【正文】 畢 業(yè) 論 文材料焊接在海洋工程技術(shù)工藝分析姓 名： 學(xué) 號： 班 級： 專 業(yè)：船舶工程技術(shù)（舾裝）指導(dǎo)老師： 時 間： 2012年5月31日 目 錄[摘要]近年來，海工技術(shù)在中國正處于建國以來最好的一個發(fā)展時期。盡管我國海工技術(shù)的發(fā)展起步比較晚，但隨著我國改革開放和經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，海工技術(shù)在中國得到了迅速的發(fā)展。而材料焊接工藝又是其中的重要組成部分，本文主要說明的是材料焊接在海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用及工藝分析。[關(guān)鍵詞]海工技術(shù)，材料焊接，工藝分析AbstractIn recent years, The Offshore Technology be placed in to found a nation in China best of a development period. Though our country The Offshore Technology use a material of development start parison night, along with our country reform open with economy construction of continuously development,and The material welding process is one of the important ponent . This paper mainly that the welding materials in ocean engineering technology, application and process analysis. [Keyword]The Offshore Technology。 the welding materials。 process analysis. 目 錄一．引言 4 4 5I海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接的特點 5II對焊縫金屬和焊接接頭的性能要求 5III海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇 6IV海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接前的準(zhǔn)備工作 6V導(dǎo)管架管節(jié)點圓管和相貫線的節(jié)點焊接 8VI焊后工藝處理 8VII焊接檢驗 8四．超高強度鋼焊接工藝 9五．海洋平臺雙相不銹鋼管線的焊接 12I 焊接工藝評定 12II 現(xiàn)場焊接 14六．海上平臺管節(jié)點6GR位置焊接工藝方法 14七．金屬材料的焊接 17I 金屬材料的焊接性 17II 可焊性試驗 20八．焊接應(yīng)力與焊接變形 21焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因 21I焊接變形的控制措施 22II 焊接應(yīng)力的控制措施 24九．低合金高強鋼的焊接工藝 25一、高強鋼的焊接性分析 25二、高強鋼焊接影響因素的控制 26三 工藝參數(shù)的選擇 27一．引言海洋平臺由于長期在惡劣的海洋環(huán)境里作業(yè)，結(jié)構(gòu)在2025年的使用期限內(nèi)將受到約10*8次的周期性載荷，而且平臺管節(jié)點有很高的應(yīng)力集中。一個平臺上有數(shù)百甚至上千個管節(jié)點，實踐證明，只要少數(shù)幾個管節(jié)點發(fā)生疲勞破壞，就可能導(dǎo)致平臺的整體事故，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。平臺的建造，焊接工程很重要！海工焊接中焊縫的要求，主要是余高、包角、焊趾過度、焊縫設(shè)計形式、全焊透焊縫焊接注意事項及焊接順序。(1)余高：余高主要對焊縫起到增加強度的作用，但是并不是余高越高越好，應(yīng)該控制在一個范圍內(nèi)，一般選在25mm 余高過高會引起焊縫橫向的不連續(xù)，在焊趾處引起應(yīng)力集中問題等。(2)包角：包角是所有焊接過程中最不應(yīng)該忽視的問題。一條焊縫是否焊接完成主要看包角包的是否合格和完美。包角包不好就會給這條焊縫的質(zhì)量留下隱患，一般包角會有氣孔、夾雜和未融合等缺陷，這就有可能引起焊縫從包角處出現(xiàn)裂紋進行擴散，引起焊縫縱向斷裂。(3)焊趾：焊趾是焊縫與母材的連接部位，一般情況下此處容易引起應(yīng)力集中，所以海工焊縫焊接完畢后要對焊趾進行處理，一般式打磨過度等，也有用TIG熔修的。(4)焊縫形式：盡量采用減小收縮、減少引力集中的形式，可以適當(dāng)?shù)淖冎本€焊縫為弧線焊縫等辦法。