对钻机平台及轨道梁h型钢焊接变形控制.pdf

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1、石油机械2011年第39卷第10期CHINAPETR0LEUMMACHINERY应用技术钻机平台及轨道梁H型钢焊接变形控制张振峰(渤海石油装备制造有限公司中成装备制造分公司)摘要为了对钻机轨道及钻机平台主结构H型钢梁焊接变形的控制，制定了合理的焊接工艺及措施。具体包括设计方面的措施、气割下料时的措施、翼缘板角变形的控制措施和焊接工艺和顺序的控制措施。H型钢梁焊接后残余变形的矫正方法包括机械矫正和外力矫正及2种方法的综合矫正；指出大型H型钢焊接变形的矫正宜采用热矫正，但一定要控制加热温度；钻机改造过程中H型钢焊接必须采用振动时效

2、，以消除钢内的残余应力，提高尺寸稳定性及钻机移动的安全性。关键词H型钢焊接工艺焊接变形变形矫正残余应力大小。焊角尺寸大不仅会增加工作量，而且会引起0引言更大的焊接变形，因此在保证结构承载能力的前提下应尽量减小焊角尺寸。一般H型钢焊接腹板开渤海石油装备制造有限公司中成装备制造分公坡口角度为55。，根据工件特点进行了设计改进。司近年来承揽了不少钻机改造项目，其中钻机轨道如图1所示，H型钢端部腹板100mm处不留钝及钻机平台主结构为焊接H型钢梁，腹板40～50边，开坡口尺寸选择了45。，腹板中部保留钝边4mm，翼缘板50～65mm，

3、主要承受交变载荷，焊～6mm，开坡口角度50。，这样不仅加强了承压能角尺寸一般较大，焊接变形不易控制。通常需要投力，而且减小了焊角尺寸。入一定的人力、物力和工时进行修校，有时还会造成结构件报废。鉴于此，中成装备制造公司制定了合理可行的焊接工艺及顺序，可有效防止焊接变形，保证项目的顺利进行。1H型钢技术要求图1H型钢坡口尺寸图钻机平台改造及钻机移动轨道所用H型钢的纵2．2气割下料时的控制措施向长度为8～14m，高度600～700mm。根据钻机的为防止由于腹板的旁弯导致整个H型钢长度使用工况和受力特点，对H型钢有以下要求j：方向上

4、的拱起，必须严格控制下料时腹板的气割变(1)型钢全长保留4～6mm钝边开坡口焊接，形。为此，采用留取两端，从中间取点下料的方焊缝等级为一级；法。如图2所示，先在钢板两端各100mm处分别(2)型钢横截面部分尺寸允差小于2file；划线，钻5mm气割孑L，作为气割起始点和结束(3)全长对角线尺寸允差小于3mm；点，然后用自动切割机从左至右沿直线切割。切割(3)轨道面上平面度允差小于2mm。时要根据板材厚度选择相应的割嘴，宜采用多嘴头、两边对称切割，这样受热相同，既可提高切割2焊接变形控制措施速度，又可减小切割变形。整块钢板切割后

5、冷却5～8h，使未割断的钢板在拘束度很大的情况下释2．1设计方面的措施放内应力，减小残余应力。然后用手工气割去除端焊角尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的头，打磨熔渣。最后根据设计规范对钢板的平直度石油机械2Ol1年第39卷第1O期和对角线等进行精确测量，若变形过大，可采用冷焊接工艺为：下翼缘CO气体保护焊封底矫法进行矫正，直至符合要求为止。上翼缘CO：气体保护焊封底一埋弧自动焊多层焊。L由于CO：气体保护焊焊丝较细，产生的热能，—／少，并且可两边对称均匀施焊，变形微小，不产生——气割方向．夹渣现象；封底后直接用埋弧自动焊按多

6、层焊工艺进行焊接，可有效减小变形。H型钢多层焊接顺序盟如图5所示。图中1～4为第1层焊序，⑤～⑧为第2层焊序。图2工件下料示意图2．3翼缘板角变形的控制措施采用刚性固定法，控制翼缘板的角变形。刚性固定的主要作用是预防翼缘板发生角变形，同时预防翼缘板相对腹板转动。如图3所示，三角筋板的作用在于控制翼缘板转动，同时加强腹板的刚度；长筋板的作用在于预防翼板发生角变形。长筋板可以采用活动式，两边卡在翼板上，中间用楔铁打紧，这样在翼板两侧产生一个向上的装配应力，这图5多层焊接顺序图个力与焊接内应力相反，从而进一步减小焊接应力H型钢上筋板

7、焊接顺序采用焊工均匀对称分和变形。同时施焊完毕后，打掉楔铁，筋板还可以布、对称施焊、焊速相近、同步且不间歇焊完，顺重复使用。序见图6。图3刚性固定示意图1一长筋板；2一三角筋板。图6H型钢筋板焊接顺序2．4焊接工艺和焊接顺序的控制措施通过采用以上焊接工艺可以在一定程度上控制在组对H型钢时，翼板与腹板连接处垫上间和减小焊接过程中的变形。隙垫，保证装配间隙均匀，间隙垫设置间距600mm，如图4所示。用CO气体保护焊实施封底焊3H型钢梁焊接变形矫正(CO，气体压力为0．4MPa)，焊接工艺参数如表】所示H型钢梁焊接后残余变形的矫正方

8、法可以分为表1气体保护焊焊接工艺参数加热矫正法、机械矫正法及2种方法的综合矫正。3．1机械矫正机械矫正是利用外力使H型钢梁产生与焊接方向相反的塑性变形，使两者相互抵消的矫正方法。通常采用的办法是使用液压机械碾压翼板两侧，矫正板产生的角变形。除压力外，还可用锤击法来延展焊缝及其