1、中华力量, 畅通世界Contents目 录三、焊接缺陷四、焊接应力与变形 五、桩腿高强钢、厚板（管）焊接工艺二、桩腿高强钢、厚板（管）焊接特点一、焊接通用工艺要求自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介一、焊接通用工艺要求1.焊接环境1.1焊接环境出现下列任一情况时，禁止焊接。1.1.1焊件周围温度低于-20（并不意味着周围的环境温度，而是指紧靠该焊缝处的温度）。1.1.2焊件表面潮湿或暴露在雨、雪中。1.2焊接环境出现下列任一情况时，须采用有效防护措施，否则禁止焊接。1.2.1风速：气体保护焊时大于2m/S，其他焊接方法大于10m/s。1.2.2相对湿度大于90%。1.2.3焊件温度低于-20
2、。1.2.4雨雪环境。1.3当焊件温度低于0时，必须将焊件加热至20，且必须在焊接过程中保持这一最低道间温度。焊接通用工艺要求2.焊工资质要求2.1焊工应经过培训，经考试合格取得焊工资质证书后方能从事产品的焊接。2.2焊工应根据焊工考试的项目，从事相应的焊接方法和焊接位置的工作。3装配要求3.1焊接坡口型式及加工尺寸应根据施工图纸要求及相关标准执行(见具体图纸)。3.2定位焊应由具有资质的焊工进行焊接，当定位焊裂纹、气孔等焊接缺陷时，正式焊接前应将缺陷彻底清除，定位焊长度应至少为50mm。3.3对接焊缝的起始端和末端必须安装引弧板、引出板。3.3.1母材板厚12mm，引弧板、引出板尺寸至少为5
3、050mm，母材板厚12mm，引弧板、引出板尺寸至少为75*75mm。3.3.2引弧板、引出板的坡口形式及安装角度需与被焊接头细节完全相同。3.3.3焊接时，必须在非焊接处引弧、熄弧，规格为5050mm的引弧板、引出板在引弧和熄弧处的焊缝引出长度不得小于40mm,规格为7575mm的引弧板、引出板在引弧和熄弧处的焊缝引出长度不得小于50mm。3.3.4在焊接完成并冷却后将引弧板、引出板去除，焊缝端部应光滑平齐，严禁使用敲击的方法去除引弧板、引出板。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介焊接通用工艺要求4.预热温度及道间温度要求4.1一般强度钢(A、B、D级钢，AH36，DH36，EH36，Q2
4、35，Q345等)最低预热温度和道间温度如下表一要求表一4.2当母材温度低于0时，必须将母材预热到至少20，且焊接中必须保持这温度。4.3最低预热和道间温度按接头中厚板的厚度确定。4.4高强合金钢（EQ47、EQ51、EQ56、EQ63、EQ70、 A514Gr.Q 、A517Gr.Q/ DILLIMAX 690E-MOD 、4130、45#、34CrNi1Mo、42CrMo等）焊前需预热至WPS规定的温度。（结合相应（结合相应WPS）4.5预热加热应均匀进行，母材的最小预热区域为焊接点所有方向上不得小于焊件的最大厚度值，但必须75mm。板材厚度板材厚度t(mm)t2020t3838t65t6
5、5温度（温度（）01065110自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介焊接通用工艺要求5.焊接前准备5.1焊前，必须对焊接坡口及坡口两侧各宽20mm范围内，清除氧化物、水分、油污等，当焊缝清理后未能及时焊接并因气候或其它原因影响而积水，受潮、生锈时，在焊接前应重新清理。5.2焊接作业人员焊接前应详细了解相关的焊接施工要求，如：被焊件材质、焊接方法、焊角高度、预热要求等。5.3焊接作业前应仔细检查焊接设备是否完好及焊接电缆的连接情况等。6.焊接要求6.1无论定位焊、对接焊，还是角接焊，严禁在焊缝两侧的钢板上引弧。6.2拆除卡马时，应采用火焰切割割除卡马，且不得伤及母材，严禁擅自用榔头敲出卡马，以
