【正文】 技術(shù)達(dá)到了較高的水平，同時(shí)，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鋼材的綜合性能要求越來(lái)越高，促進(jìn)了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。 這類鋼的熱影響區(qū)的高強(qiáng)度和高塑、韌性是靠低碳馬氏體或下貝氏體提供的。固溶處理是把奧氏體不銹鋼加熱 到 1050℃1080℃ ，鐵素體不銹鋼加熱到 1050℃ ，按工件截面大小保溫 24h，使鉻的碳化物重新擴(kuò)散溶入固溶體中，然后把鋼放入水或油中迅速冷卻，使碳化鉻來(lái)不及析出而獲得抗晶間腐蝕能力。但時(shí)效區(qū)則不能因此而硬化，必須再次固溶處理、淬火和時(shí)效處理才行。 ? 多層焊時(shí)，要控制層間溫度，待前條焊道冷卻到預(yù)熱溫度后，再焊下一焊道。為了降低焊縫金屬中的鐵素體含量，考慮到鋼的耐蝕性，靠 將鉻、鉬含量來(lái)提高奧氏體數(shù)量是不可取的，一般采用加氮、增加鎳含量?jī)蓷l途徑來(lái)提高奧氏體相的數(shù)量。 ? 層間溫度：標(biāo)準(zhǔn) 雙相不銹鋼的層間溫度 通常限制最高 150176。 防止產(chǎn)生氣孔的措施是減少氫、氧的來(lái)源；用預(yù)熱來(lái)延長(zhǎng)熔池的存在時(shí)間，使氣體易于析出；采用含鋁、鈦等強(qiáng)脫氧劑的焊絲。同時(shí)，由于結(jié)晶方向隨每道焊縫位置的變化雜質(zhì)偏析比較分散，可避免產(chǎn)生中心線裂紋，此外，多層多道焊時(shí)，由于后焊的焊道對(duì)前道焊道及其熱影響區(qū)進(jìn)行再加熱，在 Ac3線以上的再加熱區(qū)內(nèi)發(fā)生相變、相變重結(jié)晶，使焊縫中原有的柱狀晶消失，形成細(xì)小的等軸晶；在回火溫度區(qū)的再加熱，可按溫度的高 低產(chǎn)生不同的回火進(jìn)行。對(duì)于大厚度重要結(jié)構(gòu)件的焊縫機(jī)械性能評(píng)估意義深遠(yuǎn)。盡管一些條 款是建議性的，屬非強(qiáng)制性條款，可選擇性執(zhí)行。 5) 焊接施工 管道 焊接施工通常采用流水作業(yè)，同一焊道由兩名焊工在 兩側(cè)同時(shí)施焊，為防止產(chǎn)生冷裂紋及因 鋪管船移動(dòng)引起 焊縫拉斷，根焊道完成后應(yīng)盡快進(jìn)行熱焊道焊接，根焊道與熱焊道間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。 2) 焊接工藝規(guī)程（ WPS） 工藝管線 焊接工藝必須按照合同文件中規(guī)定使用的規(guī)范進(jìn)行評(píng)定并編制相應(yīng)的焊接工藝規(guī)程。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) GB150 適用于設(shè)計(jì)壓力不大于 35Mpa 的鋼制壓力容器，對(duì)焊接制造的環(huán)境條件、工藝要求、返修規(guī)定、焊后熱處理及產(chǎn)品焊接試板等提出了比較詳細(xì)的要求。對(duì)于異種鋼號(hào)的焊接，碳素鋼與低合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證機(jī)械性能，推薦采用強(qiáng)度級(jí)別較低的母材相匹配的焊接材料；碳素鋼、低合金鋼與奧氏體高合金鋼之間的焊縫金屬應(yīng)保證抗裂性能和機(jī)械性能；推薦采用鉻鎳含量較奧氏體高合金鋼母材高的焊接材料。焊工必須按圖樣、工藝文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接；當(dāng)氣體保護(hù)焊時(shí)風(fēng)速大于 2m/S或采用其 它焊接方法時(shí)風(fēng)速大于 10m/S時(shí)，須采取有效防護(hù)措施，否則禁止施焊。 若 焊后立即進(jìn)行熱處理則可不作后熱。 