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摘要：随着国内经济迅速发展，我国对资源的需求量也日益增加。近几十年来，我国在陆地开采的资源也已经达到了一定的程度，陆地资源开始逐年递减，且不再能满足工业、经济的需求。我国海域充足，海洋又蕴含着丰富的资源。为了满足经济发展的资源需求，我国开始大力建设海洋工程。而海洋工程中的钢结构焊接是急于解决的主要问题。本文主要分析了海洋平台内现用的高强钢成分、类型以及焊接性。并在此基础上介绍了一些海洋钢结构的焊接方法，提出了发展海洋工程钢结构焊接的策略。
关键词：海洋工程；钢结构；焊接现状
中图分类号：TU973+.13 文献标识码：A 文章编号：
在世界范围内，几乎有70%以上的油气资源储藏于海洋内。海洋面积浩瀚广阔，有极大的开采前景和价值。据目前探查海洋油气资源的资料显示，海洋内的油气资源有80%以上在500m水深的范围内。由于资源丰富，世界各国都建立了开采海洋油气资源的设备，即海洋平台。建设海洋平台需要性能很高的钢结构。由于海水具有极强的腐蚀性，因此海洋平台所使用的钢结构要有耐腐蚀的性能。为了保持稳固，钢结构要具有高韧性、高强度、良好的焊接和抗层状撕裂性能。随着我国科技的发展和国力的增强，我国开采海洋油气已经渐渐从大陆架转移到了深海区域，这将需要性能更高的钢结构。合理的钢结构焊接技术，不但可以稳固海洋平台，而且还能够提高平台建造和运行的效率。
1海洋工程钢结构的特性和成分
1.1海洋工程钢结构的特性
海洋工程中最主要的就是海洋平台，它是一种超大型的焊接钢结构。平台之上有着数百吨的钻井设备和平台，用于开发海洋资源。海洋多变、复杂，时常因为台风的影响出现巨大的海浪，波及海洋平台。因此，海洋平台需要具有高强度、高抗层状撕裂、低温韧性和耐腐蚀性的钢结构。
随着国际上开采深海油气资源技术的不断发展，我国原本所使用的420MPa级平台用钢已经不能适应于深海开发。这就促使我国需要更高强度的平台用钢。如今，我国3000m深水钻井平台用钢已经达到了700MPa的强度。而由于大型化海洋平台需要更多的设备，因此也使得平台用钢逐渐的增加了厚度。如今的钢结构厚度多为215mm。面对海浪的拍打和席卷，平台用钢需要符合标准的抗层状撕裂性能。
海洋平台建造技术的逐步提高，开采油气资源也扩大了区域范围。一些海洋平台转移到了油气资源丰富但环境恶劣的海域，例如北极圈附近。这就需要平台用钢具有很好的低温韧性。 海洋平台长期伫立在海上，受到海水的侵蚀非常容易出现电化学腐蚀。电化学腐蚀会破坏结构材料，减少使用周期和寿命。海洋平台不能够像船舶一样可以返航保养和维修，因此，其钢材料需要具有极强的耐腐蚀性能。
1.2海洋工程钢结构的成分
海洋平台主要使用TMCP钢。TMCP技术生产的海洋平台钢的含碳量比较低，而且钢的焊接性很强。海洋平台钢的含碳量低，又会使得钢缺乏强度。在一般情况下，平台用钢会加入一些微合金，比如铌、钛、钒等。这些微合金可以沉淀强化，细化晶粒，使得钢板有着良好的韧性和足够的强度。如果需要增强抗层状撕裂的性能，就可以在冶金的过程中降低磷、硫元素和一些杂质。
2海洋工程用钢的焊接性
金属的焊接性是指金属是否可以通过焊接加工的方式，从而具备焊接接头的性能。金属的焊接性主要表现在两个方面，一是焊接加工金属，金属是否敏感于缺陷；二是焊接完毕后的接头是否能够可靠运行。
2.1焊接冷裂纹
海洋平台用钢多是TMCP钢，含碳量很少，而且其中还有不少的合金元素。合金元素会硬化焊接接头，出现焊接冷裂纹。