6、防损伤母材。6.3多层多道焊的焊接过程中，每道焊缝焊接后必须彻底清除焊渣，并仔细检查焊缝质量，各道各层焊缝的接头需错开3050mm。6.4焊接过程中焊接热输入量，各种焊接参数（焊接电流、电压、速度等）的选用严格遵守WPS的规定。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介焊接通用工艺要求6.5环境湿度90%时，对于板厚25mm的薄板，且材料等级EH36及以下一般强度钢种焊接过程若被迫中断，中断后必须对焊缝及与焊缝连接处母材采用硅酸铝纤维毯（带防火布）紧密覆盖缓冷措施以保证温度缓慢冷却至室温；任何焊接中断后重新焊接之前必须重新加热至WPS要求的预热温度，方可继续焊接；对于板厚25mm的厚板，材料等级涉
7、及EQ47，EQ51，EQ56，EQ63，EQ70，A514Q，A517Q及以上高强钢种焊接必须连续完成，不得中断，其碳弧气刨过程清根过程温度需与其焊接要求的温度一致。（结合工艺技术部（结合工艺技术部2个通知文件）个通知文件）自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介二、桩腿高强钢、厚板（管）焊接特点多层多道焊；严格控制热焊接输入；T、K、Y全熔透焊缝；（结合桩腿图纸）（结合桩腿图纸）焊前需要预热、需要控制道间温度、焊后后热缓冷及后热处理等；预热困难，效率低下；焊后残余应力大，焊后变形控制困难，难以矫正；工人劳动强度大；焊后冷裂倾向大。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介二、桩腿高强钢、厚板（管
8、）焊接特点自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介二、桩腿高强钢、厚板（管）焊接特点自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介三、焊接缺陷自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介焊接冷裂纹：大大厚厚板板高高强强钢钢板材厚，填充焊缝多，带入的氢多板材厚，填充焊缝多，带入的氢多板材厚，散热快，氢逸出时间短板材厚，散热快，氢逸出时间短板材厚，焊缝周围约束大板材厚，焊缝周围约束大板材厚，散热快，易出现淬硬组织板材厚，散热快，易出现淬硬组织强度高，塑性低，易产生脆性组织强度高，塑性低，易产生脆性组织强度高，材料刚性大，拘束应力大强度高，材料刚性大，拘束应力大扩散氢含量高扩散氢含量高组织易脆组织易脆拘束应力大拘束
9、应力大易易导导致致冷冷裂裂纹纹自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介四、焊接应力与变形焊接应力与焊接变形的基本知识： 在焊接过程中，焊件受到不均匀的电弧加热，受热区域的金属膨胀程度也就不同，此时产生的内应力和变形是暂时的，但当焊接完毕待焊件完全冷却后，剩余的内应力和变形称为残余内应力和变形。焊接内应力的种类：焊接后产生的内应力简称焊接应力，根据其空间位置和相互关系可分以下几种：单向应力 焊接薄板的对接焊缝以及在焊件表面上堆焊时，焊件存在的应力是单方向的。双向应力 在焊接较厚板的对接焊缝时，焊件存在的应力虽不同向，但均在一个平面内，即应力是双向的。三向应力 当焊接厚大焊件的对接焊缝时，焊件存在的
10、应力是沿空间三个方向作用的。当结构焊件三个方向焊缝的交叉处亦有三向应力存在。 根据焊接应力相对于焊缝的方向不同，可分为平行于焊缝的纵向应力和垂直于焊缝的横向应力。 单向应力对焊件的强度影响不大，有时不必采取特殊的方法消除它们。但当焊缝中存在双向应力和三向应力时，焊缝金属的强度和冲击值都要显著下降，容易产生裂缝。因此，在焊接厚件50mm时，焊后一般应对焊件进行热处理，以消除三向应力。三个方向焊缝的 ，焊缝不应焊到交角的顶点，以避免三向应力的产生。焊接应力按其产生的原因，也可以分为焊接热应力和组织应力。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介焊接残余应力与分布： 焊接残余应力和变形产生的主要原因是焊
