海洋工程导管架管结点焊缝焊接操作技巧探析.docx

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1、海洋工程导管架管结点焊缝焊接操作技巧探析作者：　文章来源：中国焊接资讯网　点击数：59　发布时间：2011-12-07新浪微博QQ空间人人网开心网更多本文针对工程中导管架管结点焊接接头采用常规焊接工艺方法,无法达到质量要求的难题,提出了用"灭弧点焊法"焊接管结点根部焊缝;用"多层多道排焊法"焊接填充焊缝;用"碱性焊条下向排焊法"焊接盖面焊缝的一整套操作技术,解决了管结点焊缝的质量问题.整套技术通过集中培训和现场示范等形式,已广泛应用到了施工生产中.中国石化集团公司胜利油田油建职工培训中心王绍、中国石化集团公司

2、胜利油田门渤海汤海东、中国石化集团公司第十建设公司技术质量部唐元生1问题的提出近几年来，随着海上油田建设的发展，海上采油平台、井下作业平台、导管架等金属结构大量生产制造、使用，这类结构中管结点是最为常见的焊接接头之一。由于管结点两侧母材都是筒形结构，其直径一般在400~800mm之间，壁厚在20~50mm之间，焊口在空间的位置属于曲线形全位置焊口如图1所示，就焊接而言，这种接头带有很大的特殊性。又由于海上钢结构焊缝与压力容器焊缝在质量上的要求不完全一样，因而采用常规的焊接手法时，焊接质量会出现许多问题,其中主

3、要的缺陷有以下3种。 1.1根部焊缝出现裂纹焊接根部焊缝时，非常容易出现焊缝表面看似良好，但内部却存在大量的微型裂纹的现象(因坡口深而窄,焊缝表面裂纹很少)。如果用磨光机把焊缝表面焊肉磨去，就能见到许多夹渣和外形不规则的裂纹。特别在焊接大厚度接头时，这种现象更为明显。1.2填充焊缝外表成形不良焊接填充焊道时，每层焊道两侧咬肉很难控制。在上坡焊、下坡焊、立焊、仰焊部位，焊道中间凸起很明显，焊接时非常容易出现夹渣、未熔合等缺陷。为清除此类缺陷，施焊过程中加大了各层之间磨修焊道的工作量，影响了焊接进度，同时焊接质量

4、难以保证，超声波检查时合格率很低。1.3盖面焊缝外观质量不合格常规焊接盖面焊缝，焊后除焊缝两侧有咬肉、中间凸起等缺陷外，上横部位还有焊道下坠的现象，成形不美观，不能达到船级社规范要求中“平滑过渡”的质量要求。为使焊后表面与比邻的母材熔合光顺，必须将焊缝磨成光滑的凹型，如图2所示，凹型半径r的最小值根据管件间的夹角α和铉杆管壁厚t规定如下：当夹角α≤130°时，r≥t/2;当夹角α≥130°时，r≥t。2焊接缺陷难点分析2.1根部焊缝裂纹形成的原因根据根部焊缝裂纹形状和产生时间分析，基本应判定为焊接热裂纹(或叫

5、结晶裂纹)。热裂纹产生机理其一为熔池的低熔点共晶，其二为焊接过程中的拉应力。焊接前，焊缝坡口都进行了严格清理和检查，可排除导致低熔点共晶的因素。由于结构的特殊性(厚度大、尺寸大、刚性大)，焊接中焊缝要承受很大的焊接应力，所以这是造成结晶裂纹的主要原因。作用原理可通过图3进行分析。图3中纵坐标表示焊缝的温度;横坐标表示焊缝金属在脆性温度区△T内实际具备的塑性变形量(P)和在焊接应力作用下产生的变形量(△e);直线1、2表示在不同的焊接应力条件下,随温度下降，焊缝金属产生的实际变形量。 常规的焊接方法中焊缝两侧热

6、影响区受到的线能量大，熔池体积也大,冷却过程中作用在焊缝上的焊接应力大，结果产生如同直线2所对应的应力变形△e2，△e2的值比Pmax大，因而形成开裂。当采用“灭弧点焊法”后,焊接线能量小，形成的焊接应力变形相当于直线1对应的△e1，△e1小于Pmax，所以不会开裂。另外在对大间隙部位的处理上，采用“两点”或“三点”的操作手法如图4所示，实际上是降低了焊缝的刚性拘束，加大了塑性变形量Pmax，减小了焊接应力变形△e，焊缝更不会开裂。2.2碱性焊条下向焊优势分析与酸性焊条相比，碱性焊条下向焊的焊接操作性稍好些，

7、原因是碱性焊条与酸性焊条熔渣的物理特性不同。其中起主要作用的因素是熔渣在高温条件下(1200~1400℃)的粘度、表面张力、导电性。图5中熔渣的温度在1200~1400℃及附近时，碱性熔渣的表面张力、粘度都明显小于酸性渣，这说明在该温度下碱性渣流动性好，也就是焊接中所感觉到的“碱性焊条熔池清晰，熔渣薄而稀，酸性焊条熔渣流动性差，不易赶开，熔池情况不易观察”的现象。因碱性渣具有这一特点，故而在下向焊中多余的熔渣比较容易被电弧吹掉。 在高温情况下，熔渣导电性能的好坏主要取决于熔渣中各种离子体的数量，如Na+、Fe

8、2+、Mn2+、F-等离子体。酸性焊条药皮中主要成分是TiO2、SiO2、CaCO3等，碱性焊条药皮成份主要是CaCO3和CaF2，两种药皮熔化后形成的等离子体数量，碱性焊条要比酸性焊条多，所以碱性渣在高温下的导电性比较好，有利于防止熔渣压灭电弧现象的发生。3解决问题的措施及操作要点3.1用“灭弧点焊法”焊接根部焊缝“灭弧点焊法”这种操作手法主要在于解决根部焊缝裂纹问题，同时也降低背面焊缝成形的控制