海洋工程焊接简介

海洋平台焊接简介,海洋平台焊接简介,绪论焊接方法金属焊接性海洋平台焊接,绪论,焊接的定义及特点：在GB3375-82焊接名词术语中规定了焊接的定义：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子结合的一种加工方法。根据上述定义，焊接最本质的特点就是通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原来分开的物体构成了一个整体，这是任何其它连接形式所不具备的。,绪论,绪论,优点：焊接结构形式可以多样化、复杂化。异种材料之间可以实现一体连接。制造工序比较简单。可以节省金属材料。焊件比铆件轻36%，比铸件轻30%。缺点：容易产生焊接缺陷，裂纹容易扩展。容易产生焊接变形、残余应力和应力集中。,绪论,绪论,绪论焊接方法金属焊接性海洋平台焊接,焊接方法,常用的焊接方法分为以下三类：1.熔焊焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不加压力完成的焊接方法通称为熔焊。2.压焊在焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热），以完成的焊接方法，叫做压焊。3.钎焊钎焊属于固相连接，他与熔焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的一种连接方法。由于钎焊接头强度比较低，耐热能力比较差，母材与钎料成分相差较大而引起的电化学腐蚀致使耐蚀力较差，因此不太适用于海洋平台焊接。,焊接方法,熔焊,熔焊：利用热源局部加热的方法，将两工件接合处加热到熔化状态，形成共同的熔池，冷凝结晶，形成牢固接头。应用：适于各种金属材料，任何厚度焊件。主要方法：如电弧焊、电渣焊、堆焊、气焊等。,手工电弧焊,手工电弧焊是以焊条和焊件作为两个电极，被焊金属被称为焊件或母材。焊接时因电弧的高温及吹力作用使焊件局部熔化，在被焊金属上进行一个椭圆形充满液体金属的凹坑，这个凹坑被称为熔池。随着焊条的移动熔池冷却凝固形成焊缝。焊缝表面覆盖的一层渣壳称为熔渣。焊条熔化末端到熔池表面的距离称为电弧长度，从焊件表面到熔池底部距离称为熔透深度。,手工电弧焊,手工电弧焊,手工电弧焊原理图,手工电弧焊,手工电弧焊,焊接材料（焊条）焊条组成,焊芯,电极,填充金属,药皮,保护作用,冶金作用,工艺性能,手工电弧焊,手工电弧焊的优点：设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。灵活方便，几乎可用于焊接各种位置、各种厚度和形状的焊件。焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。手工电弧焊的缺点：焊接效率低。焊接质量主要决定于焊工的熟练程度和焊条的质量。焊接时，焊工必须采取必要的防护措施。应用：单件小批生产和修复，适于2以上各种常用金属的焊接。,手工电弧焊,埋弧自动焊,基本原理：电弧在焊剂下燃烧进行焊接的方法，它是利用电气及机械装置控制送丝和移动电弧的一种焊接方法。,埋弧自动焊,埋弧自动焊,焊剂：在焊接时被加热熔化形成熔渣，对熔化金属起保护和冶金作用，它是埋弧焊接过程中保证焊缝质量的重要材料。保证电弧稳定燃烧；保证焊缝金属得到所需的成分和性能；减少焊缝中产生气孔和裂纹的可能性；有利成形和脱渣；不易吸潮并有一定的颗粒度和强度；焊接时无有害物质析出；,埋弧自动焊,埋弧自动焊,工艺特点及适用范围：生产效率高；焊缝成形美观，质量高；劳动条件好；焊接位置、焊缝长短及板厚等对坡口加工与装配精度要求高,埋弧自动焊,埋弧自动焊,适用于碳钢、低合金钢、耐热钢及不锈钢长焊缝的水平位置焊接；特别适用于厚板（20mm）的纵缝环缝的焊接；也可以进行不锈钢和低合金高强钢的带极堆焊。,埋弧自动焊,埋弧自动焊,气体保护焊,在气体保护焊初期，使用的主要是单一气体，如Ar、He、H2、N2、CO2等。随着焊接技术的发展，在一种气体中加入一定量另一种或二种气体后，可在细化熔滴、减少飞溅、提高电弧的稳定性、改善熔深以及提高电弧温度等方面获得满意的结果。