11、接时的不均匀加热，近缝区的构件在加热和随后冷却过程中发生了塑性变形。 纵向焊接残余应力和变形 长板对接接头焊缝处受热温度较高，因此焊缝金属有较大伸长，离焊缝金属较远的部位温度较低，伸长则较小。钢板中间温度高的金属受到两边温度低的金属限制，阻碍了它的自由伸长，因此这部分产生压力。同时两边温度低的金属受到反作用力而产生应力，这时钢板中存在压应力和拉应力，并处于平衡。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介横向焊接残余应力和变形在与焊缝轴线垂直的方向上，焊缝和热影响区金属在加热过程中也要受到压应力，并发生塑性变形，而冷却后则存在焊接残余应力和变形，这叫做焊接横向残余应力和变形。当两块钢板在对接焊时，沿
12、焊缝中心线向两焊缝边缘焊缝区将产生纵向压缩，这种收缩的结果将使钢板产生变形。但是，焊接接头是由焊缝连接成一个不可分离的整体，结果在焊缝中部产生横向拉应力，而焊缝两端出现横向压应力。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介横向焊接残余应力和变形 另外，我们又知由于一条焊缝不是在同一时内完成，而总是要一段一段地逐步焊完，焊缝全长上的加热时间不一致，同一时间内各段受热温度不均匀，膨胀与收缩也不一致，因此这段与那段之间就形成了对自由变形的互相限制。先焊部分受到后焊焊缝横向收缩的作用，而它又限制了后焊焊缝的横向收缩，因此后焊焊缝末端受到拉应力作用，先焊部位受到压应力作用。总的横向应力是由上述两部分应力合成
13、的结果。 对接焊缝的横向收缩所引起的横向应力分布比较复杂。当焊接方法、施焊方向、焊接程序、焊接线能量、外界刚性固定条件等稍有不同，则其应力分布也不同。 当两块钢板固定后进行接头对接焊缝时，虽然变形较小，但应力值很大，可能引起裂缝，因此采用时要特别考虑这一点。分段退焊法和从中间向两端焊（对称焊法）较好，应力分布比较均匀，焊接变形较小。但是要注意在直通焊时，板材则往往由于受到很大的压缩应力，丧失稳定性而产生波浪变形。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介弯曲变形 焊接时焊件的弯曲变形是综合的，它是由纵向弯曲变形和横向弯曲变形综合而成的。弯曲变形与加热引起的压缩塑性变形区宽度、焊缝离构件重心的距离以
14、及构件的刚性等有密切关系。构件的刚性，是它抵抗变形的能力，主要决定于结构的形状和尺寸的大小。在其他条件相同时，增加焊件的刚性，将有利于减小弯曲变形。弯曲变形的大小以挠度的数值来度量，而挠度的大小与焊件的长度成正比。纵向收缩可造成弯曲变形，横向收缩也可以造成弯曲变形。横向收缩变形对弯曲的影响也是不容忽视的。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介角变形 焊缝沿厚度方向加热不均匀以及各层焊缝的收缩不一致，都会使板材绕焊缝轴线旋转一个角度，这种现象称为角边形。 厚板焊接时，焊接的一面温度高，另一面温度低，因此，温度高的一面产生的压缩塑性变形大，温度低的一面则小。冷却时则在板的厚度上发生各层焊缝收缩不均
15、匀现象，焊接的一面收缩大，另一面收缩小，所以容易产生角变形。 角变形的大小与焊接规范、接头型式、坡口角度等因素有关。如果焊缝区域加热能量大，对薄板来说，降低了角变形；对较厚板来说，角变形反而增加；但当焊件厚度很大时，由于其刚性增大很多，角变形又会减小。坡口角度和坡口形状对角变形影响较大。坡口角度越大，上下横向收缩量的差别越大，角变形也就越大。不同的施焊方法，其最终的角变形也不一样。采用多层焊要比单层焊时的角变形大。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介波浪变形波浪变形主要出现在薄板焊接结构，产生的原因一种是由于焊缝的纵向缩短对薄板边缘造成的压应力；另一种是由于焊缝横向缩短所造成的角变形。自升式