對(duì)于需要焊接返修的缺陷應(yīng)當(dāng)分析產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)措施，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，編制焊接返修工藝。每條焊縫層可能一次焊完。 需要預(yù)熱的焊件在整個(gè)焊接過(guò)程中應(yīng)不低于預(yù)熱溫度。 4) 焊接材料 25 JB/T 4709適用于氣焊、手弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊焊接的鋼制壓力容器。壓力容器的焊接工作有嚴(yán)格的規(guī)范，必須遵循有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范中包含的鋼級(jí)有 A2 A、 B、 X4 X5 X5 X60、 X6 X70和 X80，以及上列 X42和 X42以上更高鋼級(jí)的中間級(jí)。焊工和焊接操作者的資格有效期為 6 個(gè)月。 5) 焊接施工質(zhì)量控制 海洋工程建造為大型結(jié)構(gòu)，需要在露天現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝、焊接。內(nèi)容包括焊接材料選擇；焊接方法；焊接工藝；焊接工藝評(píng)定；焊工和焊接操作者資格；現(xiàn)場(chǎng)焊接施工質(zhì)量控制及焊接檢驗(yàn)等。 4) Ni9 低溫用鋼的焊接 工藝要點(diǎn) ? 焊前應(yīng)預(yù)熱 100℃ 150℃ 。 ? 凝固金屬中的過(guò)飽和氫向金屬的微間隙中擴(kuò)散造成很大的壓力。每道焊道寬度深比應(yīng)小于 3，這樣有利于防止開(kāi)裂。前已所述，雙相不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕主要原因是適當(dāng)?shù)南啾壤? ? 在溫度高于 1000℃ 的熔合線附近快速冷卻時(shí)，會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。焊后還要回火（約 730℃ 790℃ ）。按照電位腐蝕理論，鉻的抗腐性能隨含量為 13%、 17%、 25%而跳躍上升，所以不銹鋼的含鉻量都圍繞這種含量。 （ 3） 低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼的焊接 低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼 的 強(qiáng)度一般在 441980Mpa，在控制含碳量 %以下時(shí)，能保證良好的綜合性能和焊接性，不僅具有高強(qiáng)度和高塑、韌性。 因此，在制定這類鋼的焊接工藝時(shí)要特別注意“軟組織或臨界硬度”的控制。2 ≤%B 且最小 ≤%B 且最小m % 長(zhǎng) 度 % 長(zhǎng) 度 177。2 ≤%B 且最小 ≤%B 且最小 0..15 % 長(zhǎng) 度 % 長(zhǎng) 度 177。2 ≤%B 且最小 ≤%B 且最小m % 長(zhǎng) 度 % 長(zhǎng) 度 177。2 ≤%B 且最小 ≤%B 且最小m % 長(zhǎng) 度 % 長(zhǎng) 度 177。2 177。2 177。2 ≤%B 且最小 ≤%B 且最小m % 長(zhǎng) 度 % 長(zhǎng) 度 177。 20 世紀(jì) 90 年代中期，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，一些適合海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品相繼問(wèn)世，如高強(qiáng)度的低屈強(qiáng)比鋼、極低裂紋敏感性、高韌性及焊接性良好的中厚板材、型材完全能夠滿足海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的性能要求，完全替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)了鋼材的國(guó)產(chǎn)化。 （ 3） 滿足經(jīng)濟(jì)的要求 對(duì)設(shè)計(jì)選材來(lái)說(shuō)，保證經(jīng)濟(jì)性的前提是準(zhǔn)確的計(jì)算，按照產(chǎn)品服役條件選用適合的材料，而不能單純追求高質(zhì)量選用更高級(jí)的材料或以優(yōu)代劣。支管端坡口面角度的切割要求用數(shù)控多軸自動(dòng)馬鞍形曲線管子切割機(jī)，在切割管端馬鞍形曲線的同時(shí)一次完成。大多數(shù)自升式鉆井平臺(tái)為三樁腿式三角形平臺(tái)型式，其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的樁腿起支撐平臺(tái)的作用，為減少波浪對(duì)樁腿的沖擊，多采用桁架結(jié)構(gòu)。 ? 編制焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)用鋼材訂貨計(jì)劃和試驗(yàn)用 焊 材訂貨計(jì)劃。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，海洋中石油和天然氣的資源量，約占世界石油、天然氣總儲(chǔ)量的 30%以上，因而近幾十年來(lái)美、英、日、法、德和俄羅斯等國(guó)家在海洋石油開(kāi)發(fā)方面做了大量工作，海洋石油的開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前世界各國(guó)極為重視的一件大事。海洋工程焊接結(jié)構(gòu)分為動(dòng)態(tài)定位式和固定式兩大類，涉及到大量的鋼材加工，在海洋工程結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程中，焊接貫穿在各個(gè)環(huán)節(jié)中，焊接工作量占有相當(dāng)大的比例。另外，焊接施工過(guò)程中如需要，需制訂相應(yīng)的指導(dǎo)性焊接技術(shù)文件，如熱處理施工方案、焊接缺陷（如裂紋）返修程序、焊接變形控制程序等。典型管節(jié)點(diǎn)接頭形式如圖 732 所示。海洋工程在鋼材選擇上，必 須滿足海洋工程對(duì)鋼材的特殊要求，并取得相應(yīng)船級(jí)社的認(rèn)可。 對(duì)于大厚度管相交的 T、 K、 Y 管節(jié)點(diǎn)，在厚度方向上拘束度大，并承受局部應(yīng)力集中，容易在臨近焊縫的母材上產(chǎn)生層狀撕裂，因此該部位的鋼材需采用具有厚度方向斷面收縮率大、具有良好性能的Z 向鋼，我國(guó)船級(jí)社平臺(tái)規(guī)范規(guī)定了抗層狀撕裂的 Z 向鋼，見(jiàn)表 732。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 177。為避免焊縫接頭過(guò)熱，焊接時(shí)應(yīng)避免熱輸入過(guò)大。這種鋼材在冶煉時(shí)需特殊的工藝，特別是控制“ S”的含量，要求硫的含量小于 %，同時(shí)采取控制軋制及正火處理。此外，焊接工藝及參數(shù)的選擇，應(yīng)力求有利于使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫含量最低。另外還可能有下面所說(shuō)的 475℃ 脆性和 !相脆性問(wèn)題。生產(chǎn)上采用焊縫金屬為奧氏體 鐵素體雙相組織的焊條焊接奧氏體不銹鋼；采用低氫焊條促使焊縫金屬晶粒細(xì)化，減少焊縫中的有害雜質(zhì)，提高焊縫的抗裂性；采取盡量快的焊速，等待焊層冷卻后再焊下一道，以減小焊縫過(guò)熱；焊接結(jié)束或中斷，收弧要慢，填滿弧坑，防止弧坑裂紋；選用較小的焊接電流。與 188型鉻鎳奧氏體不銹鋼相比， 188 型的鐵素體含量一般為 3~10%，作用于改善其焊接性，而雙相不銹鋼通過(guò)精確控制各元素的比例及進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械熱加工，使其中的鐵素體含量 約為 50%，與奧氏體各占一半。