,气体保护焊,Ar+He(提高电弧温度）；Ar+H2(H2低于6%，提高还原性，用于焊接镍，抑制CO气孔）；Ar+N2(提高焊缝成型能力）Ar+O2(1%5%O2用于焊接不锈钢或高强度钢；20%O2用于焊接低碳钢及低合金结构钢）Ar+CO2(克服阴极漂移现象及焊缝成型不良）Ar+CO2+O2(80%Ar+15%CO2+5%O2对于焊接低碳钢、低合金钢是最佳的）,钨极保护焊（TIG),基本原理也称非熔化极氩弧焊，利用惰性气体作保护气体，电极用难熔金属（钨或钨合金）棒，焊件作为另一个电极。通过钨极与焊件之间产生的电弧加热和熔化焊件及填充金属，形成焊接接头。,钨极保护焊(TIG),钨极保护焊(TIG),钨极保护焊(TIG),工艺特点：可确保熔池金属不发生冶金反应且几乎可焊接所有的金属及合金；电弧燃烧相当稳定；焊接过程明弧可见，便于操作；焊缝金属含氧量极低，成本较高适用于不锈钢、耐热钢及铜、钛、铝、镁等有色金属的（3mm）薄板焊接或重要构件的打底焊,钨极保护焊(TIG),熔化极气体保护焊(MIG),基本原理用连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，通过焊枪喷嘴输送保护气体。,熔化极气体保护焊(MIG),工艺特点：几乎可焊接所有金属，尤其适合于焊接铝及铝合金、铜及铜合金以及不锈钢等材料焊丝做电极，高密度电流，母材熔深大，融敷速度快，生产效率高，焊接变形小直流反接时具有阴极雾化作用，适合于焊接铝，镁合金,熔化极气体保护焊(MIG),CO2气体保护焊,以CO2气体保护熔池的电弧焊。以焊丝为电极,可实现自动送进；焊丝中还需加入硅锰等脱氧剂。CO2焊成本低、质量好、效率高，可实现自动焊、全位置焊。主要适用于焊接低碳钢和低合金结构钢的中、薄板结构，如轿车外壳的拼接等。金属飞溅是CO2电弧焊较为突出的问题。,CO2气体保护焊,CO2气体保护焊,CO2气体保护焊,在CO2焊中，大部分焊丝熔化金属可过渡到熔池，有一部分焊丝熔化金属飞向熔池之外，飞到熔池之外的金属称为飞溅。特别是粗焊丝CO2气体保护焊大参数焊接时，飞溅更为严重，飞溅率可达20%以上，这时就不可能进行正常焊接工作了。飞溅是有害的，它不但降低焊接生产率，影响焊接质量，而且使劳动条件变差。,CO2气体保护焊,根据飞溅的不同成因，应采用不同的降低飞溅的不同成因，应采用不同的降低飞溅的方法：1）在熔滴自由过渡时，应选择合理的焊接电流与焊接电压参数，避免使用大滴排斥过渡形式；同时，应选用优质焊接材料:2）在短路过渡时，可以采用（Ar+CO2）混合气体代替CO2以减少飞溅。,CO2气体保护焊,压力焊,压力焊是通过施加压力（加热或不加热），使金属产生塑性变形、再结晶和扩散等作用，形成焊接接头。常用的压焊方法有电阻焊和摩擦焊等。压焊的要素：热源：电阻热；高频热；摩擦热。力：静压力；冲击力；爆炸力。,电阻焊,利用电流通过接头产生电阻热，将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力使金属原子间相互结合形成焊接接头。特点：1）焊接速度快，变形小；2）生产率高，劳动条件好；3）易于实现机械化和自动化；4）设备复杂，耗电量大。分类：阻焊可分为点焊、缝焊、对焊三类。,电阻焊,点焊将焊件装配成搭接接头，并压紧在两极之间，接通电流后利用电阻热将焊件局部熔化，形成焊点的方法。,是一种高速、经济的连接方法。适用于可以采用搭接接头不要求气密性，厚度3mm冲压、轧制的薄板结构。,电阻焊,缝焊-是焊件搭接或对接接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动连续或断续放电，从而产生一连串熔核，相互搭叠得密封焊缝的电阻焊方法。,电阻焊,对焊把两焊件端部相对放置，利用焊接电流加热，然后加压完成焊接的电阻焊方法。,电阻焊,生产效率高，易实现自动化。工件接长环形工件部件组焊异质金属对接电阻对焊接头外形匀称，但接头强度较差，焊前对焊接面的清理要求高。,其他焊接方法,摩擦焊：将两焊件夹紧并旋转其中的一个焊件；推进另一焊件使两焊件端面紧密接触，旋转运动和推力产生的摩擦使端面及其附近金属的温度迅速升高，停止旋转并施加更大的推力完成焊接。旋弧焊：将两根管子靠在一起，焊口放在磁场线圈中间；接通焊接电源、激磁电源和保护气体，将两焊件端头相互移开一定距离；电弧旋转，工件端部开始熔化，对两根管子施加轴向压力，完成焊接。