解析井架立柱加强板的焊接裂纹分析及控制

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1、2013年第42卷石油矿场机械第12期第87页oILFIELDEQUIPMENT2O13，42(12)：87～90文章编号：1001—3482(2013)12-0087—04井架立柱加强板的焊接裂纹分析及控制李唐都一，徐学利，王建林，刘宏亮，孙娟(1．西安石油大学材料科学与工程学院，西安710065；2．宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002)摘要：在K型井架制造和使用过程中，立拄加强板的焊接接头经常出现延迟裂纹。对裂纹进行分析，认为焊接接头的拘束应力是产生延迟裂纹的主要原因。通过在接头形式、焊接方法、焊接顺序、焊接规范以及焊前准备等方面采

2、取措施，有效地避免了立柱加强板焊接接头中的延迟裂纹的产生，确保井架的使用安全。关键词：K型井架；焊接；裂纹；分析中图分类号：TE923．06文献标识码：BAnalysisandControlofCrackinReinforcedPlateWeldingJointofMastMainBeamLITang—du、。．XUXue—li。WANGJian—lin。，LIUHong—liang，SUNJuan(1-SchoolofMaterialsScienceandEngineering，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065，

3、China；2．BaojiOilfieldMachineryCo．，Ltd．，Baoji721002，China)Abstract：DuringmanufacturingandusingoftheKtypemast，delaycrackwasoftenfoundinthereinforcedplateweldingjointofmainbeam．Byanalyzingthereasonofthecrack，aconclusionwasdrawnthatrestraintstresswasthemain{actor．Socontrolmeasures

4、havebeenadoptedfromjointshaPe，weldmethod，weldorder，weldstandardandpre—weldpreparation，andgoodresultshavebeenachievedduringtheactualmanufactureprocess．Keywords：Ktypemast；welding；crack；analysisK型井架是石油钻机常用的井架结构形式。250mm×9mm×14mm的H型钢、加强板和筋板实际生产中，在井架立柱加强板的对接接头处经常焊接组成，材质均为Q345B。加强板位于

5、立柱外发现裂纹，这就增大了返修工作量，严重制约了井架侧，用于加强立柱的刚性。立柱结构如图2所示。的生产效率。对于井架在使用过程中发现的焊接裂纹，需要在现场进行返修，大幅增加了生产成本。解决井架立柱的焊接裂纹问题对于保证井架的强度和稳定性、钻机的安全作业]，以及提高企业的经济效图1井架单片结构示意益具有十分重要的现实意义。l以前的焊接工艺1．1立柱结构井架的主要部件之一如图1，由立柱、横梁、斜a主视图bA向视图杆等焊接而成。立柱长约11000mm，由340mmX图2立柱结构示意收稿日期：2013—07—22作者简介：李唐都(1985一)，男，陕西西安

6、人，2008年毕业于西安石油大学材料成型及控制工程专业，现从事标准化技术研究，E-mail：[itangdu@126．corn。石油矿场机械2013年12月1．2加强板的焊接工艺向，通常情况下焊接性较好，不需要预热。。由此可加强板采用剪切分段下料，每块立柱加强板一见钢材的化学成分对焊缝产生延迟裂纹的影响般由4～5块板拼接而成，在井架单片成型后组焊到不大。立柱上，每块加强板之间采用全熔透对接接头连接，3．2焊接接头的应力状态加强板与立柱上下翼板之间的焊缝为角焊缝，加强1)加强板在立柱翼板之间的焊缝长度约22板与立柱的连接形式如图3所示。1TI，焊后焊

7、缝会受到较大的纵向应力。加强板与立柱翼板之间的角焊缝形成封闭焊缝，导致焊接应力立柱A—A无法释放。当焊接产生的拘束应力不断增大，超过临界拘束应力时就会产生裂纹。一0=2)加强板采用多块板子拼接而成，各块板子二之间采用对接接头，为了防止焊接变形，所有加强板加强板加强板在一次点焊固定后再进行焊接。对接接头的横向收a主视图b侧视图c焊接坡口缩量比较大，由于焊接接头受到构件的刚性拘束，不图3加强板与立柱的连接形式能自由收缩，所以焊接接头将受到较大的横向拉各道次焊缝均采用电弧焊，焊条型号为J5O2应力。型。角焊缝选用o5．0mm焊条，焊接电流230～3)加强

8、板与立柱翼板的连接焊缝为纵向焊250A。对接焊缝选用D3．2mm焊条，焊接电流90～缝，加强板对接焊缝为横向焊缝，这两种焊