海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)探究和探析

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1、海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)探究和探析　　摘要：海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)作為海上油氣鉆采作業(yè)的支撐結(jié)構(gòu)物，對(duì)于海洋油氣的開(kāi)發(fā)意義重大；而焊接作為海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)中最主要的連接型式，在海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)建造過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重的作用。關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接檢驗(yàn)中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海洋作為能源、原材料等物質(zhì)的重要來(lái)源地，已經(jīng)成為世界各國(guó)研究、開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域；而在海洋工程開(kāi)發(fā)中，海洋平臺(tái)領(lǐng)域則成為海洋工程領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的重中之重。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)大型化趨勢(shì)顯著，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接工作量大，節(jié)點(diǎn)焊接本來(lái)就很困難，加之應(yīng)力集中程度高，使其結(jié)構(gòu)處在了更加危險(xiǎn)

2、的狀態(tài)；而海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)大型化，迫使構(gòu)件厚度增加，其破壞的危險(xiǎn)性也就愈來(lái)愈大。因此在海洋平臺(tái)建造及修理時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)焊接的要求也越來(lái)越高。本文作者以“番禺34-1鉆機(jī)模塊”“墾利3-2WHPA平臺(tái)修井機(jī)”等海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)建造時(shí)的成功經(jīng)驗(yàn)為例，論述了其焊接要求和焊接方法。圖1番禺34-1鉆機(jī)模塊8焊接基本要求焊接需根據(jù)有關(guān)結(jié)構(gòu)施工圖紙或技術(shù)規(guī)格書(shū)的要求施工，平臺(tái)結(jié)構(gòu)也應(yīng)嚴(yán)格按已認(rèn)可的焊接工藝規(guī)程進(jìn)行焊接施工。焊接工藝特點(diǎn)為了防止冷裂縫和提高熱影響區(qū)的韌性，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條。焊接熱量輸入通常限制在40～50kJ／cm的范圍，以確保焊接接頭的韌性和抗脆

3、斷性。厚板焊件，一般焊前需預(yù)熱，預(yù)熱溫度的允許變化范圍在+50℃到0℃之間。最大層間溫度不超過(guò)250℃，對(duì)于指定的50℃或更高溫度的預(yù)熱將采用電加熱器或氣加熱器，以防止裂紋發(fā)生。管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部件焊后還需要進(jìn)行熱處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。管件桁架結(jié)構(gòu)大多采用全位置、全熔透、多層多道手工焊接。承受交變應(yīng)力的管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵構(gòu)件的角焊縫還需磨修或熔修，以修整焊縫和消除表面缺陷，減少應(yīng)力集中，提高疲勞壽命。常用焊接形式8管材的坡口形式有X型和V型兩種。厚度小于20mm時(shí)多采用V型坡口，大于20mm時(shí)，多采用X型坡口，但在管直徑較小的情況下，為了便于焊工在管內(nèi)的焊接操

4、作，雖然板材較厚，也需要選用V型坡口。開(kāi)坡形式如下圖2所示：圖2X型和V型坡口詳圖板材的坡口形式有雙坡、單坡及填腳焊三種。如遇節(jié)點(diǎn)時(shí)多采用雙坡及單坡焊，非節(jié)點(diǎn)處則多采用填腳焊，開(kāi)坡形式如下圖3所示：圖3雙坡、單坡及填腳焊坡口詳圖常用焊接方法鋼結(jié)構(gòu)常用的焊接方法有：埋弧自動(dòng)焊、手工電弧焊和CO2氣體保護(hù)焊，具體采用那種焊接方法要根據(jù)構(gòu)件特點(diǎn)而定。焊接前準(zhǔn)備工作待焊構(gòu)件的邊緣準(zhǔn)備應(yīng)精確和均勻，并應(yīng)清除水氣、油脂、油漆、銹污及其它氧化物等。裝配應(yīng)符合認(rèn)可的焊接工藝規(guī)程，為了矯正不適當(dāng)?shù)难b配所采取的任何措施都應(yīng)使檢驗(yàn)師滿意。如果對(duì)接焊的根部開(kāi)口過(guò)大，需邊緣補(bǔ)焊長(zhǎng)