,其他焊接方法,扩散焊：将两焊件紧密贴合并置于真空或保护气中加热，在一定温度和压力下保持一段时间，是接触面之间的原子相互扩散以完成焊接。焊接过程中母材一般不发生熔化和宏观塑性变形。超声波焊：两焊件在压力作用下，利用声极发出超声波的高频振荡，焊件表面产生强烈的摩擦作用，清除表面氧化物并局部加热完成焊接。仅适用于薄件。,其他焊接方法,爆炸焊：利用爆炸所产生的冲击力冷压焊：仅仅在室温下对工件加以压力气压焊：气体火焰加热焊件端面，加以压力冰压焊：利用水凝固产生的膨胀力,绪论焊接方法金属焊接性海洋平台焊接,金属焊接性,材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件并满足预定服役要求的能力称为焊接性。焊接性是一个相对概念，非一成不变！焊接性受：材料、焊接方法、构件类型、使用要求等因素影响。焊接性的好坏从两个方面来衡量：1.工艺焊接性焊接工艺的优劣，产生缺陷的倾向；2.使用焊接性接头在使用中的可靠性，如力学性能、和其他性能。,金属焊接性,根据经验：C当量0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。C当量=0.4%0.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。C当量0.6%时，钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。,低碳钢的焊接,低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理。当厚度大于50mm的结构在低温焊接时：（1）需预热焊件（100150）；（2）或用大电流多层焊；（3）焊后进行去应力退火或正火。低碳钢适宜各种焊接方法。应用较广有：焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊和电阻焊。,中碳钢的焊接,中碳钢Wc0.250.6%，属淬硬钢，含碳量增加，淬硬、裂纹倾向增加，焊接性明显变差。为此措施有：1.选用合适的焊条(选用细焊条)；2.焊前预热；开坡口；小电流；3.多层焊及焊后缓冷等。,中碳钢的焊接,中碳钢的焊接特点：热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝：中碳钢属于易淬火钢，热影响区被加热超过淬火温度的区段时，受工件低温部分的迅速冷却作用，将出现马氏体等淬硬组织。焊件刚性较大或工艺不恰当时，就会在淬火区产生冷裂缝，即焊接接头焊后冷却到相变温度以下或冷却到常温后产生裂缝。,中碳钢的焊接,焊缝金属热裂缝倾向较大焊接中碳钢时，因母材含碳量与硫、磷杂质远远高于焊条钢芯，母材熔化后进入熔池，使焊缝金属含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔点杂质的存在，焊缝及熔合区在相变前就可能因内应力而产生裂缝。因此，焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热，使焊接时工件各部分的温差减小，以减小焊接应力，同时减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织。,高碳钢的焊接,高碳钢的CE一般大于0.6，焊接性能更差，这类钢的焊接般只用于修补工作。为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：1)焊前预热、焊后缓冷焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。预热温度取决于焊件的含碳量、焊件的厚度、焊条类型和焊接规范。2)尽量选用抗裂性好的碱性低氢焊条，也可选用比母材强度等级低一些的焊条，以提高焊缝的塑性。当不能预热时，也可采用塑性好、抗裂性好的不锈钢焊条。3)选择合适的焊接方法和规范，降低焊件冷却速度。,普通低合金钢的焊接,屈服强度294392MPa的普通低合金钢，其CE大多小于0.4%，焊接性能接近低碳钢。焊缝及热影响区的淬硬倾向比低碳钢稍大。常温下焊接，不用复杂的技术措施，便可获得优质的焊接接头。当施焊环境温度较低或焊件厚度、刚度较大时，则应采取预热措施，预热温度应根据工件厚度和环境湿度进行考虑。