焊接的冷裂纹主要分为三种，即淬硬脆化裂纹、延迟裂纹和低塑性脆化裂纹。常讲的冷裂纹多是指延迟裂纹。延迟裂纹主要和接头含氢量、钢材淬硬组织、接头拘束应力有联系。对海洋平台的钢结构焊接时，这些钢都具有很大的厚度，因此焊接约束大。TMCP处理的钢母材中，氢以等轴铁素体为主要扩散路径，氢扩散至铁素体、渗碳体等的表面晶粒边上。热影响去内，氢会扩散至板条状贝氏体区的表面晶界上。焊缝中，氢扩散至针状铁素体的断晶边界上。焊接接头稍有缺陷，氢就会发生聚集扩散，引起钢焊接冷裂纹。
而海洋平台常使用的钢，含锰量高、含碳量低。由于严格控制磷、硫杂质，因此出现热裂纹的现象很少见。
2.2焊接热影响区HAZ韧性
HAZ韧性发生恶化主要是因为处于较大焊接能量下，HAZ晶粒发生粗化。几十年前，人们就已经开始关心海洋采油平台中使用高强度厚钢板来提高HAZ韧性。海洋平台钢结构经常用钛、来微合金化，而许多科学家都觉得铌、钒会损害HAZ韧性。而由此引发诸多的焊接HAZ韧性问题。而在海洋平台焊接钢的过程中，HAZ使用硬度已经相当的普遍。
3海洋工程钢结构焊接现状
3.1 焊接方法
目前我国大部分船厂，焊接海洋平台用钢的焊接方法有药芯焊丝气体保护焊、二氧化碳气体保护焊、手工电弧焊，有部分船厂使用埋弧焊。
3.2焊接材料
选择焊接材料，金属的焊接机械性能要和母材机械性能相接近，而且使用“等强匹配”的方法。强度级别高且大厚度的海洋平台所用钢，常使用“低强匹配”的方式。以保持整体机械优秀性能为前提，减少一定的强度，可以得到较不错的焊缝韧性。焊接焊条电弧焊，一般不使用TMCP海洋平台钢，因为会对延迟裂纹敏感性。常使用的是低氢焊条。海洋平台最常使用的钢材料，是药芯焊丝。它受到了混合气体保护，减少了气体飞溅的问题，也从而增强了焊接的使用效率。
4海洋工程钢结构焊接的发展策略
深海油气资源丰富，在未来的一段时间内，开发深海油气资源的前景还会不断的扩大。我国在海洋工程和平台的建造技术逐年有所提高，而海洋工程钢结构的焊接技术也会得到快速的发展。焊条电弧焊工艺技术和应用能力，都可以达到海洋平台钢的焊接要求。但焊条电弧焊的生产效率低，而且工作环境恶劣，对环境污染严重，不能够保证海洋平台的建造周期。药芯焊丝气体保护焊的焊接原理是将气体保护焊热输入集中，不但效率高，而且很容易取得实现。这是目前是船厂主要使用的焊接方法。而随着时代的变化，海洋平台用钢也需要不断的增加厚度。新型的埋弧焊技术和气电立焊技术不但可以提高生产率，而且能够有效的改变海洋平台用钢目前的焊接现状。海洋平台用钢多为大厚度钢板的焊接方式，而窄间隙的焊接办法可以集中能量，减少处理钢坡口的程序，这是海洋平台未来的主要钢焊接发展方向。复合焊接技术能够组合集中于所有各类的焊接办法的独特优点，有效的提高海洋工程钢结构的焊接效率。而船厂不断的普及自动化设备，一些新技术也可以利用于海洋工程钢结构的焊接，例如机器人焊接、激光焊接等。
结束语：
海洋工程钢结构焊接有着大厚度、高强度的特点，因此很难进行焊接。需要科学合理的焊接工艺来保障海洋工程钢结构焊接。而我国海洋工程钢结构焊接材料还没有达到标准水平，与国际先进的焊接材料还存在着差距，多数的优质焊接材料需要向国外进口。无论如何，海洋平台的建设，需要优质的钢结构焊接材料作为保障，这样才能稳定的采集海洋油气资源，提高效率。我国目前常用的钢结构焊接方法还是气体保护焊和埋弧焊技术，也开始渐渐的普及其他钢结构焊接技术。在不久的将来也将会普及激光焊接技术。
参考文献：
[1]丁兵.海洋工程钢结构焊缝超声波检测[J].中国海洋平台.2010，（3）.
[2]邹家仁，钱建民，李华其.海洋工程用钢的焊接技术现狀及发展[J].江苏船舶.2011，（3）.