5、肉，應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)師認(rèn)可，每個(gè)邊緣補(bǔ)焊長(zhǎng)肉不應(yīng)超過(guò)t/2或12.5mm（取小者），t是較薄構(gòu)件的厚度。8切割在轉(zhuǎn)角處應(yīng)有適宜的半徑，以使局部應(yīng)力集中，保持在最低程度。應(yīng)采取措施，如焊碼或定位焊等，使待焊構(gòu)件處于正確位置和對(duì)中。對(duì)于承動(dòng)載荷的厚度差超過(guò)4mm板材對(duì)接焊接頭，較厚板應(yīng)進(jìn)行削斜處理，削斜長(zhǎng)度一般不超過(guò)厚度差的4倍。管狀構(gòu)件形成的節(jié)點(diǎn)應(yīng)有精確的對(duì)中度，并且其圓周的坡口角度應(yīng)連續(xù)的從最大過(guò)度到最小。是否需要焊前預(yù)熱，要根據(jù)工件厚度和環(huán)境溫度確定，或根據(jù)工藝規(guī)程中的規(guī)定進(jìn)行。施焊工藝根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件的用鋼等級(jí)和平臺(tái)設(shè)計(jì)要求，為了避免焊縫金屬的腐蝕，在焊接材料的

6、選取上，應(yīng)使焊縫金屬的電極電位正于母材金屬和過(guò)熱區(qū)。焊接過(guò)程中，斷裂處的焊縫金屬和焊接接頭必須與非斷裂處保持著相同性能，包括韌性、硬度、疲勞和腐蝕。衡量材料韌性的主要指標(biāo)是夏比V型缺口沖擊韌性值。焊接工作應(yīng)在具有防風(fēng)、防雨雪的遮蔽條件下進(jìn)行，特別是在露天進(jìn)行氣體保護(hù)焊時(shí)。一定要有防風(fēng)措施。施焊時(shí)的環(huán)境溫度不得低于經(jīng)批準(zhǔn)的焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)所規(guī)定的最低溫度，在惡劣的天氣條件下焊接時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施，坡口兩側(cè)應(yīng)保持干燥，其溫度至少是5℃。8海上設(shè)施結(jié)構(gòu)的對(duì)接縫一般應(yīng)全焊透，對(duì)厚度超過(guò)6mm的對(duì)接全焊透焊縫，為保證全部厚度充分焊透，應(yīng)開(kāi)坡口，進(jìn)行單面或雙面焊。由

7、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接成形引起的應(yīng)力集中，是影響焊接接頭疲勞壽命的重要因素，特殊構(gòu)件的角焊縫對(duì)其形狀和缺陷必須移整，并與母材表面光滑過(guò)渡。且填角焊縫的焊喉尺寸不應(yīng)小于0.7倍的焊腳高度，如果構(gòu)件配合面的間隙超過(guò)2mm，但不超過(guò)5mm，焊腳高度應(yīng)增加一個(gè)間隙量。對(duì)單層焊的焊縫或多層焊的根部和蓋面焊縫不應(yīng)使用錘擊的方法矯正變形。多層焊的層間焊熔敷金屬凝固后消除焊渣使用錘擊的方法，可以矯正變形或減少殘余應(yīng)力。焊后熱處理接頭焊完后，如果不立即進(jìn)行焊后熱處理，可以進(jìn)行后熱處理，常用的辦法是：用加熱墊等將焊道及兩側(cè)加熱到250～350℃，再用保溫帶保溫0.5～1h，然后空氣

8、中冷卻。焊后熱處理，先將焊道及兩側(cè)加熱到310℃左右，然后以每小時(shí)100～200