海洋工程导管架管结点焊缝焊接操作技巧探析

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if qq空间人人网开心网更多木文针对工程屮导管架管结点悍接接头采用常规焊接工艺方法，无法达到质量要求的难题，提出了用伙弧点 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“碱性焊条卜-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汕山汕建职工培训中心王绍、中国石化集团公司胜利汕山门渤海汤海东、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

2、出近儿年來，随着海上油田建设的发展，海上釆油平台、井下作业平台、导管架等金属结构大暈生产制造、 使用，这类结构中管结点是最为常见的焊接接头zo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丁-|11|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。又山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，焊接质虽会出现许多问题,其中主要的缺陷有以下3利ffll禅洋i阳諭许蚪&久炸縫卞何位1.1根部焊缝出现裂纹焊接根部焊缝时，非常容易出现焊缝农面看似良好，但内部却存在大量

3、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 炸接大厚度接头时，这种现彖更为明显。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，遍焊过程中加人了各层z间磨修焊道的 工作量，影响了焊接进度，同时焊接质量难以保证，超声波检查时合格率很低。1.3盖面焊缝外观质疑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

4、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 焊缝濟成光滑的凹型，如图2所示，m型半径r的最小值根据管件间的夹角a和铉杆管壁厚t规定如下： 当夹角a<130°时,r>t/2;当夹角a>130°时,r>toi x何中 a > m5c ; 丁 >1<2）; -y紺f： iwwhim f 怙界flfii侧m 处耳枷殳蚓i任 说的伸mi |> i i ar）型件变航应力变形切u度示盘同is时丁为仙删称mweld in 忙导计鄭m点炸帰外規范耍求.2焊接缺陷难点分析 2.1根部焊缝裂纹形

5、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（或叫结品裂纹）。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索。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;横坐标农示焊缝金屈在脆性温度区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®（ae）;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。n.常规的焊接方法中焊缝两

6、侧热影响区受到的线能杲大，熔池体积也大，冷却过程屮作用在焊缝上的焊接应 力人，结果产生如同直线2所对应的应力变形aez, ae2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言线1对应的ml,fpmax,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m pmax,减小了焊接应力变形ze,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(12001400°c)的粘度、表面张力、导电性。1200 imn> |k¥> 19111,x管mw我门:此何的斥图5中熔渣的温度在1200-1400 c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''碱性焊条熔池淸晰，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"的现彖。因碱性渣具冇这一特点，故而在下向焊中多余的熔渣比较容易 被电弧吹掉。no i un) mim>

8、z" imm»i h i 钻 ik x 10 仇“51412门：>之问员廉< h ih <f| xfji ry：i 匚辽闸 ly卩中 mueo山iweiclint1*15炸糸熔潰枯ie 衣血张和讪反的关系在高温惜况熔渣导电性能的好坏主耍取决于熔渣中各种离子体的数量.如na+、fe2+、mn2+、f等 离子体。酸性焊条药皮中主耍成分是ti02、si02、cac03等，碱性焊条药皮成份主要是cac03和caf2, 两种药皮熔化后形成的等离f体数杲，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， 冇利于防止熔渣丿衣灭电弧现彖的发生。3解决问题的措施及

9、操作要点3.1丿ir火弧点焊法"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，同时也降低背而焊缝成形的控制难度。焊接 时，起焊点的位置、焊条角度、焊接方向等都与常规操作时一样，但不同之处在于''火弧点焊"尽量减小熔 池尺寸。对于间隙大的部位可采用连点两点三点，即''左一点，右一点"或''左一点，右一点，屮间一点：更 换炸条收弧时要用三点向后收弧，如图5所示，以避免出现弧坑裂纹。ft1接时用的焊条直径03.2mm,焊 接电流110-115a,电弧电压22-26v,采用直流反接短

10、弧操作。3.2第二层焊缝用常规焊接手法第二层焊缝焊接用常规手法操作，只要正确制定并使用焊接规范，悍接质量较容易保证。焊接时选用e5015 和焊条，直径焊接电流160-170a,点焊电压2225v。起悍点位于6点钟位直左右，起焊时要 从起焊点前方30mm左右的位置引弧，电弧引燃后快速拉回起焊点施焊。运弧采用反月牙形运条方法，短 弧操作。第一个熔池的焊肉耍薄，从笫二熔池起焊肉要增加到正常厚度，但厚度不宜高于焊条巨径，这样 能防止焊接后半圈时接头处出现焊瘤。在随后的操作中都耍用短弧，电弧在坡口两侧要稍作停顿，中间过 渡稍快些。3.3其他填充层用多层多道排焊第二层焊缝焊完后，开始采用排焊焊缝焊接效果较

11、好。一般情况下第三、第四层排焊两道,以后各层根据 焊口宽度不同排焊二或四道。毎道焊缝使用的规范与笫二层基本相同，但区别在于排焊时焊条摆动的幅度 较小，焊道宽度要控制在焊条直径3倍以内，如图6所示。個6乡道川炸总式示慰图在接近盖面位登时，山于整个焊口的坡口深度不一致，可能出现有的部位已经焊满、有的部位述没有填满 的现彖，这时就要将耒填满的部位进行填焊，同时述要对外形不符介要求的部位进行修整，尽量让焊缝低 于表面0.5-imm,并保证找平层上下均匀。3.4用碱性焊条下向排焊焊接盖面层图7表示出了用碱性焊条下向排焊的基木操作过程。weld i nfornet其基本原理是利用电弧吹力和液态金属的表而张

12、力克服重力的影响，让一部分液态金屈附着于基本表面, 随电弧向下移动形成薄而均匀的焊道，同时也利川电弧吹力和重力作川，将多余的液态金属熔渣吹离开焊 接区。第一道焊道可以安排在大管一侧，也口j安排在小管一侧。其他焊道按先后顺序排列。起焊点位于12点左右 位置，顺1点、2点、向6点方向施焊。焊条不做横向摆动，连续向下移动，悍条在各个位置上的角度， 如图8所示。ms卜向川炸炸条伸4花留焊接时使用的焊条直径03.2mm,电流120-130a,电床2125v,采用直流反接。后半圈操作与前半圈 相同，随后乞道焊缝的操作也与前半圈相同。整个盖面操作就是要把原焊道高的部分''抹平"，低的部分''填 平最终达到光滑平整的''船型焊缝表而。下向排