[3]余立，苗张木，马涛，冷晓畅.海洋工程用钢疲劳寿命与CTOD值关系的研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版.2010，（2）.
[4]唐学生.海洋工程用钢需求现状及前景分析[J].船舶物资与市场.2010，（1）.
关键词：海洋工程；钢结构；焊接现状
中图分类号：TU973+.13 文献标识码：A 文章编号：
在世界范围内，几乎有70%以上的油气资源储藏于海洋内。海洋面积浩瀚广阔，有极大的开采前景和价值。据目前探查海洋油气资源的资料显示，海洋内的油气资源有80%以上在500m水深的范围内。由于资源丰富，世界各国都建立了开采海洋油气资源的设备，即海洋平台。建设海洋平台需要性能很高的钢结构。由于海水具有极强的腐蚀性，因此海洋平台所使用的钢结构要有耐腐蚀的性能。为了保持稳固，钢结构要具有高韧性、高强度、良好的焊接和抗层状撕裂性能。随着我国科技的发展和国力的增强，我国开采海洋油气已经渐渐从大陆架转移到了深海区域，这将需要性能更高的钢结构。合理的钢结构焊接技术，不但可以稳固海洋平台，而且还能够提高平台建造和运行的效率。
1海洋工程钢结构的特性和成分
1.1海洋工程钢结构的特性
海洋工程中最主要的就是海洋平台，它是一种超大型的焊接钢结构。平台之上有着数百吨的钻井设备和平台，用于开发海洋资源。海洋多变、复杂，时常因为台风的影响出现巨大的海浪，波及海洋平台。因此，海洋平台需要具有高强度、高抗层状撕裂、低温韧性和耐腐蚀性的钢结构。
随着国际上开采深海油气资源技术的不断发展，我国原本所使用的420MPa级平台用钢已经不能适应于深海开发。这就促使我国需要更高强度的平台用钢。如今，我国3000m深水钻井平台用钢已经达到了700MPa的强度。而由于大型化海洋平台需要更多的设备，因此也使得平台用钢逐渐的增加了厚度。如今的钢结构厚度多为215mm。面对海浪的拍打和席卷，平台用钢需要符合标准的抗层状撕裂性能。
海洋平台建造技术的逐步提高，开采油气资源也扩大了区域范围。一些海洋平台转移到了油气资源丰富但环境恶劣的海域，例如北极圈附近。这就需要平台用钢具有很好的低温韧性。 海洋平台长期伫立在海上，受到海水的侵蚀非常容易出现电化学腐蚀。电化学腐蚀会破坏结构材料，减少使用周期和寿命。海洋平台不能够像船舶一样可以返航保养和维修，因此，其钢材料需要具有极强的耐腐蚀性能。
1.2海洋工程钢结构的成分
海洋平台主要使用TMCP钢。TMCP技术生产的海洋平台钢的含碳量比较低，而且钢的焊接性很强。海洋平台钢的含碳量低，又会使得钢缺乏强度。在一般情况下，平台用钢会加入一些微合金，比如铌、钛、钒等。这些微合金可以沉淀强化，细化晶粒，使得钢板有着良好的韧性和足够的强度。如果需要增强抗层状撕裂的性能，就可以在冶金的过程中降低磷、硫元素和一些杂质。
2海洋工程用钢的焊接性
金属的焊接性是指金属是否可以通过焊接加工的方式，从而具备焊接接头的性能。金属的焊接性主要表现在两个方面，一是焊接加工金属，金属是否敏感于缺陷；二是焊接完毕后的接头是否能够可靠运行。
2.1焊接冷裂纹
海洋平台用钢多是TMCP钢，含碳量很少，而且其中还有不少的合金元素。合金元素会硬化焊接接头，出现焊接冷裂纹。
焊接的冷裂纹主要分为三种，即淬硬脆化裂纹、延迟裂纹和低塑性脆化裂纹。常讲的冷裂纹多是指延迟裂纹。延迟裂纹主要和接头含氢量、钢材淬硬组织、接头拘束应力有联系。对海洋平台的钢结构焊接时，这些钢都具有很大的厚度，因此焊接约束大。TMCP处理的钢母材中，氢以等轴铁素体为主要扩散路径，氢扩散至铁素体、渗碳体等的表面晶粒边上。热影响去内，氢会扩散至板条状贝氏体区的表面晶界上。焊缝中，氢扩散至针状铁素体的断晶边界上。焊接接头稍有缺陷，氢就会发生聚集扩散，引起钢焊接冷裂纹。
