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1、海洋平台无间隙焊接工艺1.概述荔湾3-1海洋石油平台项目板材厚达100mm管材最大直径达4 200mm焊 接工作量巨大，加强环、压溃环、水密封板等附属结构多，节点形式复杂多样。 同时，总体建造属户外作业，容易受气候条件影响。我公司建造场地属于海洋性 气候，年降水量662.1mm平均雾天46.9天，冬季气温多低于0C,恶劣的施工 环境对焊接质量带来较大影响。为保证焊接质量和焊接效率，缩短建造周期，我 公司实行技术革新，针对荔湾 3-1海洋石油平台开发了无间隙埋弧焊焊接工艺。2. 焊接工艺试验试验材料采用 GB712000 D36Z35钢板，钢板尺寸为1000mM 300mM38mm化学成分和力学
2、性能分别如（表1、表2）所示。表1D36Z35钢的化学成分（质畐分数）伦）CSiMnPSALCrNbFTMoXCuCeq0J20.241550W800.040.020.0440.0420.01400.010,03039表2 D36-Z35钢的力学性能板厚/mm屈服强度NPq抗拉强度MPa伸氏率f氓）沖击吸收能4（-2o cyj3S42057()27,5192、 156, 195（1）坡口加工形式和组对要求传统制管焊接工艺的焊接接头形式为 X形坡口，组对间隙24mm钝边厚度 12mm坡口和组对要求如图1所示，采用STT表面张力过渡气体保护电弧焊进 行封底后，埋弧焊进行两侧坡口的填充、盖面焊接。针
3、对大型化的荔湾3-1海洋 钢结构，该焊接工艺显露出的弊端主要表现为：焊接工序多，增加封底和气刨人员。间隙大，焊材使用量大。增加焊接时间和焊工劳动强度。背面焊接 过程中需要进行碳弧气刨作业，噪声大，环境恶劣。传统坡口加工07针对传统制管焊接工艺存在的问题，我公司设计开发了埋弧焊无间隙焊接工艺，坡口和组对要求如图2所示，焊道分布如图3所示，焊前打磨去除表面氧化膜。60图2改进坡口加工Ui TF10图3煜道分布（2）焊材确定焊材选择依据等强匹配原则，选用国产 JW1焊丝（4.0mm和SJ101焊剂, 其化学成分分别如表3、表4所示。表3 JW-lft学成分（质最分数）（）CSiMnPSMoCrNiC
4、u0J20.062L550.0130.010.020.0110.0043表4 SJ101化学成分（质量分数）（）CaO+MgOAl;O：b+MnOSjO2+TiO2SCaF331.0:24.0:24.00.021r o.oi720.0（3）焊接参数改进后的无间隙焊接参数如表 5所示表5焊接参数焊道电源极性焊接电流l电弧电压/V焊接速度 innTmin1热输人 FkArmf层间温度/C1DC ( + 1450304R0L698074DC :5R030472221893DC (+)5W)3248S2.051254DC +)630334842.07955DC ( + )650334622J71006
5、 1DC58032476210150rDC (+)58()284692J31808DC (+)580334552202159DC (+)60033451r箔22010DC ( + )59033P 444235IIDC ( + )580 32r 448:2.2325012DC ( + )580324512Q18013DC ( + )5803244Sirj31901厂DC (+)550324322231903. 试验结果无损检测：焊缝正面和背面无外观缺陷，外观检验合格；通过磁粉检测，检 测结果100%合格；按照ASTM A578/A578MS行超声波检测，达到 B级标准，根 部焊未出现未熔合、未焊
6、透等内部缺陷。破坏性试验：焊接接头拉伸、弯曲、冲击试验均满足AWS D1.1标准及项目 技术要求，试验数据分别如表6表8所示表6拉伸试验数据试梯编号试样规格mm x mm横截面积/mm2拉伸强度MPa破坏位覽试样取向试验结果CI76926585壇向r含拱C220.30x37.96770.59580掾材横向表7弯曲试验数据试样编号懺样规格nun x mm x mm屋头苴?令mm弯曲角度r】弯曲类型试验结果C3-C6)0x 38 x 25050.8180飞弯合格as冲击试验数据试样试样规格甘型缺彼口深度试脸温变冲击吸收平均值编号tnm x mm x mm口位置inm/C能量订d结来C9焊缝中心线匚
7、-2010LS9JCU98合格C10熔合线-20178J74J6O171合格C：l 1熔台线224,208.150194C1210 x 10x55熔合线+5mm-20232277,280263合格C!3打底焊审心线2-20140,146)30139台格CM轩底焊熔含线2-20138JO5J62135合格C15熔合S+2mm2-20 |232.234,230245舍格4. 工艺试验分析及应用(1) 工艺试验分析通过试块无损检测和破坏性试验结果可知，焊缝表面无外观缺陷，焊缝内部尤其根焊部位未出现未熔合、未焊透等内部缺陷，根焊部位熔合良好，改进的埋 弧焊无间隙焊接工艺焊接质量满足工程和相关标准要求。
8、埋弧焊无间隙焊接工艺与传统的 STT+埋弧焊焊接工艺的不同：工艺顺序：传统的STT+埋弧焊焊接工艺第1道焊采用STT表面张力过渡气体 保护电弧焊进行封底，第27道埋弧焊接，接着碳弧清根，第814道埋弧焊接。 改进后的焊接工艺，取消了 STT封底焊作业，实现了第114道的自动化焊接， 提高了焊接过程的稳定性， 减少了人为因素对焊接质量的影响； 同时，利用后续 焊道对前层焊道的热处理作用提高了焊接质量。坡口形式：通过调整坡口形式，改进后的坡口采用01mm勺组对间隙和小钝边，有效地减小了焊缝截面积，即熔敷金属量，不仅节约焊材，而且减少了焊接 作业时间，达到节能、降耗、增效的效果。（2）工艺应用 无间
9、隙焊接工艺在荔湾 3-1 海洋石油平台导管架、 钢桩和组块的制管工作中， 得到了大面积的推广和应用。荔湾 31 海洋石油平台导管架、组块和钢桩中仅 壁厚50mm干件2 144节，厚壁焊缝长约21.278km。仅制管作业为项目的总体 建造赢得 26 天的时间，同时大大提高了焊接效率，降低了生产成本，效能评价 如表9所示（数据统计按一天24h两班倒作业，工作20h计算），取得良好的经 济效益和社会效益。5. 结语随着海洋采油平台结构建造的大型化，所用的钢板越来越厚，对于高效、节 能焊接工艺的开发需求越来越迫切。无间隙焊接工艺利用现有的常规焊接设备， 在满足了坡口加工、 焊缝装配、预热、焊接变形及焊接技术操作等综合技术要求 后，成功实现了大型钢结构制管的焊接， 在产品焊接质量得到保证的同时， 减少 人力、焊材和设备台班的投入，缩短焊接时间，大大提高了焊接效率，经济效益 显著。无间隙埋弧焊焊接工艺，适用于厚壁（ 38mm板材埋弧焊单丝工艺和双 丝工艺，满足大型钢结构制管的焊接需求。目前，该工艺在青岛公司承建的陆丰 72 组块、丽水 36 1 导管架、秦皇 岛 326 钢桩和恩平油气田群导管架、 钢桩等项目中得到广泛推广和应用， 对以 后大型深水海洋工程结构的制管作业具有指导意义。