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海洋工程制造中的关键焊接技术分析

作者:未知

  摘要:在海洋工程装备材料中主要是以焊接为核心,与发达国家相比,我国的海洋工程材料的焊接技术较为落后,存在着一定的差距,不能真正满足海洋实际开发的需要。在当前形势下,优质的焊接技术在海洋装备制造中发挥着至关重要的作用,同时在海洋工程装备中也是其重要的关键性因素。本文将针对海洋工程制造中的关键焊接技术与应用进行针对性的探究。
  关键词:海洋;工程制造;焊接技术
  海洋工程制造中的技术核心主要是焊接技术,虽然近几年我国的焊接技术已经得到了较快的发展,但是与发达国家相比还存在一定的差距,使得其无法满足海洋开发的需要。因此,需要对海洋工程制造中的关键焊接技术和其应用进行相关研究探讨。
  1高强钢焊接技术
  海洋工程装备的制造材料主要是低合金高强钢,焊接接头的质量指标主要是韧性。韧性是材料在载荷的作用下具有抵抗裂缝扩展和开裂的性能,也是材料开裂之前弹塑性变形过程中能够吸收能量的性能,是材料塑性和强度的结合。海洋工程装备要想在焊接技术上有所提高,首先应该保证焊接接头的韧性要好。部分钢材料经常会出现焊接冷裂缝的情况,主要是焊接时的加热冷却较快,使得热影响区和焊缝的塑性和韧性较低,但是强度较高。如果焊接过程的冷却速度较低,那么在进行焊接时会使热影响区和焊缝的塑性、韧性较高,但是强度比较低。所以,进行焊接时应该将冷却速度控制在合理的范围内,找到热影响区和焊缝的韧性、塑性以及强度的最优平衡点。这就说明,当焊接材料一定时,焊缝的性能主要是由热输入决定的,要想保证焊缝的性能,就应该保证热输入在合适的范围内。海洋工程装备制造时应该根据国际有关标准规范的热输入要求,通过试验来选择高效的焊接工艺。高强钢焊接技术中还有一些试验和研究,包括设计焊接接头,选择合适的焊接设备、焊接材料以及焊接方法;焊接过程中层间温度、预热、后热温度控制;控制焊接接头的头冷裂缝;控制T型接头焊接层状撕裂以及大厚度十字接头;焊接接头断裂韧性试验。
  2大厚度钢板的切割技术
  在海洋工程装备制造中常常会采用大厚度的低合金高强度钢,比如,作为平台升降齿条钢,Dillimax690E钢板经切割后可直接应用于升降齿条而不需要再加工。该齿条有C146、JU200E两种规格,对切割技术提出了极高的要求。首先,切割的火焰必须要长达2~3米,切割嘴的风线要高速、高压,这样才能切割出光洁的断面;在切割中还要防止钢板的变形,可以采用双头对称的切割技术。大厚度钢板切割时要预先考虑增大进气管直径,选用专用减压器割具,采用大罐的液氧作为助燃和切割气体。在选用丙烷和氧气切割时要适当地降低切割速度,最好在切割前对大厚度钢板进行预热以便清除钢板表面水分,进一步提高切割质量。切割的中心焰要将切割氧的压力调节在0.6兆帕,丙烷压力取其1/10。
  3复杂节点的焊接技术
  在海洋工程结构中,一般情况下都是采用了管子、桁架以及立柱的结构模式,所以呈现出来的焊接接头就会相对较多,特别在一些主要的受力构件上,比如立柱与上下船体结构、推进器基座、水平横撑与立柱结构以及克令吊基座等,由于这些结构都比较复杂,所以对于焊接技术也提出了更高地要求,在具体焊接过程中应该注意以下几个方面的问题:(1)严格按照相关的安裝顺序来对工程的结构进行安装。(2)对接头的加工方法和坡口角度引起足够的重视。(3)选用最为科学合理的焊接方法。(4)对焊前预热、层间温度以及焊后的热处理进行严格的控制。(5)焊前的准备工作主要包括焊材的发放和储存、持证的合格焊工、焊接设备以及焊接环境的有效控制。(6)对具体的焊接顺序进行详细的编制。
  4焊接变形及焊接残余应力的控制技术
  在海洋工程制造过程中经常将高压管低合金高强度钢进行全面的利用,在实际焊接过程中应按照相关技术要求进行综合性的工艺评定,进而能够有效保证焊接工艺措施,在实船平台高压管线进行全面性的焊接。另外,对于数值模拟计算来讲应该将试验验证进行局部性的控制,积极利用超声波冲击以及焊后焊趾打磨等方式,进而能够将焊接残余应力不断减小。
  5自动焊接技术
  随着海底管道铺设工程量的增加,能提高铺设效率的双炬管道铺设焊接机器人得到了发展。在海管铺设施工作业时,每个焊接工作站配备两套双炬焊接机器人,以管道为轴心分左右舷对称放置,以“0”点位置开始起弧,按照顺时针及逆时针方向完成下向焊接。每个焊接机器人可独立控制也可协同操作,双头双炬焊接机器人系统能提高焊接效率,并且后焊炬对前焊炬的焊道有回火作用,能改善前焊炬焊道的韧性并降低接头硬度。对于铺设直径≥24寸的近海油气管线,法国Serimax公司开发了四头双炬全自动焊接系统,该系统驱动四个焊头同时工作,全部焊头以管道顶点为起点分布在左右两侧,焊接时左侧与右侧的两个焊炬进行向下焊作业。四头焊炬同时焊接在程序控制上需要解决协同问题,工艺上则同一层之间要考虑各个机头之间的时间错开、不同层之间要考虑引弧位置错开。同时打底焊采用了带铜衬垫的内对口器背面强制成形技术,使整套设备具备很好的柔性。
  6高压管线焊接技术
  海洋工程装备制造中高压管一般使用的材料是低合金高强度钢,所以在焊接过程中要根据高强钢焊接技术的相关标准要求进行工艺评定,选择好正确的焊接方式之后,就可以在钻井平台的高压管线上开始焊接工作。
  7结束语
  总而言之,在当前海洋工程装备设计过程中存在着自主研发创新能力较低以及缺少零部件生产能力这样的问题,针对这样的情况国家应全面性的发展海洋工程装备制造业。另外,还应积极会推进发展方式,进而促进船舶工业的良好发展,重视科技的驱动力,重点将科技创新能力有效提升。在海洋工程中针对焊接质量具有严格的要求,因而应将焊接自动化以及智能化运用其中。在一定程度上讲运用科学合理的焊接方式,进而促进产品质量的优化,还能促进生产效率的提高最终获得一定的经济效益。
  参考文献:
  [1]孙辉.海洋工程制造中的关键焊接技术与应用研究[J].科技资讯.2017(11).
  [2]杨丽丽.海洋工程制造中的关键焊接技术分析[J].中国石油和化工标准与质量.2017(11).
  [3]赵志勇.海洋工程制造中的关键焊接技术与应用研究[J].商品与质量.2018(19).
  (作者单位:中海油能源发展装备技术有限公司)
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