而海洋平台常使用的钢，含锰量高、含碳量低。由于严格控制磷、硫杂质，因此出现热裂纹的现象很少见。
2.2焊接热影响区HAZ韧性
HAZ韧性发生恶化主要是因为处于较大焊接能量下，HAZ晶粒发生粗化。几十年前，人们就已经开始关心海洋采油平台中使用高强度厚钢板来提高HAZ韧性。海洋平台钢结构经常用钛、来微合金化，而许多科学家都觉得铌、钒会损害HAZ韧性。而由此引发诸多的焊接HAZ韧性问题。而在海洋平台焊接钢的过程中，HAZ使用硬度已经相当的普遍。
3海洋工程钢结构焊接现状
3.1 焊接方法
目前我国大部分船厂，焊接海洋平台用钢的焊接方法有药芯焊丝气体保护焊、二氧化碳气体保护焊、手工电弧焊，有部分船厂使用埋弧焊。
3.2焊接材料
选择焊接材料，金属的焊接机械性能要和母材机械性能相接近，而且使用“等强匹配”的方法。强度级别高且大厚度的海洋平台所用钢，常使用“低强匹配”的方式。以保持整体机械优秀性能为前提，减少一定的强度，可以得到较不错的焊缝韧性。焊接焊条电弧焊，一般不使用TMCP海洋平台钢，因为会对延迟裂纹敏感性。常使用的是低氢焊条。海洋平台最常使用的钢材料，是药芯焊丝。它受到了混合气体保护，减少了气体飞溅的问题，也从而增强了焊接的使用效率。
4海洋工程钢结构焊接的发展策略
深海油气资源丰富，在未来的一段时间内，开发深海油气资源的前景还会不断的扩大。我国在海洋工程和平台的建造技术逐年有所提高，而海洋工程钢结构的焊接技术也会得到快速的发展。焊条电弧焊工艺技术和应用能力，都可以达到海洋平台钢的焊接要求。但焊条电弧焊的生产效率低，而且工作环境恶劣，对环境污染严重，不能够保证海洋平台的建造周期。药芯焊丝气体保护焊的焊接原理是将气体保护焊热输入集中，不但效率高，而且很容易取得实现。这是目前是船厂主要使用的焊接方法。而随着时代的变化，海洋平台用钢也需要不断的增加厚度。新型的埋弧焊技术和气电立焊技术不但可以提高生产率，而且能够有效的改变海洋平台用钢目前的焊接现状。海洋平台用钢多为大厚度钢板的焊接方式，而窄间隙的焊接办法可以集中能量，减少处理钢坡口的程序，这是海洋平台未来的主要钢焊接发展方向。复合焊接技术能够组合集中于所有各类的焊接办法的独特优点，有效的提高海洋工程钢结构的焊接效率。而船厂不断的普及自动化设备，一些新技术也可以利用于海洋工程钢结构的焊接，例如机器人焊接、激光焊接等。
结束语：
海洋工程钢结构焊接有着大厚度、高强度的特点，因此很难进行焊接。需要科学合理的焊接工艺来保障海洋工程钢结构焊接。而我国海洋工程钢结构焊接材料还没有达到标准水平，与国际先进的焊接材料还存在着差距，多数的优质焊接材料需要向国外进口。无论如何，海洋平台的建设，需要优质的钢结构焊接材料作为保障，这样才能稳定的采集海洋油气资源，提高效率。我国目前常用的钢结构焊接方法还是气体保护焊和埋弧焊技术，也开始渐渐的普及其他钢结构焊接技术。在不久的将来也将会普及激光焊接技术。
参考文献：
[1]丁兵.海洋工程钢结构焊缝超声波检测[J].中国海洋平台.2010，（3）.
[2]邹家仁，钱建民，李华其.海洋工程用钢的焊接技术现狀及发展[J].江苏船舶.2011，（3）.
[3]余立，苗张木，马涛，冷晓畅.海洋工程用钢疲劳寿命与CTOD值关系的研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版.2010，（2）.
[4]唐学生.海洋工程用钢需求现状及前景分析[J].船舶物资与市场.2010，（1）.