,普通低碳合金钢的焊接,焊接16Mn钢的预热条件如下所示:不同环境温度的预热要求：工件厚度/mm：16以下，不低于-10不预热,-10以下预热100150工件厚度/mm：16-24，不低于-5不预热,-5以下预热100150工件厚度/mm：24-40，不低于0不预热,0以下预热100150工件厚度/mm：40以上，均应预热100150,高强钢的焊接,强度等级较高的低合金钢，其CE=0.40.6%，有一定的淬硬倾向，焊接性较差。应采取的技术措施是：尽可能选用低氢型焊条或使用碱度高的焊剂配合适当的焊丝；按规范对焊条进行烘干，仔细清理焊件坡口附近的油、锈、污物、防止氢进入焊接区；焊前预热，一般预热温度超过150；焊后应及时进行热处理以消除内应力。,高强钢的焊接,高强钢焊接影响因素的控制1、焊接方法的选择高强钢常用的焊接方法有焊条电弧焊、CO2气体保护焊等,为了减少电弧热量对母材的影响,应采用能量较为集中的焊接方式,如CO2气体保护焊和混合气体保护焊。为限制线能量,不能采用大直径的焊条或焊丝,CO2气体保护焊时宜采用直径1.2或直径1.6的焊丝。,高强钢的焊接,焊接材料选择焊接材料时一般要求所得焊缝金属在焊态下应具有接近于母材的机械性能,即“等强匹配”。在特殊条件下,如结构的刚度很大、冷裂纹很难避免时,选择比母材强度稍低的材料作为填充金属,即“低强匹配”,在少许牺牲焊缝强度而提高韧性的情况下,对焊接接头的性能更为有利。,高强钢的焊接,保护气体在用CO2气体保护焊焊接高强钢时,CO2气体纯度是影响高强钢焊接的重要因素之一,应符合HG/T2537-1993(焊接用CO2标准)规定或达到GB/T6052-1985(工业液体CO2标准)规定的优等品要求,一般要求CO2的体积分数在99.5%以上。试验表明:CO2的体积分数小98.7%时在焊缝中易出现气孔,当CO2体积分数高于99.11%时才能得到致密焊缝。对CO2气体的提纯有两种方法:一是在使用前将气瓶倒立静置放水的简易方式;二是在供气装置和设备间设置2个3个干燥器,以得到纯度较高的气体。,高强钢的焊接,坡口处理坡口内的锈蚀、水分、油污等也会导致气孔和冷裂的产生,所以在进行低合金高强钢的焊接时,一定要把坡口处理干净。为了减少焊接量,在板厚大于20mm的钢板拼接时尽量采用熔敷量较小的U形或X形坡口。,高强钢的焊接,高强钢的焊接,工艺参数的选择焊接顺序焊接顺序的选择应遵循以下原则:尽可能让焊缝能自由收缩,减少施焊时的拘束度,图纸设计时应避免交叉焊缝,有交叉时设计应力释放孔;先焊接收缩量大的焊缝,减少内应力;把部件整体结构划分为若干个小部件,将小部件按要求焊接后再组装成大部件,这样就大大减少了总装时的焊接量,减少一次受热量。,高强钢的焊接,焊接电流、焊接电压和焊接速度从减少裂纹的方面出发,焊接电流要大,焊接速度慢些为佳;但从减少热影响区脆化的角度出发,焊接电流要小,焊接速度要快。因此在焊接电流的选择上要兼顾两者的冷却速度范围,上限取决于不产生裂纹,下限取决于热影响区不出现脆化的混合组织。,高强钢的焊接,焊接层数为限制过多热量的输入,降低母材的过热程度,高强钢焊接时应尽量采用多层、多道焊,而且最好采用窄道焊而不作横向摆动的运条技术。每层焊道以不超过7mm为宜。这样前一层焊道对后一层焊道有预热作用,后一层焊道又对前一层焊道起了缓冷的效果,相互影响,在严格控制层间温度(2000)的条件下,有效减少了裂纹的出现和热影响区性能的变化。,高强钢的焊接,高强钢的焊接,焊前预热和焊后热处理高强钢经常在焊态下使用,焊后一般不进行焊后热处理。焊前预热应根据钢板厚度、屈服强度和母材温度决定。在外界温度太低时应进行焊前预热,板材强度越高、钢板越厚,预热温度就越高,预热温度一般为20150。母材温度不能低于10,若低于10,必须进行预热。,不锈钢的焊接,不锈钢按空冷后室温组织不同可分为：（1）马氏体型（M）不锈钢（3Cr13）；（2）铁素体型(F)不锈钢（1Cr17）；(3)奥氏体型(A)铬镍不锈钢（1Cr18Ni9或Cr25Ni20）但应用最广的是奥氏体型铬镍不锈钢。奥氏体型不锈钢焊接性良好，几乎所有的熔化焊方法都可采用。焊接时，一般不需要采取特殊措施，主要应防止晶界腐蚀和热裂纹。关键焊条（丝）要对应于被焊母材化学成分类型相同。奥氏体不锈钢由于本身导热系数小，线膨胀系数大，焊接条件下会形成较大拉应力，导致焊接时容易出现热裂纹。