16、钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介上海振华重工扭曲变形装配质量不好，工件搁置不当以及焊接程序和焊接方向不合理，都可能引起扭曲变形。产生这种变形的根本原因就是焊后焊缝的纵向和横向缩短引起各种形式的变形和焊接残余应力。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介结论在焊接结构中，焊接残余应力与变形之间的关系是一个矛盾的两个方面。如果在焊接过程中焊件能够自由地收缩，则焊后焊件的变形较大而焊接应力较小，如果焊接过程中焊件受外界约束或自身刚性较大而不能自由收缩，则焊后焊件变形小，但其内部存在较大的焊接残余应力。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介五、桩腿高强钢、厚板焊接工艺：焊接缺陷的控制：焊前预热、控制道间
17、温度及焊后保温缓冷或后热，能降低冷却速度，改善组织，加快氢的扩散逸出。 焊接残余应力与变形的控制：（）选择合理的装配和焊接程序尽可能考虑焊缝的自由收缩 对于大型结构的焊接应从中间向四周对称进行。如工字梁在对焊接时，无论先焊面板或是腹板的接头，横向收缩会在角焊缝内引起很大应力，甚至产生裂缝，所以应设法使它能自由收缩。为此可采取将角焊缝留出一段后焊，使对接接头的横向收缩能自由地进行。采取对称焊接 对于刚性大而断面对称的构件，施焊时可采用对称的焊接程序，这对于保证构件得到最小的弯曲变形是十分有利的。对称布置的焊缝，应采用双数焊工对称的进行焊接。采用焊缝的不同焊接法 在焊接长焊缝（1m）时，可采用分断
18、退焊法、分中分段退焊法、跳焊法、交替焊法；对中等长度（0.51m）的焊缝可采用分中对称焊法。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介（2）反变形法所谓反变形法，就是根据焊后变形的情况，预先给以一个方向相反、大小相等的变形，使构件焊后变形很小甚至完全消失。采用此法时，应预先确定反变形的数值，以便达到消除焊后变形的目的。反变形的数值，一般是凭经验进行估算。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介（3）刚性固定法由于刚性大的船体构件焊后变形小，因此，如果焊前加强构件的刚性，同样也可以减小焊接变形。所以，刚性固定法是采用强制手段来减小构件焊后变形的有效办法。刚性固定是
19、一般采用定位焊或简单工夹具将构件固定在平台或胎架上以达到减小变形的目的。刚性固定法只适用塑性好的材料，特别是低碳钢。对于脆性较大的和容易淬火而变硬脆的中碳钢等材料不宜采用刚性固定法进行结构焊接，否则易导致焊缝产生裂缝。自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介（4）机械矫正法机械矫正法就是对焊缝及其周围区域施加外力，可以减小收缩应力和变形。其原理是利用焊缝及其周围金属受外力后产生塑性变形，而将已产生收缩的焊缝纤维伸长，从而减小了构件的可见变形和应力。机械矫正最好在热状态下进行，这时的金属具有较高的塑性。对于低碳钢构件焊缝机械矫正的最佳温度在15000左右。（5）预热法焊件在焊前加热能减小焊件的温度
20、差，并降低焊后的冷却速度，从而减小焊接应力。焊件焊前预热可根据焊件的大小和施工条件，采取局部预热或整体预热。预热温度的大小主要根据焊件的材料性质，厚度以及周围环境的温度等综合来考虑。（6）回火法焊件焊好后，将焊件整体放入加热炉中，并以2560的升温速度进行加热。低碳钢焊件加热在600650左右，并保温一定时间，然后与炉子一起冷至5060，焊件才出炉。当焊件尺寸大而不能进行整体回火时，可局部回火，此时，回火后应缓慢地冷却。此法是用氧乙炔火焰喷嘴加热在焊缝两侧，构件表面加热至200左右。在火焰嘴后面一定距离，喷水冷却，造成加热区与焊缝区之间一定温度差，使焊缝区金属被拉长，而达到部分消除焊缝拉伸内应力的目的。（7）（超声波/机械）振动/锤击法自升式钻井平台桩腿焊接工艺注意事项简介谢谢观看THANKS中华力量, 畅通世界