(5)全焊透：一般全焊透在海工項目中用于厚板、強度等級高的板材，當(dāng)然此結(jié)構(gòu)部分屬于受力較大部分，一般全焊透焊縫容易引起缺陷，UT合格率下降。主要因為坡口形式不合理、焊工操作不當(dāng)、反面清根不徹底以及碳刨坡口形式不合理造成的。(6)焊接順序：要根據(jù)結(jié)構(gòu)情況來確定，屬于現(xiàn)場經(jīng)驗類。有一個總體原則就是：盡量保持有自由端收縮、從中間向兩邊以及普通焊接中的一些方位順序。I海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接的特點，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條?！?0kJ／era的范圍，以確保焊接接頭的韌性和脆斷性。，一般焊前需預(yù)熱，以防止裂紋發(fā)生。，以消除焊接殘余應(yīng)力。、全熔透、多層多道手工焊接。 ，以修整焊縫和消除表面缺陷，減少應(yīng)力集中，提高疲勞壽命。II對焊縫金屬和焊接接頭的性能要求衡準(zhǔn)材料韌性的指標(biāo)主要是夏比V型缺口沖擊韌性值。限制熱影響區(qū)最高硬度，不僅是為了防止焊接冷裂紋的發(fā)生，也是為了防止氫致應(yīng)力腐蝕開裂。降低焊縫熱影響區(qū)硬度的主要措施是選擇較高的焊接熱輸入量，采用回火焊道和選用碳當(dāng)量較低的材料。由結(jié)構(gòu)特點和焊接成形引起的應(yīng)力集中，是影響焊接接頭疲勞壽命的重要因素，特殊構(gòu)件的角焊縫對其形狀和缺陷必須侈整。并與母材表面光滑過渡。為了避免焊縫金屬的腐蝕。在焊接材料的選取上。應(yīng)使焊縫金屬的電極電位正于母材金屬和過熱區(qū)。焊后熱處理對減輕腐蝕也有好處。采用碳當(dāng)量較低的鋼材。III海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇根據(jù)平臺構(gòu)件的用鋼等級和平臺設(shè)計要求。選用與之相匹配的焊條或焊絲，焊后焊縫金屬和焊接接頭的性能與母材的性能基本一樣。能阻止焊縫和熱影響區(qū)焊接裂紋的發(fā)生和擴展。不致發(fā)生脆斷和疲勞。選擇焊接材料。要考慮發(fā)生裂紋的可能性。約束度高、應(yīng)力集中高的部件。選用塑性韌性好的低氫堿性焊條和韌性高的焊絲和堿性焊劑。Z向鋼的焊接選用低氫型和超低氫型焊接材料。焊接材料還要根據(jù)平臺構(gòu)件類別不同。分別選用不同級別的材料。次要構(gòu)件選用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條。如J42J423等；主要構(gòu)件選用相應(yīng)級別的低氫型堿性焊條。如J42J5o7等；對于特殊構(gòu)件。一定要用相應(yīng)等級的低氫型或超低氫型堿性焊接材料，以防止冷裂紋和提高焊縫金屬和焊接頭的韌性。IV海洋平臺結(jié)構(gòu)焊接前的準(zhǔn)備工作1 焊接工藝認可焊接工藝規(guī)程是根據(jù)焊接工藝合格記錄制定的規(guī)程。是對初步焊接工藝規(guī)程的修正。焊接工藝規(guī)程應(yīng)包括下列內(nèi)容：(1)鋼材等級和尺寸；(2)焊接材料(焊條、焊絲、焊劑)等級、牌號及規(guī)格；(3)焊接方法；(4)接頭、坡口的設(shè)計及公差要求；(5)焊接位置。包括平焊、橫焊、立焊、仰焊等；(6)焊接順序；(7)焊接參數(shù)。包括焊接電漉、電弧、電壓、焊接速度和熱量輸入范圍；(8)焊前預(yù)熱和層間溫度；(9)焊后熱處理參數(shù)。2 焊工與無損檢測人員認可參加管接點焊縫焊接韻工人。要經(jīng)過專門的考試認可?，F(xiàn)場焊接管節(jié)點的焊工需取得6GR位置合格性考試認可。3 焊前工藝準(zhǔn)備(1)焊件和裝配；(2)焊縫坡口；(3)焊前預(yù)熱：為緩和焊接應(yīng)力。降低焊縫擴散氫含量。減少裂紋發(fā)生幾率。焊前對大厚度焊件、約束度高的焊件以及平臺特殊構(gòu)件要進行預(yù)熱。預(yù)熱溫度通常在100~C—l5O℃ 之間。4 常用的焊接方法(1) 手工電弧焊(2）埋弧自動焊(3) 藥芯焊絲電弧焊5 施焊工藝平臺焊接工作在具有防風(fēng)、防雨雪的遮蔽條件下進行，特別是在露天進行氣體保護焊時，一定要有防風(fēng)措施。 施焊時的環(huán)境溫度不得低于經(jīng)批準(zhǔn)的焊接工藝認可試驗所規(guī)定的最低溫度，風(fēng)速一般不得超過5級，相對濕度不得大于90％ 。遇有下列情形之一時，焊接前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)與認可的焊接工藝一致(1)焊接高強度鋼，特別是淬火圓鋼，厚橫截面鋼材或承受高約束的鋼材；(2)高濕度條件下；(3)鋼材的溫度低于O℃ 。