桩腿中主舷管的建造焊接方法.pdf

本发明公开了一种桩腿中主舷管的建造焊接方法，主舷管包括由半圆板和齿条板构成的多个连接段。焊接方法包括如下步骤：a.将两侧半圆板与齿条板以单边U形坡口的接头形式焊接为一体，并且半圆板位于齿条板的中部并较齿条板短；b.两个连接段的齿条板在端部以非对称X坡口的接头形式焊接；c.将填补用半圆板以单边V形坡口的接头形式焊接填补于两个连接段的半圆板之间。本发明提高了焊接施工的可达性，减少了焊缝缺欠；减少了焊接工作量，提高工作效率，并改善了焊接接头的力学性能。经焊接工艺评定试验，焊接接头的力学性能各项指标均可满足船级社规范的规定。

1.  一种桩腿中主舷管的建造焊接方法，主舷管包括由半圆板(2)和齿条板(1)构成的多个连接段，其中每个所述连接段包括中间设置的所述齿条板(1)和位于所述齿条板(1)两侧对称设置的所述半圆板(2)；其特征在于，焊接方法包括如下步骤：
(S1)将两侧所述半圆板(2)与所述齿条板(1)以单边U形坡口的接头形式焊接为一体，并且所述半圆板(2)位于所述齿条板(1)的中部并较所述齿条板(1)短；
(S2)两个连接段的齿条板(1)在端部以非对称X坡口的接头形式焊接；
(S3)将填补用半圆板(2’)以单边V形坡口的接头形式焊接填补于两个连接段的半圆板(2)之间。

2.  根据权利要求1所述桩腿中主舷管的建造焊接方法，其特征在于，在(S1)步骤中，所述半圆板(2)与所述齿条板(1)的焊接处，所述半圆板(2)的根部设置有钝边(11)。

3.  根据权利要求1或2所述桩腿中主舷管的建造焊接方法，其特征在于，在(S3)步骤中，半圆板(2’)与半圆板(2)之间的焊接，在二者的内表面设置永久性专用同质垫板(15)。4、根据权利要求3所述桩腿中主舷管的建造焊接方法，其特征在于，所述接方法采用药皮焊条电弧焊；焊接材料采用AWS A5.5E11018-G型焊条。

4.  根据权利要求4所述桩腿中主舷管的建造焊接方法，其特征在于，所述齿条板之间、半圆板之间、齿条板与半圆板之间的焊接接头，屈服强度大于/等于690兆帕，抗拉强度大于/等于830兆帕，-37℃下冲击韧性大于/等于69焦耳。