熱影響區(qū)中 F 相數(shù)量增大，常導(dǎo)致 C、 N固溶原子過(guò)飽和從而析出碳氮化合物 Cr（ N， C）等，碳氮化合物析出部位在冷卻速度較 圖 736 焊縫金屬中的鐵素體含量與 Nieq 的關(guān)系曲線 快時(shí)還會(huì)形成貧 Cr區(qū)。國(guó)外有一些 CuNi 合金焊接的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，但是，真正用于生產(chǎn)的成熟的焊接工藝比較少。 ? 接頭形式 接頭相對(duì)熱源應(yīng)呈對(duì)稱形，使其具備相同的傳熱條件，才能獲得成形均勻的焊縫。板厚度小 50mm的馬氏體型低溫鋼，一般不需焊后熱處理。 3) 焊工和焊接操作者技能 海洋工程建造前必須對(duì)制造商或承包商的焊工和焊接操作者進(jìn)行資格考試，考試合格并取得第三方監(jiān)檢機(jī)構(gòu)頒發(fā)的合格證及顧客的認(rèn)可，方可擔(dān)任相應(yīng)項(xiàng)目的焊接工作。為了保證海底輸油（氣）管道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須確保整條管線運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的可靠性。在能滿足設(shè)計(jì)和安裝要求的前提下，同時(shí)要選用最經(jīng)濟(jì)的管材。 4) 焊接材料 所用焊接材料應(yīng)經(jīng)相應(yīng)船級(jí)社認(rèn)可，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的焊接材料才能應(yīng)用于 工藝管線的 24 焊接。焊接工藝規(guī)程通常由行業(yè)或企業(yè)自行制訂并實(shí)施，如《碳素鋼及低合金鋼焊接技術(shù)規(guī)程》、《不銹鋼焊接技術(shù)規(guī)程》、《鋁制空分設(shè)備氬弧焊工藝規(guī)程》、《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》、《二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝規(guī)程》等。若采用熱加工方法則還應(yīng)采用冷加工方 法去除影響焊接質(zhì)量的表面層。施焊中要防止地線、電纜線、焊鉗與焊件打弧。焊后熱處理應(yīng)在補(bǔ)焊后和壓力試驗(yàn)前進(jìn)行。焊件進(jìn)爐時(shí)爐內(nèi)溫度不得高于400℃。 受壓元件的角焊縫的根部應(yīng)保證焊透。坡口表面及兩側(cè)的一定范圍內(nèi)應(yīng)徹底清理干凈水、鐵銹、油污、積渣和其它有害雜質(zhì)。 JB/T 4709《鋼制壓 力容器焊接規(guī)程》是壓力容器制造行業(yè)的指導(dǎo)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了鋼制壓力容器焊接的基本要求。每種填充金屬都對(duì)應(yīng)一個(gè)分類號(hào)，即“ A”編號(hào)，其改變是焊接工藝規(guī)程中的重要變素。中口徑管 mm(12英寸 24英寸 )大多采用的是電阻焊（ ERW）直縫鋼管，大口徑管 mm(24英寸 34英寸 )采用（ UOE）直縫焊接鋼管。常用的海底輸油（氣）管道焊接標(biāo)準(zhǔn) API Std 1104 及 DNVOSF101對(duì) 海底管道施工有特殊要求： 1) 焊接方法 焊接方法按照規(guī)范允許的焊接方法選擇，目前先進(jìn)高效的自保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng) 焊和半自動(dòng)焊、全自動(dòng) Ar+CO2氣保護(hù)焊方法廣泛應(yīng)用。 坡口的小角度區(qū)域同時(shí)具有小角度焊接資質(zhì)，有效期為 6 個(gè)月。焊縫收弧 時(shí)，必須填滿弧坑，以免引起裂紋。淬硬傾向小，室溫下焊接時(shí)，不易形成冷裂紋；鋼中硫、磷等雜質(zhì)含量控制得較低，也不易產(chǎn)生熱 裂紋，故其可焊性良好。