因此，为了防止焊接接头热裂纹，一般应采用小电流、快速焊，不横向摆动，以减少母材向熔池的过渡。,不锈钢的焊接,铸铁的焊接,铸铁焊补的主要困难是：焊接接头易产生白口组织，硬度很高，焊后很难进行机械加工；焊接接头易产生裂纹，铸铁焊补时，其危害性比形成白口组织大；铸铁含碳量高，焊接过程中熔池中碳和氧发生反应，生成大量CO气体，若来不及从熔池中逸出而存留在焊缝中，焊缝中易出现气孔。铸铁的焊补，一般采用气焊、焊条电弧焊，对焊接接头强度要求不高时，也可采用钎焊。铸铁的焊补过程根据焊前是否预热，可分为热焊和冷焊两类。,铸铁的焊接,热焊法：热焊法是焊前将工件整体或局部预热到600700，焊后缓慢冷却。热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，焊后可以进行机械加工。但热焊法成本较高，生产率低，焊工劳动条件差。一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件，如床头箱、汽缸体等。,铸铁的焊接,冷焊法：焊补之前，工件不预热或只进行400以下低温预热的焊补方法通常称为冷焊法，主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和避免裂缝。冷焊法方便灵活生产率高、成本低、劳动条件好。但焊接处切削加工性能较差。生产中多用于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每段不大于50mm）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。,铜及铜合金的焊接,铜及铜合金焊接性较差，焊接接头的各种性能一般均低于母材。铜及铜合金焊接的主要困难是：铜及铜合金的导热性很强，焊接时热量很快从加热区传导出去，导致焊件温度难以升高，金属难以熔化，以致填充金属与母材不能很好的熔合；铜及铜合金的线膨胀系数及收缩率都较大，且由于导热性好，而使焊接热影响区变宽，导致焊件易产生变形；另外，铜及铜合金在高温液态下极易氧化，生成的氧化铜与铜形成易熔共晶体沿晶界分布，使焊缝的塑性和韧度显著下降，易引起热裂纹；,铜及铜合金的焊接,4.铜在液态时能溶解大量氢，而凝固时，溶解度急剧下降，焊接熔池中的氢气来不及析出，在焊缝中形成气孔。5.同时，以溶解状态残留在固态金属中的氢与氧化亚铜发生反应，析出水蒸汽，而水蒸汽不溶于铜，以很高的压力状态分布在显微空隙中导致裂缝产生所谓氢脆现象。目前焊接铜及其合金较理想的方法是氩弧焊。对质量要求不高时，也常采用气焊，焊条电弧焊和钎焊等。,铝及铝合金的焊接,铝及铝合金焊接的困难主要是：铝容易氧化成Al2O3。此外，铝及铝合金液态时能吸收大量的氢气，但在固态几乎不溶解氢，熔入液态铝中的氢大量析出，使焊缝易产生气孔；铝的热导率为钢的4倍，焊接时，热量散失快，需要能量大或密集的热源，同时铝的线膨胀系数为钢的2倍，凝固时收缩率达6.5，易产生焊接应力与变形，并可能产生裂纹；铝及铝合金从固态转变为液态时，无塑性过程及颜色的变化，因此，焊接操作时，很容易造成温度过高、焊缝塌陷、烧穿等缺陷。焊接铝的理想方法是MIG焊，它具有阴极雾化作用。,铝及铝合金的焊接,绪论焊接方法金属焊接性海洋平台焊接,海洋平台焊接,海洋平台焊接特点海洋平台常用焊接方法海洋平台焊接工艺焊条选用原则焊接应力与变形焊接工艺措施焊接规定,海洋平台焊接,海洋平台焊接的难点随着海洋事业的发展，海洋石油开发逐渐由浅海向深海发展，由温暖海区向低温寒冷海区发展。海洋平台要经受各种气候条件和风浪的袭击，遭受海水的腐蚀，工作环境非常苛刻。其次，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，其结构处于更危险的状态，且随着结构大型化，导致构件厚度增加，其破坏的危险性也就愈来愈大，因此在海洋平台修理时，对结构焊接的要求也越来越高。,海洋平台焊接,海洋平台结构焊接的特点1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。2焊接热量输入通常限制一定范围，以确保焊接接头的韧性和抗脆断性。3厚板焊件，一般焊前需预热，以防止裂纹发生。4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。