海洋平臺(tái)無(wú)間隙焊接工藝

1、 海洋平臺(tái)無(wú)間隙焊接工藝1. 概述荔灣3-1海洋石油平臺(tái)項(xiàng)目板材厚達(dá)100mm，管材最大直徑達(dá)4 200mm，焊接工作量巨大，加強(qiáng)環(huán)、壓潰環(huán)、水密封板等附屬結(jié)構(gòu)多，節(jié)點(diǎn)形式復(fù)雜多樣。同時(shí)，總體建造屬戶外作業(yè)，容易受氣候條件影響。我公司建造場(chǎng)地屬于海洋性氣候，年降水量662.1mm，平均霧天46.9天，冬季氣溫多低于0，惡劣的施工環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量帶來(lái)較大影響。為保證焊接質(zhì)量和焊接效率，縮短建造周期，我公司實(shí)行技術(shù)革新，針對(duì)荔灣3-1海洋石油平臺(tái)開(kāi)發(fā)了無(wú)間隙埋弧焊焊接工藝。2. 焊接工藝試驗(yàn)試驗(yàn)材料采用GB7122000 D36Z35鋼板，鋼板尺寸為1000mm×300mm×38

2、mm，化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如(表1、表2)所示。（1）坡口加工形式和組對(duì)要求傳統(tǒng)制管焊接工藝的焊接接頭形式為X形坡口，組對(duì)間隙24mm，鈍邊厚度12mm，坡口和組對(duì)要求如圖1所示，采用STT表面張力過(guò)渡氣體保護(hù)電弧焊進(jìn)行封底后，埋弧焊進(jìn)行兩側(cè)坡口的填充、蓋面焊接。針對(duì)大型化的荔灣3-1海洋鋼結(jié)構(gòu)，該焊接工藝顯露出的弊端主要表現(xiàn)為：焊接工序多，增加封底和氣刨人員。間隙大，焊材使用量大。增加焊接時(shí)間和焊工勞動(dòng)強(qiáng)度。背面焊接過(guò)程中需要進(jìn)行碳弧氣刨作業(yè)，噪聲大，環(huán)境惡劣。針對(duì)傳統(tǒng)制管焊接工藝存在的問(wèn)題，我公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了埋弧焊無(wú)間隙焊接工藝，坡口和組對(duì)要求如圖2所示，焊道分布如圖3所示，焊前打磨去除表

3、面氧化膜。（2）焊材確定焊材選擇依據(jù)等強(qiáng)匹配原則，選用國(guó)產(chǎn)JW1焊絲（4.0mm）和SJ101焊劑，其化學(xué)成分分別如表3、表4所示。（3）焊接參數(shù)改進(jìn)后的無(wú)間隙焊接參數(shù)如表5所示。3. 試驗(yàn)結(jié)果無(wú)損檢測(cè)：焊縫正面和背面無(wú)外觀缺陷，外觀檢驗(yàn)合格；通過(guò)磁粉檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果100%合格；按照ASTM A578/A578M進(jìn)行超聲波檢測(cè)，達(dá)到B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根部焊未出現(xiàn)未熔合、未焊透等內(nèi)部缺陷。 破壞性試驗(yàn)：焊接接頭拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)均滿足AWS D1.1標(biāo)準(zhǔn)及項(xiàng)目技術(shù)要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表6表8所示。4. 工藝試驗(yàn)分析及應(yīng)用（1）工藝試驗(yàn)分析通過(guò)試塊無(wú)損檢測(cè)和破壞性試驗(yàn)結(jié)果可知，焊縫表面無(wú)外觀缺

4、陷，焊縫內(nèi)部尤其根焊部位未出現(xiàn)未熔合、未焊透等內(nèi)部缺陷，根焊部位熔合良好，改進(jìn)的埋弧焊無(wú)間隙焊接工藝焊接質(zhì)量滿足工程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。埋弧焊無(wú)間隙焊接工藝與傳統(tǒng)的STT+埋弧焊焊接工藝的不同：工藝順序：傳統(tǒng)的STT+埋弧焊焊接工藝第1道焊采用STT表面張力過(guò)渡氣體保護(hù)電弧焊進(jìn)行封底，第27道埋弧焊接，接著碳弧清根，第814道埋弧焊接。改進(jìn)后的焊接工藝，取消了STT封底焊作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了第114道的自動(dòng)化焊接，提高了焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，減少了人為因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響；同時(shí)，利用后續(xù)焊道對(duì)前層焊道的熱處理作用提高了焊接質(zhì)量。坡口形式：通過(guò)調(diào)整坡口形式，改進(jìn)后的坡口采用01mm的組對(duì)間隙和小鈍邊，有效地減小

5、了焊縫截面積，即熔敷金屬量，不僅節(jié)約焊材，而且減少了焊接作業(yè)時(shí)間，達(dá)到節(jié)能、降耗、增效的效果。（2）工藝應(yīng)用無(wú)間隙焊接工藝在荔灣3-1海洋石油平臺(tái)導(dǎo)管架、鋼樁和組塊的制管工作中，得到了大面積的推廣和應(yīng)用。荔灣31海洋石油平臺(tái)導(dǎo)管架、組塊和鋼樁中僅壁厚50mm桿件2 144節(jié)，厚壁焊縫長(zhǎng)約21.278km。僅制管作業(yè)為項(xiàng)目的總體建造贏得26天的時(shí)間，同時(shí)大大提高了焊接效率，降低了生產(chǎn)成本，效能評(píng)價(jià)如表9所示（數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)按一天24h兩班倒作業(yè)，工作20h計(jì)算），取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。5. 結(jié)語(yǔ)隨著海洋采油平臺(tái)結(jié)構(gòu)建造的大型化，所用的鋼板越來(lái)越厚，對(duì)于高效、節(jié)能焊接工藝的開(kāi)發(fā)需求越來(lái)越迫切。無(wú)間隙焊接工藝?yán)矛F(xiàn)有的常規(guī)焊接設(shè)備，在滿足了坡口加工、焊縫裝配、預(yù)熱、焊接變形及焊接技術(shù)操作等綜合技術(shù)要求后，成功實(shí)現(xiàn)了大型鋼結(jié)構(gòu)制管的焊接，在產(chǎn)品焊接質(zhì)量得到保證的同時(shí)，減少人力、焊材和設(shè)備臺(tái)班的投入，縮短焊接時(shí)間，大大提高了焊接效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。無(wú)間隙埋弧焊焊接工藝，適用于厚壁（38mm）板材埋弧焊單絲工藝和雙絲工藝，滿足大型鋼結(jié)構(gòu)制管的焊接需求。目前