、存在裂纹等，将导致结构强度下降，甚至引发结构失效，严重威胁海洋工程的安全。密封性要求海洋工程中的许多结构需要具有良好的密封性，以防止海水渗入导致腐蚀、设备故障等问题。焊接是实现密封性的关键步骤，只有高质量的焊接才能保证结构部件之间的紧密结合，从而满足密封性要求。若焊接质量不佳，将导致结构部件之间出现缝隙，引发海水渗入，影响工程的正常使用。耐久性提升海洋环境恶劣，腐蚀、冲刷等自然因素会对工程结构造成损害。优质的焊接能够确保结构部件之间的连接牢固，减少因腐蚀、冲刷等因素导致的结构损伤。

（二）焊接缺陷的危害与分类

焊接缺陷的危害焊接缺陷是焊接过程中产生的质量问题，如气孔、夹杂、裂纹、未熔合等。这些缺陷不仅影响焊接质量，还可能对海洋工程的安全性和稳定性造成严重威胁。例如，气孔和夹杂可能导致结构强度下降，裂纹可能导致结构断裂，未熔合则可能导致结构部件之间的连接不牢固。这些缺陷的存在将增加海洋工程在使用过程中发生事故的风险。焊接缺陷的分类根据缺陷的性质和位置，焊接缺陷可分为内部缺陷和外部缺陷。内部缺陷如气孔、夹杂、裂纹等，通常难以直接观察，需要通过无损检测等手段进行检测。外部缺陷如咬边、焊瘤、弧坑等，则可以直接观察到。不同类型的缺陷对焊接质量的影响程度不同，需要根据具体情况采取相应的措施进行修复或控制。

二、常见的焊接缺陷类型及其成因

（一）气孔与夹杂

气孔是指在焊接过程中，由于熔池中气体的存在，在焊缝凝固时未能及时逸出而形成的空洞。夹杂则是指焊接过程中，由于焊接材料、焊丝或焊接区域的不洁净，导致异物被带入焊缝中。气孔与夹杂的成因主要有焊接材料或焊丝表面不洁净，存在油污、水分等杂质，这些杂质在焊接过程中被带入熔池，形成气孔或夹杂。焊接环境不佳，如空气湿度大、有风等，导致焊接区域受到污染，增加气孔和夹杂的风险。焊接参数设置不当，如焊接电流、电压、焊接速度等参数不匹配，导致熔池温度不稳定，气体无法充分逸出，形成气孔。为了减少气孔与夹杂的产生，需要采取确保焊接材料、焊丝和焊接区域的清洁，避免油污、水分等杂质的污染。在良好的焊接环境下进行焊接作业，减少环境因素对焊接质量的影响。合理设置焊接参数，确保熔池温度稳定，气体能够充分逸出。

（二）裂纹

裂纹是焊接过程中最危险的缺陷之一，它可能导致焊缝在受到外力作用时发生断裂。裂纹的类型多种多样，包括热裂纹、冷裂纹等。裂纹的成因主要有焊接材料中的化学成分不均匀，如碳、硫、磷等元素含量过高，容易导致焊缝产生裂纹。焊接过程中的应力集中，如焊接速度过快、焊接顺序不当等，导致焊缝受到过大的应力作用，从而产生裂纹。焊接温度控制不当，如焊接温度过高或过低，都可能导致焊缝产生裂纹。为了减少裂纹的产生，需要采取选用化学成分均匀的焊接材料，避免使用劣质材料。合理控制焊接速度和焊接顺序，减少应力集中。严格控制焊接温度，确保焊接质量。

（三）未熔合与未焊透

未熔合是指焊缝金属与母材之间或焊缝层与层之间未完全熔化结合的现象；未焊透则是指焊缝金属未完全熔化母材，焊缝金属没有进入接头根部的现象。未熔合与未焊透的成因主要有焊接电流、电压或焊接速度设置不当，导致熔池温度过低或熔深不够。坡口设计不合理，如坡口角度过小、间隙不足等，导致熔池无法充分填充。焊接操作不当，如焊接角度不正确、焊接速度不均匀等，导致熔池流动不畅，形成未熔合或未焊透。为了减少未熔合与未焊透的产生，需要采取合理设置焊接参数，确保熔池温度和熔深满足要求。合理设计坡口形状和尺寸，确保熔池能够充分填充。提高焊接操作技能水平，确保焊接操作规范、稳定。

三、焊接质量检测方法与缺陷控制技术

（一）无损检测技术的应用

无损检测技术是焊接质量检测中不可或缺的一部分，它能够在不破坏被检测对象的前提下，对焊接质量进行评估。以下是几种常见的无损检测技术及其应用：超声波检测超声波检测利用超声波在材料中的传播特性，通过接收反射波来评估焊接质量。它适用于检测焊缝内部的缺陷，如气孔、夹杂、裂纹等。超声波检测具有操作简便、检测速度快、灵敏度高等优点。射线检测射线检测利用射线（如X射线或γ射线）在材料中的穿透能力，通过接收透射射线来评估焊接质量。射线检测能够清晰地显示焊缝内部的缺陷情况，特别适用于检测厚板焊接。然而，射线检测对人体有一定的辐射危害，需要采取相应的防护措施。磁粉检测磁粉检测主要适用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测。通过在被检测对象表面施加磁场，利用磁粉在缺陷处形成的磁痕来评估焊接质量。磁粉检测具有设备简单、操作方便、成本低廉等优点。无损检测技术的应用，使得焊接质量检测更加精准、高效。在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的无损检测技术，以确保焊接质量的可靠评估。

（二）焊接过程监控与参数优化

焊接过程监控与参数优化是焊接缺陷控制的关键环节。通过对焊接过程的实时监控和参数的优化调整，可以有效减少焊接缺陷的产生。以下是几个方面的具体做法：实时监控焊接过程通过安装传感器等设备，对焊接过程中的电流、电压、焊接速度等参数进行实时监控，确保焊接过程稳定可靠。优化焊接参数根据焊接材料的特性和焊接工艺要求，合理设置焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，以确保焊缝质量和焊接效率。焊接工艺评定对焊接工艺进行评定，确保焊接工艺符合相关标准和要求，避免因工艺问题导致的焊接缺陷。通过焊接过程监控与参数优化，可以实现对焊接质量的全面控制，提高焊接质量的稳定性和可靠性。

结语：海洋工程焊接质量检测与缺陷控制是确保海洋工程安全、可靠的关键环节。随着科技的不断进步，无损检测技术、焊接过程监控与参数优化等技术在焊接质量检测与缺陷控制中发挥着越来越重要的作用。

参考文献：

[1]赵士桥,王宇.海洋工程钢结构自动化焊接技术探析[J].中国设备工程,2024,(08):190-192.

[2]于皓,郑纯亮,许磊,等.海洋石油工程焊接模拟技术的现状与发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2024,44(07):190-192.

[3]赵金楼,成俊会,岳晓东.基于贝叶斯网络的海洋工程装备故障诊断模型[J].哈尔滨工程大学学报,2014,35(10):1288-1293.