5管件桁架结构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接。6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。,海洋平台焊接,对焊缝金属和焊接接头的性能要求1韧性衡准材料韧性的指标主要是夏比V型缺口冲击韧性值。2硬度限制热影响区最高硬度，不仅是为了防止焊接冷裂纹的发生，也是为了防止氢致应力腐蚀开裂。降低焊缝热影响区硬度的主要措施是选择较高的焊接热输入量，采用回火焊道和选用碳当量较低的材料。3疲劳由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圆整，并与母材表面光滑过渡。,海洋平台焊接,4腐蚀为了避免焊缝金属的腐蚀。在焊接材料的选取上。应使焊缝金属的电极电位正于母材金属和过热区。焊后热处理对减轻腐蚀也有好处。采用碳当量较低的钢材。,海洋平台焊接,海洋平台结构焊接材料的选择根据平台构件的用钢等级和平台设计要求。选用与之相匹配的焊条或焊丝。焊后焊缝金属和焊接接头的性能与母材的性能基本一样，能阻止焊缝和热影响区焊接裂纹的发生和扩展，不致发生脆断和疲劳。选择焊接材料，要考虑发生裂纹的可能性：约束度高、应力集中高的部件。选用塑性韧性好的低氢碱性焊条和韧性高的焊丝和碱性焊剂。Z向钢的焊接选用低氢型和超低氢型焊接材料。,海洋平台焊接,焊接材料还要根据平台构件类别不同。分别选用不同级别的材料：次要构件选用普通结构钢焊条。如J422、J423等；主要构件选用相应级别的低氢型碱性焊条。如J427、J507等；对于特殊构件，一定要用相应等级的低氢型或超低氢型碱性焊接材料，以防止冷裂纹和提高焊缝金属和焊接头的韧性。,海洋平台焊接,海洋平台结构焊接前的准备工作1焊接工艺认可焊接工艺规程是根据焊接工艺合格记录制定的规程。是对初步焊接工艺规程的修正。焊接工艺规程应包括下列内容：(1)钢材等级和尺寸；(2)焊接材料(焊条、焊丝、焊剂)等级、牌号及规格；(3)焊接方法；(4)接头、坡口的设计及公差要求；(5)焊接位置。包括平焊、横焊、立焊、仰焊等；(6)焊接顺序；,海洋平台焊接,（7)焊接参数。包括焊接电漉、电弧、电压、焊接速度和热量输入范围；(8)焊前预热和层间温度；(9)焊后热处理参数。焊工与无损检测人员认可参加管节点焊缝焊接的工人。要经过专门的考试认可。现场焊接管节点的焊工需取得6GR位置合格性考试认可。,海洋平台焊接,焊前工艺准备(1)焊件和装配；(2)焊缝坡口；(3)焊前预热：为缓和焊接应力。降低焊缝扩散氢含量。减少裂纹发生几率。焊前对大厚度焊件、约束度高的焊件以及平台特殊构件要进行预热。预热温度通常在100Cl5O之间。,海洋平台焊接,常用的焊接方法1手工电弧焊2埋弧自动焊3药芯焊丝电弧焊施焊工艺1.焊接环境和施焊条件平台焊接工作在具有防风、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，风速一般不得超过5级，相对湿度不得大于90。,海洋平台焊接,遇有下列情形之一时，焊接前应预热，预热温度应与认可的焊接工艺一致(1)焊接高强度钢，特别是淬火圆钢，厚横截面钢材或承受高约束的钢材；(2)高湿度条件下；(3)钢材的温度低于O。,海洋平台焊接,2对接缝和焊接坡口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，为保证全都厚度充分焊透，需将焊件连接边缘加工成坡口形状，并采用多层、多道单面或双面焊。坡口的形式有U型和X型。3多层多道焊平台结构焊接，许多构件需采用多层、多道焊。,海洋平台焊接,4角焊缝大厚度板全熔透角焊缝，焊接应力高，应力集中严重。为减少应力集中，要求角焊缝表面成为凹面形，并平滑地向母材表面过渡。对特殊构件(关键构件)的角焊缝施焊时，焊工应仔细地焊成凹面形，并要求修整加工。,海洋平台焊接,导管架管节点圆管和相贯线的节点焊接节点圆管和相贯线焊缝应分别采用封底焊条、填充焊条和盖面焊条进行焊接。焊接材料用与母材强度和韧性等级相匹配的低氢塑或超低氢型碱性焊条，焊条直径根据焊件厚度和焊接层次加以选择，其中盖面焊宜用小直径焊条，以改善节点的抗疲劳性能。焊后工艺处理焊后工艺处理主要是指焊缝修整、缺陷修补和焊后热处理。