【正文】 力；檢查焊接接頭抗脆性斷裂的能力；檢查焊接接頭的使用性能?？珊感栽囼?yàn)方法：按其試驗(yàn)手段可分為直接法和間接法兩類(lèi)按試驗(yàn)內(nèi)容可分為抗裂性試驗(yàn)、接頭性能試驗(yàn)和工藝適應(yīng)性試驗(yàn)。檢查焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開(kāi)裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂縫，但對(duì)厚大工件或低溫下焊接時(shí)應(yīng)考慮預(yù)熱。用CE表示，并以此來(lái)判別可焊性的好壞 。利用經(jīng)驗(yàn)公式估算產(chǎn)生熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋等傾向的大小。鋼的化學(xué)成分不同，可焊性也不同，一般分為四個(gè)等級(jí) 良好、一般、差和不好?？珊感允窍鄬?duì)比較的概念：把材料在焊接時(shí)形成裂縫的傾向及焊接接頭性能變壞的傾向作為評(píng)定材料可焊性的主要指標(biāo)。熔池中的金屬與熔渣和氣相間發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，以及合金元素的蒸發(fā)、氧化、還原等，可能造成焊縫金屬的成分、金相組織或性能的改變O、N、H、S、P等雜質(zhì)的溶入和析出，可能形成氣孔或影響焊縫金屬的性能，熔池金屬結(jié)晶時(shí)，成分偏析及結(jié)晶方向等原因可能導(dǎo)致熱裂紋。金屬材料可焊性涉及的內(nèi)容：首先決定于金屬本身的性質(zhì)，另一方面也決定于焊接方法、焊接工藝參數(shù)、焊接材料、接頭形式、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、焊件使用條件和接頭受力情況等。內(nèi)涵：1 結(jié)合性能 ：金屬焊接時(shí)對(duì)缺陷的敏感性?？偨Y(jié)：(1)焊縫外觀經(jīng)CCS中國(guó)船級(jí)社、ABS美國(guó)船級(jí)社、DNN挪威船級(jí)社驗(yàn)船師檢驗(yàn)，結(jié)果符合船規(guī)技術(shù)要求。收弧時(shí)，先在熔池上方做一熔孔，然后慢慢將熔池鐵水向后帶出10～15 mm，在坡口側(cè)?；?，以減慢熔池凝固速度，防止熔池產(chǎn)生冷縮孔，并使接頭處形成斜坡?tīng)?，以利于下次接頭，此時(shí)注意不可在焊縫熔池中心處回焊收弧，以防止產(chǎn)生冷縮孔，更不能在熔池上直接收弧，否則有可能在背面焊縫熔池表面產(chǎn)生冷縮孔，成為難以修復(fù)的缺陷，當(dāng)弧坑還在紅熱狀態(tài)時(shí)，在熔池下方10～15 mm處斜坡上引弧，并焊至收弧處，此時(shí)弧坑溫度逐步升高，應(yīng)將焊條沿著預(yù)先做好的熔孔向坡口根部頂一下，聽(tīng)到“撲撲”聲后稍微停頓，做橫向擺動(dòng)，然后恢復(fù)正常焊接，這個(gè)階段關(guān)鍵要點(diǎn)是焊條運(yùn)送要到位，更換焊條要快，觀察熔孔要準(zhǔn)，手勢(shì)要穩(wěn)，接頭盡可能采用熱接以保證焊縫反面成形光滑、美觀。I. 打底焊打底焊操作主要難點(diǎn)是管子斜仰焊位置，由于管子承受熱量不均勻，熔滴難于向背面焊縫過(guò)渡，且受重力作用，使熔滴下淌，欲使熔滴能夠克服重力和坡口上兩端受熱不均勻帶來(lái)的不利影響，使熔滴順利向熔池過(guò)渡，形成正反面飽滿的焊縫，保證電弧在根部焊接時(shí)處在合適位置是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的關(guān)鍵。使用前焊條應(yīng)進(jìn)行350℃烘干，保溫1．5 h，隨用隨取，施焊前對(duì)坡口內(nèi)外兩側(cè)各20 mm范圍內(nèi)進(jìn)行除銹，使其露出金屬光澤。固定焊，其管子的軸線與水平面成45176。另外,焊接前三道焊縫或者焊縫金屬未達(dá)10mm時(shí)，都應(yīng)在管內(nèi)用氬氣進(jìn)行背部保護(hù),以防止根部焊縫金屬性能惡化。(8)引弧須在坡口內(nèi)進(jìn)行，不允許擦傷母材。(6)由于雙相不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大，定位焊縫長(zhǎng)度要增加至100mm。(2)焊道兩側(cè)最好敷防飛濺劑，焊件表面最好覆蓋保護(hù)膜。具體考試辦法與其他鋼材類(lèi)似，本文不再論述。II 焊工資質(zhì)考試依據(jù)認(rèn)可的合格工藝。