水下干式焊接技术在导管架裂纹修复的研究

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1、水下干式焊接技术在导管架裂纹修复的研究　　摘要：南海东部海域某平台导管架水下结构ACFM检测发现裂纹，其中两道深度超过6.8mm裂纹焊道拟采用局部干法水下焊接技术进行修复处理。该文简介了水下焊接技术，通过焊接工艺规程评定、焊工认证、实体模型试验、现场执行焊接等全面阐述了平台导管架裂纹修复的工作流程和注意事项，希望能为今后导管架水下裂纹修复项目提供参考依据。　　关键词：裂纹水下焊接模型试验　　中图分类号：TG44文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0012-03　　1工程概况　　南海东部海域某平台在水下检测过程

2、中发现多条裂纹和缺陷，其中在N42-M676、N43-M481节点上的两条疑似裂纹尺寸大，已超过允许打磨极限，且N42、N43节点异常复杂，与节点相连的空间杆件达7根之多，卡箍加强复杂且加强效果难以保证。在此困境下，通过专家讨论，决定从国外引进水下局部干式焊接技术进行裂纹修复。　　在此之前，水下焊接技术在我国固定平台导管架主结构焊缝裂纹修复中没有实际的应用案例，此次水下焊接技术应用是国内的首次尝试。　　2水下焊接技术简介　　随着海洋油气资源大开发时代的到来，大量的海洋工程建设和维护工作需要先进的水下焊接技术作为支持。水下焊接技术已成为采油

3、平台、输油管道和海底仓库等大型海洋结构物组装、维护及维修的关键所在。　　水下焊接种类繁多，从工作环境上可以分为湿法焊接和干法焊接，其中干法水下焊接包括高压干法水下焊接、常压干法水下焊接和局部干法水下焊接等。以下就局部干法焊接技术以及在导管架裂纹维修方面的研究成果进行介绍。　　2.1局部干法水下焊接　　无论是湿法或干法水下焊接，都由于其固有的不可克服的缺点，而极大影响了它们对日益复杂化的海洋结构的适用性。局部干法焊接是用气体把正在焊接的局部区域的水人为地排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧的焊接法。由于它降低了水的有害影响，使焊

4、接接头质量比湿法焊接得到明显改善。与其他干法焊接相比，无需大型昂贵的排水气室，适应性明显增大。它综合了湿法和干法两者的优点，是一种较先进的水下焊接方法，也是当前水下焊接研究的重点与方向。局部干法种类较多，日本提出了水帘式及钢刷式，在美国和英国是干点式及气罩式，而法国新近发展了一种旋罩式。　　2.2某平台导管架焊缝裂纹拟采用的局部干法水下焊接技术　　2.2.1导管架焊缝裂纹缺陷显示的描述　　经ACFM检测确定焊缝裂纹的位置和尺寸情况如图1、图2和表1所示。　　2.2.2水下焊接技术采用的标准和方法　　依据规范标准：UNDERWATERWEL

5、DINGCODE，AWSD3.6（2010）。　　修补焊接方法：局部干式水下SMAW焊接技术。　　根据平台导管架拟修补焊缝的位置、尺寸大小和节点结构形式，定制一个排水气室（Habitat），排水气室包括带有密封压条和透明窗的外罩，内部加热装置，通气和排水进出口阀门，多个焊条插入口。焊接时，将定制排水气室安装在指定位置上，利用绑扎带、磁铁等固定装置系固，保证密封。用空气将气室内的水排出；然后，对排水气室进行加热、通风，使气室内干燥度、预热温度达到焊接要求；潜水焊工按照WPS（WeldingProcedureSpecification，焊接工

6、艺规程）参数要求开始实施焊接；焊接过程中的焊接参数、气相环境的气体成分和压力由水面人员进行设定和监控，潜水焊工可根据水下实际情况，通过通气阀作适当调整，或与水面人员沟通调整。潜水焊工在水中施焊是依次将焊条从预先设定好的插入口插入气室内的气相区一段一段地进行焊接，将焊缝连接起来。焊工可以通过排水气室的透明窗进行焊接质量观察，通过插入口，用特制打磨头进行焊缝的打磨工作。　　2.3水下焊接技术实施方案的基本流程　　水下焊接技术实施不仅仅包括水下焊接方法操作基本过程，还包括了大量的焊前准备工作和焊后处理工作，其基本流程可以归纳如下。　　（1）焊接

7、工艺规程评定和焊工认证。　　（2）实体模型试验。　　（3）现场执行焊接。　　2.3.1焊接工艺规程评定和焊工认证　　为了确保焊接操作顺序、焊接质量，应按水下焊接AWSD3.6（2010）的要求，对焊接工艺进行评定和焊工认证。主要要求如下。　　（1）试验板材的选择，AWSD3.6（2010）要求试验板材的化学成分、机械性能和材料等级尽量与实际材料接近，但无论如何，碳含量和碳当量不能低于实际材料的碳含量和碳当量，这一点与AWSD1.1（2010）有较大的区别。　　（2）制定PWPS焊接工艺参数应符合现场实际需求，工艺的覆盖范围，水深方面可以覆

8、盖±20m。　　（3）试验样板准备。采用两块钢板拼装焊接，按现场裂纹的实际需要决定做1G、2G、3G位置焊接，用于焊接返修的试验样板坡口开单面V，35°C～40°C可以接受。非全刨透返修的试验