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发表于 2009-10-19 13:13
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来自： 中国江苏南通
第三十九 桩腿制造中的焊接难点及尺寸精度控制 （二）
针对以上的问题我们进行了综合分析，解决方法是：
1. 焊前预热
通过预热来降低马氏体转变时的冷却速度，同时通过马氏体的“自回火”作用来提高抗裂性。但是预热温度不能过高，否则不仅对防止裂纹没有必要，而相反会使800-500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使焊接热影响区的韧性大大降低。
根据DNV的规范要求，预热温度的确定不仅要考虑碳当量CE值，还要考虑裂纹敏感系数 Pcm值（Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B）及焊件的厚度之和Tcomb。 当焊接件的厚度之和Tcomb≥70mm时，如果Pcm>0.26, CE>0.41, 预热温度要求最小100℃，最高可达175℃。这种预热温度下，工人的操作条件极差，致使无法焊接。而且桩腿、桩靴部位的超高强钢部分将在冬季施工，更加大了裂纹倾向；当Pcm≤0.26, CE≤0.41时，如果Tcomb≤75mm，一般不预热；如果Tcomb〉75mm，预热温度不小于75℃。通过分析及讨论厚度的覆盖情况，我们选用厚度为40mm的，级别为E500的钢板作试件，这样一来，不仅给施焊带来了方便，冷裂纹也比较好控制。
2. 选择适当的焊接材料
氢除了来源于焊接材料的水份，焊件坡口处的铁锈、油污以及环境湿度等因素以外，主要是焊接材料的含氢量。超高强度钢的焊接需要使用含氢量为H10或H5的低氢焊接材料。这种材料很难找到，而且DNV规范要求又很严格，先后试验了多种焊条及药芯焊丝才得以确定。若用焊条修补缺陷时，必须使用含氢量为H5的超低氢焊条，且热输入大，效率低。最后确定采用效率高、焊后残余应力小的药芯焊丝。
3. 严格控制层间温度
层间温度起着与预热同样的作用。最小层间温度为75℃，最大为200℃，也就是说，层间温度最小控制在预热温度的下限，而最大层间温度也不能过高。
4. 线能量的控制
为了确保立焊位置冲击值在34J以上，其他位置在47J以上，我们选用小线能量的方法，也就是多层小焊道焊缝，这样不仅可以使焊接热影响区和焊缝金属有较好的韧性，而且还可以减小焊接变形。根据经验，我们将最大线能量控制在21600J/cm。t8/5对于焊接接头熔合线处最薄弱的粗晶区冲击韧性的影响很大，如果控制在10秒-30秒之间，则熔合线处粗晶区能保证很好的冲击韧性，甚至比母材还好。
另外把每个焊道形状及大小标在WPS上，实际生产中严格按其执行。
5. 焊后热处理
这类钢的合金化原理就是在低碳的基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素来保证获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织。冷却速度不能过快。我们选用的是焊后立即后热，温度为200℃，保温2小时，随后在空气中冷却下来。这样做的目的是有利于氢的逸出，防止冷裂纹。
(三)
TIV-1是一个特殊的工程船，原因之一就是他的六条桩腿的尺寸精度比海洋平台的要求高得多，为了克服尺寸精度控制的问题，通过与船东及设计公司协商，采取以下措施：
1.间隙装配焊接
通常CO2药芯焊采用陶瓷衬垫，装配间隙为5-9mm，变形难于控制。现在则采用3-4mm的钝边，彼此装配间隙为零，焊一面，背面气刨，这样就使得收缩量不超过0.3mm.
2.不使用马板，而是设计专用胎架，施焊时如果使用马板，则马板必须为与焊件同等级材料，如果使用了马板而不预热，就容易产生裂纹。这样一来，且不说提高了价格，马板的预热也成了大难题。虽然做焊接工艺认可实验时可以做到，但是在实际生产中就很难做到。因此，我们设计了可调压紧件、可调顶杆等方式的胎架，既解决了上述问题，又能使尺寸精度得以提高。
3.采用合理的装焊顺序。
根据我厂的生产能力，乃至全国范围内的生产设备情况，如果要做到先装焊后切齿是非常困难的。不仅仅是因为装焊后的切割，就装配与焊接而言就很难达到所要求的精度。所以采用合理的装焊顺序，即先装箱体后装已切割好的齿条的方法，每一段都能使变形量得到严格的控制，这样整体精度就得以保证。
为了提高试验的成功率，针对每个位置、不同方法都先进行试验前的试验，做到及时发现问题，分析问题产生的原因，找到解决问题的措施。还有针对性地对焊工进行培训，提高焊工的素质，尤其是3G（立焊）位置，如果焊丝的摆动不当，就容易造成夹渣等缺陷。只有这样，我们的焊接工艺规程及焊接工艺合格试验才圆满地完成，为生产提供保障。 |
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楼主: yangwap
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发表于 2009-10-14 12:17