測(cè)量耐點(diǎn)蝕性能。耐腐蝕性能試驗(yàn)用來(lái)驗(yàn)證材料的耐腐蝕性能：在焊縫金屬取兩個(gè)試樣，尺寸為50mm25mmlOmm(當(dāng)t1O時(shí)取板厚)。其程序是：焊接斷面經(jīng)過(guò)切割后取樣，取樣位置為焊縫頂部(即最后一道蓋面焊縫，距表面約lmm)焊縫中心、焊縫根部(距管件內(nèi)表面約lmm)、焊縫根部?jī)蓚?cè)的熱影響區(qū)、焊縫兩側(cè)母材；接著對(duì)樣品進(jìn)行粗磨、細(xì)磨、拋光后，再進(jìn)行浸蝕處理；最后在500倍顯微鏡下觀察其晶粒情況。評(píng)定力學(xué)性能后，對(duì)焊縫金屬進(jìn)行化學(xué)成分分析，確定焊縫金屬化學(xué)成分含量是否滿足材料標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)計(jì)焊接工藝之前，要了解平臺(tái)有哪些規(guī)格的管線，然后參考ASME IX QW一250條要求的工藝重要變素，確定采用哪些焊接方法，盡量采用有利于現(xiàn)場(chǎng)施工并且覆蓋范圍廣的焊接工藝。特別是它們對(duì)抗氯化物的侵蝕有很好的效果，最適合在富含氯離子的介質(zhì)中，以及某些酸介質(zhì)中使用，比如，在海洋采油平臺(tái)中，應(yīng)用于化學(xué)藥劑注入系統(tǒng)。冷卻速度不能過(guò)快。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們將最大線能量控制在21600J/cm。最后確定采用效率高、焊后殘余應(yīng)力小的藥芯焊絲。氫除了來(lái)源于焊接材料的水份，焊件坡口處的鐵銹、油污以及環(huán)境濕度等因素以外，主要是焊接材料的含氫量。 當(dāng)焊接件的厚度之和Tb≥70mm時(shí)，如果Pcm, CE, 預(yù)熱溫度要求最小100℃，最高可達(dá)175℃。這是QT狀態(tài)供貨的這種高強(qiáng)度鋼的普遍存在的問(wèn)題，對(duì)焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低碳鋼來(lái)說(shuō)尤為重要。綜上所述，超高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)，產(chǎn)生冷裂紋的機(jī)理在于鋼種淬硬之后，受氫的誘發(fā)和促進(jìn)使之脆化，在拘束應(yīng)力的作用下形成了裂紋。焊縫中氫的濃度達(dá)到一定值后，在應(yīng)力的作用下就會(huì)產(chǎn)生裂紋。在應(yīng)力和熱力不平衡的條件下，空位和位錯(cuò)都會(huì)發(fā)生移動(dòng)和聚集，當(dāng)它們的濃度達(dá)到一定的臨界值后，就會(huì)形成裂紋源。在焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)前的模擬試驗(yàn)中，通過(guò)鋼的供貨狀態(tài)（調(diào)質(zhì)狀態(tài)）,分析出下列焊接時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題：（1）根據(jù)化學(xué)成分計(jì)算得到鋼的碳當(dāng)量：（CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 ）。2 完工檢驗(yàn)(1)外觀檢驗(yàn) 焊接完成48小時(shí)后，在清除表面焊渣不涂防銹漆的狀態(tài)下，外觀經(jīng)專(zhuān)檢合格后報(bào)驗(yàn)船師和船東檢驗(yàn)。(5)在多層多道焊時(shí)，下一道焊縫焊接之前要對(duì)前一道焊縫進(jìn)行敲渣和適量的打磨．并進(jìn)行100％ 目檢，在確保沒(méi)有任何缺陷后才能進(jìn)行下一道焊縫的焊接工作，否則要及時(shí)消除缺陷才能繼續(xù)焊接。(2)每個(gè)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。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(qiáng)度。對(duì)特殊構(gòu)件(關(guān)鍵構(gòu)件)的角焊縫施焊時(shí)，焊工應(yīng)仔細(xì)地焊成凹面形，并要求修整加工。坡口的形式有U塑和X型。4 常用的焊接方法(1) 手工電弧焊(2）埋弧自動(dòng)焊(3) 藥芯焊絲電弧焊5 施焊工藝平臺(tái)焊接工作在具有防風(fēng)、防雨雪的遮蔽條件下進(jìn)行，特別是在露天進(jìn)行氣體保護(hù)焊時(shí)，一定要有防風(fēng)措施。