桩腿中主舷管的建造焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺方法，更具体地说，涉及一种大型桩腿结构中局部构件的焊接工艺方法。
背景技术
大型自升式平台主要用于近海石油/天然气资源的勘探和开采，一般长约70米、宽76米，深约9.5米，结构重量1.7万吨，平均作业水深122米。平台主体全部靠桩腿支撑，其可靠与否关系到整个平台的安全。桩腿形状为三角桁架式，在桩腿结构的三个角处设有带齿条的主舷管、其间通过撑管连接，如图5所示，包括两个相对的半圆管(或称半圆板)2和带有齿条的部分1，由3根齿条通过结构管(管桁架)相连接组成三角桁架，并由多段焊接而成。其中，齿条全长可达167米左右，由于齿条厚度大、强度和冲击韧性要求高，焊接难度极大，容易出现焊缝缺欠；并且由于难于焊接因而焊接工作效率较低。
发明内容
本发明就是解决桩腿结构接长施工中，齿条板之间、半圆板之间、齿条板与半圆板之间的连接技术问题，设计了一套合理的桩腿建造的焊接工艺方法，从而保证了大型自升式平台中桩腿主舷管的建造效率，在避免焊缝缺欠的同时保证了主舷管在使用中的安全性能。
为了解决上述问题，本发明提供一种桩腿中主舷管的建造焊接方法，主舷管包括由半圆板和齿条板构成的多个连接段。其中，每个连接段包括中间设置的齿条板和位于齿条板两侧对称设置的半圆板。其焊接方法包括如下步骤：
S1、将两侧半圆板与齿条板以单边U形坡口的接头形式焊接为一体，并且半圆板位于齿条板的中部并较齿条板短；
S2、两个连接段的齿条板在端部以非对称X坡口的接头形式焊接；
S3、将填补用半圆板以单边V形坡口的接头形式焊接填补于两个连接段的半圆板之间。
在上述本发明主舷管的建造焊接方法中，S1步骤，在半圆板与齿条板的焊接处，半圆板的根部设置有钝边。S3步骤，填补用半圆板与半圆板的焊接处，二者的内表面设置有永久性专用同质垫板。上述焊接方法采用药皮焊条电弧焊，焊接材料采用AWS A5.5 E11018-G型焊条。焊接后，齿条板之间、半圆板之间、齿条板与半圆板之间的焊接接头，屈服强度大于690兆帕，抗拉强度大于830兆帕，-37℃下冲击韧性大于69焦耳。
通过上述技术方案，本发明具有优点如下：提高了焊接施工的可达性，减少了焊缝缺欠；合理的焊接坡口形式，减少了焊接工作量，提高工作效率；通过严格控制热影响区的宽度，使其不会过大，并通过机械方法去除切割等形成的受热影响区域，可以有效降低热影响区的负面作用。本发明选用合理的焊接规范、适宜的焊接热输入方式、合理的焊道布置方式，以及合适的预热温度并严格控制层间温度使其保持在预热温度与230℃之间，从而改善了焊接接头的力学性能，经焊接工艺评定试验，焊接接头的力学性能各项指标均可满足船级社规范的规定。因此依本发明制定的焊接工艺规程，完全能够满足桩腿建造施工需要。
附图说明
图1是两段桩腿主舷管对接状态下的立体结构示意图；
图2是图1中两段主舷管中半圆板的对接状态结构示意图；
图3是桩腿主舷管的截面示意图，显示出半圆板与齿条板之间的焊接坡口；
图4是两段齿条板之间对接的截面示意图，显示出两段齿条的对接坡口；
图5是两段半圆板之间对接的截面示意图，显示出图2中B处半圆板对接的坡口结构；
图6是图3中A处的放大图；
图7是图6中半圆板端部的结构示意图，显示出钝边的结构；
图8是两段齿条板焊接接头的结构示意图；
图9是桩腿主舷管的截面示意图。
具体实施方式
本发明涉及的桩腿结构，主要用于400英尺水深的自升式钻井平台中。其主舷管的结构如图9所示，包括半圆板2和齿条板1。参照图1所示，主舷管由多个连接段连接而成，其中每个连接段包括中间设置的齿条板1和位于齿条板1两侧对称设置的半圆板2。
参照图2-8，说明本发明的焊接方法，包括如下步骤：
a、将两侧半圆板2与齿条板1以单边U形坡口的接头形式焊接为一体，并且半圆板2位于齿条板1的中部并较齿条板1短；其中，在半圆板2与齿条板1的焊接处，半圆板2的根部设置有钝边11(如图7所示)。
b、两个连接段的齿条板1在端部以非对称X坡口的接头形式焊接；
c、将填补用半圆板2’以单边V形坡口的接头形式焊接填补于两个连接段的半圆板2之间；其中，参见图2和图5，半圆板2’与半圆板2之间的焊接处，在二者的内表面设置永久性专用同质垫板15；其设置方法为，在焊接填补用半圆板2’之前，将垫板15设置并焊接固定在指定位置，此后焊接半圆板2’。图5表示沿图2中半圆板纵向(长度方向)剖切后两处半圆板2与2’之间的对接关系。
具体实施上述步骤，参见图3所示，半圆板2与齿条板1，以单边U形坡口形式，参见图7中指引线指示出来的“”部分，其角度优选如图3中28°，半圆板2与齿条板1距离6毫米。由于半圆板2根部设置有钝边11，其内侧角度如图3所示优选36°。参见图4，齿条板之间的对接为非对称X坡口，角度优选图4中的5°和30°；图8显示了另一种对接X破口，角度为15°和30°，并显示出宽度T、1/2宽度T的对应关系。图5中显示出对接半圆板之间的距离6毫米，以及单边V形坡口，其角度优选30°。
上述焊接方法采用药皮焊条电弧焊；焊接材料采用AWS A5.5 E11018-G型焊条。同时，为了提高焊接接头的力学性能，满足齿条板之间、半圆板之间、齿条板与半圆板之间的焊接接头，使得屈服强度不小于690Mpa、抗拉强度不小于830Mpa、-37℃下冲击韧性不小许69J的要求，工艺方法规定：必需在焊接过程中，严格控制热影响区的宽度，保证热影响区不宜过大，切割等形成的受热影响部分采用机械方法去除；在合理选用焊接规范、合适的焊接热输入、合理布置焊道、采用合适的预热温度以及其他措施扶助下，严格控制层间温度使其保持在预热温度与230℃之间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。