表面成形能力差。由于使用與母材相同的焊接材料時(shí)焊縫中的 F 相數(shù)量與抗腐蝕性能之間的關(guān)系。多道焊焊縫在焊后狀態(tài)下具有 2550%的鐵素體，取決于稀釋程度、熱輸入和冷卻速度。當(dāng)在腐蝕性介質(zhì)中，晶間貧 Cr 層就會(huì)遭到腐蝕破壞。過(guò)熱區(qū)晶粒粗大難以熱處理細(xì)化，常溫沖擊韌性低。必要時(shí)采用后熱以加速氫的擴(kuò)散逸出。合適的線能量、預(yù)熱溫度，以及采用低氫型焊接材料一方面減少了冷裂傾向，同時(shí)也減少了由于冷裂紋誘發(fā)的熱影響區(qū)層狀撕裂及熱影響區(qū)脆化傾向，也增加了金屬本身的抗層狀撕裂傾 向。這類鋼有較好的塑性和韌性，碳當(dāng)量低，可焊性較好，熱影響區(qū)的淬硬傾向比低碳鋼大，一般不需采取特殊的焊接工藝措施。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 表 732 我國(guó)船級(jí)社平臺(tái)規(guī)范規(guī)定的抗層狀撕裂 Z 向鋼 Z 向鋼等級(jí) 板厚方向斷面收縮率 RA (%) S 含量 (%) 平均值 (六個(gè) ) 最小單個(gè)值 Z15 ≥ 15 ≥ 10 ≤ Z25 ≥ 25 ≥ 15 ≤ Z35 ≥ 35 ≥ 25 ≤ 對(duì)超靜定導(dǎo)管架平臺(tái)水下部分的拉筋桿件的鋼材 API SPECRP2A規(guī)定 的沖擊試驗(yàn)溫度，見(jiàn)表 733，沖擊試驗(yàn)?zāi)芰恳螅簩?duì) I 類鋼最低值 20J。固定式采油平臺(tái)一般根據(jù) ASTM、API 、 DnV及 BS 等標(biāo)準(zhǔn)選用鋼材。 6 圖 732 典型管節(jié)點(diǎn)接頭形式 主管與支管的連接呈 T、 K、 Y或復(fù)合形相貫節(jié)點(diǎn)形式時(shí)，支管端為馬鞍形曲線。 在工程開(kāi)工之前，承包商應(yīng)匯集全部經(jīng)顧客批準(zhǔn)的焊接工藝文件以及被采用的每一過(guò)程 的工藝評(píng)定，這些文件應(yīng)該作為永久記錄提交給顧客并存檔。 1. 焊接設(shè)計(jì)的任務(wù)和內(nèi)容 海洋石油開(kāi)發(fā)工程設(shè)施的鋼結(jié)構(gòu)、工藝管線、海 底管線、壓力容器的焊接加工設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)顧客 提供的詳細(xì)設(shè)計(jì)的 材料規(guī)格書(shū)、焊接技術(shù)規(guī)格書(shū)和 設(shè)計(jì) 圖紙等的技術(shù)要求，綜合考慮焊接成本、施工條件、焊接的難易及焊接變形等因素，按照現(xiàn)有制造施工單位具備完成施工要求所需的技術(shù)、人員和設(shè)備條件，制訂切實(shí)可行的焊接施工文件。我國(guó)既是一個(gè)陸上大國(guó) ,也是一個(gè)海洋大國(guó)，隨著我國(guó)陸上石油工業(yè)的發(fā)展，海洋石油工業(yè)也在迅速崛起。 ? 根據(jù)相關(guān)專業(yè)提供的圖紙等文件計(jì)算焊接材料用量， 編制焊接 材料 訂貨計(jì)劃。模塊上除生活辦公設(shè)施外，并配有空調(diào)通 風(fēng)、生活用水、電力供應(yīng)、通訊氣象、火 /氣探測(cè)及報(bào)警等系統(tǒng)。相貫形節(jié)點(diǎn)的焊縫可以分為全焊 透、部分焊透和角焊縫三類，依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算承載要求選擇確定。因此，要求鋼材必須具有良好的熱切割性能及良好的焊接性能。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)母 材及焊縫接頭對(duì)韌性要求見(jiàn)表 734。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 177。 屈服強(qiáng)度在 3454