降低焊縫擴(kuò)散氫含量。2 焊工與無(wú)損檢測(cè)人員認(rèn)可參加管接點(diǎn)焊縫焊接韻工人。是對(duì)初步焊接工藝規(guī)程的修正。如J42J423等；主要構(gòu)件選用相應(yīng)級(jí)別的低氫型堿性焊條。Z向鋼的焊接選用低氫型和超低氫型焊接材料。選擇焊接材料。III海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件的用鋼等級(jí)和平臺(tái)設(shè)計(jì)要求。在焊接材料的選取上。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。、全熔透、多層多道手工焊接。I海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接的特點(diǎn)，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條。(5)全焊透：一般全焊透在海工項(xiàng)目中用于厚板、強(qiáng)度等級(jí)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。一條焊縫是否焊接完成主要看包角包的是否合格和完美。一個(gè)平臺(tái)上有數(shù)百甚至上千個(gè)管節(jié)點(diǎn)，實(shí)踐證明，只要少數(shù)幾個(gè)管節(jié)點(diǎn)發(fā)生疲勞破壞，就可能導(dǎo)致平臺(tái)的整體事故，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。而材料焊接工藝又是其中的重要組成部分，本文主要說(shuō)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。盡管我國(guó)海工技術(shù)的發(fā)展起步比較晚，但隨著我國(guó)改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，海工技術(shù)在中國(guó)得到了迅速的發(fā)展。 process analysis. 目 錄一．引言 4 4 5I海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接的特點(diǎn) 5II對(duì)焊縫金屬和焊接接頭的性能要求 5III海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇 6IV海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接前的準(zhǔn)備工作 6V導(dǎo)管架管節(jié)點(diǎn)圓管和相貫線的節(jié)點(diǎn)焊接 8VI焊后工藝處理 8VII焊接檢驗(yàn) 8四．超高強(qiáng)度鋼焊接工藝 9五．海洋平臺(tái)雙相不銹鋼管線的焊接 12I 焊接工藝評(píng)定 12II 現(xiàn)場(chǎng)焊接 14六．海上平臺(tái)管節(jié)點(diǎn)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(yàn) 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(qiáng)鋼的焊接工藝 25一、高強(qiáng)鋼的焊接性分析 25二、高強(qiáng)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(tái)由于長(zhǎng)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(tái)管節(jié)點(diǎn)有很高的應(yīng)力集中。(2)包角：包角是所有焊接過(guò)程中最不應(yīng)該忽視的問(wèn)題。(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。有一個(gè)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。，以消除焊接殘余應(yīng)力。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(kāi)裂。為了避免焊縫金屬的腐蝕。采用碳當(dāng)量較低的鋼材。不致發(fā)生脆斷和疲勞。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。次要構(gòu)件選用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條。