海上設(shè)施結(jié)構(gòu)的對接縫一般應(yīng)全焊透，對厚度超過6mm的對接全焊透焊縫，為保證全都厚度充分焊透，需將焊件連接邊緣加工成坡口形狀，并采用多層、多道單面或雙面焊。坡口的形式有U塑和X型。平臺結(jié)構(gòu)焊接，許多構(gòu)件需采用多層、多道焊。4 角焊縫 大厚度板全熔透角焊縫，焊接應(yīng)力高，應(yīng)力集中嚴(yán)重。為減少應(yīng)力集中，要求角焊縫表面成為凹面形，并平滑地向母材表面過渡。對特殊構(gòu)件(關(guān)鍵構(gòu)件)的角焊縫施焊時，焊工應(yīng)仔細地焊成凹面形，并要求修整加工。V導(dǎo)管架管節(jié)點圓管和相貫線的節(jié)點焊接節(jié)點圓管和相貫線焊縫應(yīng)分別采用封底焊條、填充焊條和蓋面焊條進行焊接。焊接材料用與母材強度和韌性等級相匹配的低氫塑或超低氫型堿性焊條,焊條直徑根據(jù)焊件厚度和焊接層次加以選擇，其中蓋面焊宜用小直徑焊條，以改善節(jié)點的抗疲勞性能。VI焊后工藝處理焊后工藝處理主要是指焊縫修整、缺陷修補和焊后熱處理。焊后工藝處理的目的是提高焊縫金屬和焊接接頭的韌性和疲勞強度。VII焊接檢驗應(yīng)對海上設(shè)施結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)實施全程質(zhì)量監(jiān)控，要有專職檢驗人員按照認可的建造檢驗工藝和質(zhì)量控制工藝對結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量進行檢驗，嚴(yán)格執(zhí)行三級檢驗制度，即自檢、互檢和專檢，檢驗范圍包括過程檢驗和完工檢驗，待全部合格后報驗船師檢驗和船東認可。l 過程檢驗和控制(1)燒低氫焊條時，焊工在領(lǐng)取焊條前一定要帶保溫筒，而且保溫筒在使用時一定要接上電源。任何焊工不得隨意將不是從烘箱中領(lǐng)取的焊條放入保溫筒內(nèi)，焊工在一天的工作結(jié)束后必須及時將保溫筒內(nèi)剩余的焊條放進烘箱內(nèi)。(2)每個焊工在施焊前要帶好錘子、鋼絲刷或風(fēng)鏟等必備工具，而且要檢查電源線的連接是否牢固，檢查施工區(qū)域的環(huán)境衛(wèi)生及風(fēng)力和風(fēng)向，并采取一定的預(yù)防措施，這是保證質(zhì)量的前提條件。(3)進行打底焊時，施工人員要非常認真，不能因為反面要氣刨而大意，實際上對于焊縫質(zhì)量的好壞，打底焊的質(zhì)量起著非常重要的作用。(4)對于對接焊和全焊透的角焊縫，在焊接之前要進行50℃ 一l00℃ 預(yù)熱，且在多層多道焊時，每道焊縫層間溫度要控制在l00℃ 一15039。之間，每條焊縫要盡量一次性連接不斷地焊完，不能因為外界因素影響而間歇進行操作，這樣才能保證層間溫度。(5)在多層多道焊時，下一道焊縫焊接之前要對前一道焊縫進行敲渣和適量的打磨．并進行100％ 目檢，在確保沒有任何缺陷后才能進行下一道焊縫的焊接工作，否則要及時消除缺陷才能繼續(xù)焊接。(6)嚴(yán)格按工藝要求的焊接順序進行焊接，以便最大限度地減少焊接應(yīng)力和焊接變形。(7)所有對接焊縫和全焊透角焊縫背面都要進行碳刨，碳刨深度一般為5ram左右，對于有缺陷的部分可以適當(dāng)刨深到消除缺陷為止。碳刨后不能馬上進行打磨，必須100％ 目檢發(fā)現(xiàn)無缺陷后才能進行打磨工作，否則要進行消除缺陷的處理。2 完工檢驗(1)外觀檢驗 焊接完成48小時后，在清除表面焊渣不涂防銹漆的狀態(tài)下，外觀經(jīng)專檢合格后報驗船師和船東檢驗。(2)焊縫無損檢測無損探傷一般應(yīng)在焊后48小時進行，當(dāng)焊件被要求做焊后熱處理時，無損探傷應(yīng)在熱處理后進行無損檢測的范圍應(yīng)包括：A 對接焊縫；B 全焊透的K、T、Y型節(jié)點焊縫；C 部分焊透的K、T、Y型節(jié)點焊縫或填角焊縫。海洋工程鋼結(jié)構(gòu)常用的無損檢測方法有：射線檢測、超聲波檢測和磁粉檢測。四．超高強度鋼焊接工藝樁腿及樁靴所用的材料中很多為屈服強度是500兆帕級的超高強鋼，而齒條等部位為E500，不僅屈服強度高，而且要確保40℃的低溫沖擊性能，這給焊接帶來很大的難題，也使得焊接工藝的認可試驗難上加難。在焊接工藝認可試驗前的模擬試驗中，通過鋼的供貨狀態(tài)（調(diào)質(zhì)狀態(tài)）,分析出下列焊接時易出現(xiàn)的問題：（1）根據(jù)化學(xué)成分計算得到鋼的碳當(dāng)量：（CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 ）。，這說明存在著很強的淬硬傾向，鋼中的淬硬傾向越大，越容易產(chǎn)生裂紋。一方面，鋼淬硬之后形成脆硬的馬氏體組織，從金屬的強度理論可以知道，馬氏體是一種脆硬的組織，發(fā)生斷裂時只需消耗較低的能量，因此，焊接接頭有馬氏體存在時，裂紋易于形成和擴展。另一方面，鋼淬硬會形成更多的晶格缺陷，主要是空位和位錯。在應(yīng)力和熱力不平衡