焊后工艺处理的目的是提高焊缝金属和焊接接头的韧性和疲劳强度。,海洋平台焊接,焊接检验应对海上设施结构焊接作业实施全程质量监控，要有专职检验人员按照认可的建造检验工艺和质量控制工艺对结构焊接质量进行检验，严格执行三级检验制度，即自检、互检和专检，检验范围包括过程检验和完工检验，待全部合格后报验船师检验和船东认可。,焊条选用原则,焊条的选用须在确保焊接结构安全、可行使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条，必要时还需进行焊接性试验。,焊条选用原则,同种钢材焊接时焊条选用要点考虑焊缝金属力学性能和化学成分：对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。,焊条选用原则,考虑焊接构件使用性能和工作条件：对承受载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。,焊条选用原则,考虑焊接结构特点及受力条件：对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。,焊条选用原则,考虑施工条件和经济效益：在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条：在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率。,焊条选用原则,异种钢焊接时焊条选用要点强度级别不同的碳钢+低合金钢（或低合金钢+低合金高强钢）：一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条熔敷金属的强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低铡母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应不低于强度较高而塑性较差铡母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。,焊条选用原则,低合金钢+奥氏体不锈钢：应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹。但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。,焊条选用原则,不锈复合钢板：应考虑对基层、复层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层（碳钢或低合金钢）的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；复层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层（即复层与基层交界面）的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。,焊接应力及变形,焊接应力和变形的形成和危害.焊接应力增加结构工作时的应力,降低承载能力;焊接变形影响组装质量,矫正变形增加成本,还要降低塑性.由于焊接是局部加热,在加热和冷却过程中,有一定的刚性约束,加热时金属受压应力,产生塑性压缩变形;在冷却过程中,不能完全自由收缩,也能收缩一些,因此,金属受拉应力并保存下来,这就是焊接残余应力.,焊接应力及变形,焊接应力及变形,防止变形措施：设计措施：尽量减少焊缝数量及尺寸避免焊缝过分集中与交叉,如图所示采用刚性较小的接头形式在拉应力区域，避免几何不连续性工艺措施：合理选择焊接顺序和方向(先横后纵),焊接应力及变形,焊前组装时采用反变形法,焊接应力及变形,刚性固定法能量集中的焊接方法预热、锤击、散热选择合理的装配焊接顺序矫正机械矫正法火焰矫正法,焊接工艺措施,对工程中使用较多的或有代表性的接头形式进行焊接工艺性试验，以确定最佳的操作方法和焊接规范，焊接工艺性试验由焊接试验室全权负责。结构装配定位焊1.装配定位焊前，焊接坡口及其内外两侧各20mm范围内的油污必须用溶剂揩抹干净，并用手提砂轮机打磨去除铁锈、氧化皮等杂质，使焊件母材表面露出金属光泽。,焊接工艺措施,2.担任定位焊施焊工作的焊工必须是持有合格证的焊工。3.装