IV海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)焊接前的準(zhǔn)備工作1 焊接工藝認(rèn)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。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)。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。預(yù)熱溫度通常在100~C—l5O℃ 之間。海上設(shè)施結(jié)構(gòu)的對(duì)接縫一般應(yīng)全焊透，對(duì)厚度超過(guò)6mm的對(duì)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。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(guò)渡。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(bǔ)和焊后熱處理。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(shí)將保溫筒內(nèi)剩余的焊條放進(jìn)烘箱內(nèi)。之間，每條焊縫要盡量一次性連接不斷地焊完，不能因?yàn)橥饨缫蛩赜绊懚g歇進(jìn)行操作，這樣才能保證層間溫度。碳刨后不能馬上進(jìn)行打磨，必須100％ 目檢發(fā)現(xiàn)無(wú)缺陷后才能進(jìn)行打磨工作，否則要進(jìn)行消除缺陷的處理。四．超高強(qiáng)度鋼焊接工藝樁腿及樁靴所用的材料中很多為屈服強(qiáng)度是500兆帕級(jí)的超高強(qiáng)鋼，而齒條等部位為E500，不僅屈服強(qiáng)度高，而且要確保40℃的低溫沖擊性能，這給焊接帶來(lái)很大的難題，也使得焊接工藝的認(rèn)可試驗(yàn)難上加難。另一方面，鋼淬硬會(huì)形成更多的晶格缺陷，主要是空位和位錯(cuò)。尤其是殘余擴(kuò)散氫的影響，即在較低溫度下（Ms點(diǎn)以下）才具有致裂作用的氫的影響。焊接接頭所承受的拘束應(yīng)力還包括不均勻加熱及冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和金屬相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力。同時(shí)，這種鋼對(duì)線能量是非常敏感的，也就是說(shuō)，線能量也是使沖擊韌性下降的一個(gè)重要因素。根據(jù)DNV的規(guī)范要求，預(yù)熱溫度的確定不僅要考慮碳當(dāng)量CE值，還要考慮裂紋敏感系數(shù) Pcm值（Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B）及焊件的厚度之和Tb。通過(guò)分析及討論厚度的覆蓋情況，我們選用厚度為40mm的，級(jí)別為E500的鋼板作試件，這樣一來(lái)，不僅給施焊帶來(lái)了方便，冷裂紋也比較好控制。若用焊條修補(bǔ)缺陷時(shí)，必須使用含氫量為H5的超低氫焊條，且熱輸入大，效率低。為了確保立焊位置沖擊值在34J以上，其他位置在47J以上，我們選用小線能量的方法，也就是多層小焊道焊縫，這樣不僅可以使焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，而且還可以減小焊接變形。這類(lèi)鋼的合金化原理就是在低碳的基礎(chǔ)上通過(guò)加入多種提高淬透性的合金元素來(lái)保證獲得強(qiáng)度高、韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體的混合組織。五．海洋平臺(tái)雙相不銹鋼管線的焊接雙相不銹鋼管以其優(yōu)良的耐腐蝕、高強(qiáng)度和易于加工制造等優(yōu)異性能在海洋平臺(tái)應(yīng)用比較普遍。I 焊接工藝評(píng)定海洋平臺(tái)管線焊接工藝一般采用ASME IX標(biāo)準(zhǔn)。按照ASNE IX QW一190標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)外觀檢驗(yàn)和無(wú)損探傷合格后，對(duì)試件焊接接頭進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，比如拉伸(參考ASME Ⅸ QW一150)、冷彎(參考ASME Ⅸ QW一160)試驗(yàn)、沖擊(參考ASME IXQW一170)等，對(duì)照材料