海洋平台钢结构焊接技术探究和探析

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1、海洋平台钢结构焊接技术探究和探析　　摘要：海洋平台钢结构作为海上油气钻采作业的支撑结构物，对于海洋油气的开发意义重大；而焊接作为海洋平台钢结构中最主要的连接型式，在海洋平台钢结构建造过程中发挥着越来越重的作用。关键词：海洋平台钢结构焊接检验中图分类号：TU391文献标识码：A随着经济的快速发展，海洋作为能源、原材料等物质的重要来源地，已经成为世界各国研究、开发的重点领域；而在海洋工程开发中，海洋平台领域则成为海洋工程领域技术研发的重中之重。海洋平台结构大型化趋势显著，结构复杂，焊接工作量大，节点焊接本来就很困难，加之应力集中程度高，使其结构处在了更加危险

2、的状态；而海洋平台结构大型化，迫使构件厚度增加，其破坏的危险性也就愈来愈大。因此在海洋平台建造及修理时，对结构焊接的要求也越来越高。本文作者以“番禺34-1钻机模块”“垦利3-2WHPA平台修井机”等海洋平台钢结构建造时的成功经验为例，论述了其焊接要求和焊接方法。图1番禺34-1钻机模块8焊接基本要求焊接需根据有关结构施工图纸或技术规格书的要求施工，平台结构也应严格按已认可的焊接工艺规程进行焊接施工。焊接工艺特点为了防止冷裂缝和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和超低氢型碱性焊条。焊接热量输入通常限制在40～50kJ／cm的范围，以确保焊接接头的韧性和抗脆

3、断性。厚板焊件，一般焊前需预热，预热温度的允许变化范围在+50℃到0℃之间。最大层间温度不超过250℃，对于指定的50℃或更高温度的预热将采用电加热器或气加热器，以防止裂纹发生。管节点和关键部件焊后还需要进行热处理，以消除焊接残余应力。管件桁架结构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接。承受交变应力的管节点和关键构件的角焊缝还需磨修或熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。常用焊接形式8管材的坡口形式有X型和V型两种。厚度小于20mm时多采用V型坡口，大于20mm时，多采用X型坡口，但在管直径较小的情况下，为了便于焊工在管内的焊接操

4、作，虽然板材较厚，也需要选用V型坡口。开坡形式如下图2所示：图2X型和V型坡口详图板材的坡口形式有双坡、单坡及填脚焊三种。如遇节点时多采用双坡及单坡焊，非节点处则多采用填脚焊，开坡形式如下图3所示：图3双坡、单坡及填脚焊坡口详图常用焊接方法钢结构常用的焊接方法有：埋弧自动焊、手工电弧焊和CO2气体保护焊，具体采用那种焊接方法要根据构件特点而定。焊接前准备工作待焊构件的边缘准备应精确和均匀，并应清除水气、油脂、油漆、锈污及其它氧化物等。装配应符合认可的焊接工艺规程，为了矫正不适当的装配所采取的任何措施都应使检验师满意。如果对接焊的根部开口过大，需边缘补焊长

5、肉，应经检验师认可，每个边缘补焊长肉不应超过t/2或12.5mm（取小者），t是较薄构件的厚度。8切割在转角处应有适宜的半径，以使局部应力集中，保持在最低程度。应采取措施，如焊码或定位焊等，使待焊构件处于正确位置和对中。对于承动载荷的厚度差超过4mm板材对接焊接头，较厚板应进行削斜处理，削斜长度一般不超过厚度差的4倍。管状构件形成的节点应有精确的对中度，并且其圆周的坡口角度应连续的从最大过度到最小。是否需要焊前预热，要根据工件厚度和环境温度确定，或根据工艺规程中的规定进行。施焊工艺根据平台构件的用钢等级和平台设计要求，为了避免焊缝金属的腐蚀，在焊接材料的

6、选取上，应使焊缝金属的电极电位正于母材金属和过热区。焊接过程中，断裂处的焊缝金属和焊接接头必须与非断裂处保持着相同性能，包括韧性、硬度、疲劳和腐蚀。衡量材料韧性的主要指标是夏比V型缺口冲击韧性值。焊接工作应在具有防风、防雨雪的遮蔽条件下进行，特别是在露天进行气体保护焊时。一定要有防风措施。施焊时的环境温度不得低于经批准的焊接工艺认可试验所规定的最低温度，在恶劣的天气条件下焊接时，应采取适当措施，坡口两侧应保持干燥，其温度至少是5℃。8海上设施结构的对接缝一般应全焊透，对厚度超过6mm的对接全焊透焊缝，为保证全部厚度充分焊透，应开坡口，进行单面或双面焊。由

7、结构特点和焊接成形引起的应力集中，是影响焊接接头疲劳寿命的重要因素，特殊构件的角焊缝对其形状和缺陷必须移整，并与母材表面光滑过渡。且填角焊缝的焊喉尺寸不应小于0.7倍的焊脚高度，如果构件配合面的间隙超过2mm，但不超过5mm，焊脚高度应增加一个间隙量。对单层焊的焊缝或多层焊的根部和盖面焊缝不应使用锤击的方法矫正变形。多层焊的层间焊熔敷金属凝固后消除焊渣使用锤击的方法，可以矫正变形或减少残余应力。焊后热处理接头焊完后，如果不立即进行焊后热处理，可以进行后热处理，常用的办法是：用加热垫等将焊道及两侧加热到250～350℃，再用保温带保温0.5～1h，然后空气

8、中冷却。焊后热处理，先将焊道及两侧加热到310℃左右，然后以每小时100～200