桩齿堆焊后对接

桩腿齿条、齿牙修复
引言
十月上旬我单位受新船重工海工部委托对胜利九号桩腿齿牙修复工作。

此次的修复工作我们采用了齿牙对接的新工艺。

进行一次桩腿齿条齿牙修复新的大胆尝试，并取得了良好的效果。

一、问题的提出
十月二日胜利油田胜利九号钻井平台在经过了几天的井位定位作业后，正在进行升船压载作业时，突然连续两声巨响，船体无法升起。

船方立即进行检查发现1#、2#桩腿的两个整齿牙断裂脱落，船方非常紧张，因为正处在秋风来临之际如不及时修复，船体将无法正常升起，会造成重大人船伤亡事故。

轻者船体轻斜造成设备损坏，重者造
即对断裂齿牙进行勘探。

眼前的现象使我们大为吃惊，如图1。

二、修复方案的确定
1、惯例修复，从桩腿顶部取下一段齿条（2~3个齿牙）进行修
复。

优点：质量把握性较大。

缺点：首先需要打交手架，安全风险大。

其次需要将桩腿齿条夹板取下，齿条对接后72小时检验合格，再安装夹板焊接，在此结束后再经72小时检验合格。

工期较长无法达到船方十月十日升船的要求，并且对桩腿顶取下这段齿条还要进行了二次修复。

2、整体堆焊成形。

优点：工序简单。

缺点：焊接工作连续作业，修复1个齿牙就需要50小时左右，而1#桩齿是2#小齿的3~4倍。

工期更长无法达到船东所提出的时间要求。

3、局部堆焊再对接齿牙。

1）局部堆焊质量分析。

第一，高强钢焊接时，由于焊接热循环作用使近缝区奥氏体晶界发生局部熔化，在拉应力作用下沿着晶界熔化层
即过热奥氏体晶界形成一种晶间微裂纹，长度和深
度，小的在一个到几个晶粒范围内。

通常小的是
0.5mm，大的一般接近1.00mm。

这种裂纹可成为氢
致裂纹的裂源。

这种裂纹主要位于热影响区的粗晶
区，沿焊缝中的柱状晶分布。

因此在制定工艺时要求
将焊接表面清理干净，目的是，减小氢存在的危险因
素。

第二，线能量对裂纹有很大影响。

线能量愈大热循环作用时间愈长，晶粒长得愈大，晶界熔化愈严重。

而且液态
晶间层存在时间也愈长，液化裂纹产生的倾向也就愈
大。

在制定工艺上采用小线能量用红外线把温度控制
在500~600℃下，金相形成为奥氏体加贝氏体的晶
粒。

这样能保证近缝区母材良好的机械性能。

为此决
定采用第三方案。

第三，高强钢冷裂纹主要因素有：
a、一定的氢含量。

我们从清理焊缝，焊前预热、选
择FILARC 118焊条，这三方面控制氢的含量。

b、一定的拘束度。

我们采用焊条堆焊方法可以减小
拘束度，将结构拘束度降至为零。

c、对冷裂纹敏感的淬硬组织。

我们采用了预热、交
错焊接、堆焊长肉方法。

堆焊长肉相当于退火焊，
2）对接齿牙可行性分析
图2
接面开V型坡口，坡口为
180~200
由此可见这种方法即可保证焊接质量又能保证十月十日的升船时间。

最后决定采取局部堆焊再对接的方案。

三、焊接过程的质量控制
采用覆带式电加热器进行加热。

在焊接过程中我们启动了SI9000：2000质量管理体系程序控制及红外线温控器跟踪全焊接过程。

I焊=90~100A，V焊=22V。

当预热温度达到180℃开始焊接，将层间温度控制在预热温度。

这样能保证所要求的金相组织。

如果温度越过了预热时焊工就停止焊接，当温度低于预热时开始焊接，就这样焊焊停停，停停焊焊使整个焊接过程都在我们的控制中完成。

焊接结束后，按工艺要求进行保温逐步缓冷。

四、修复效果
于十月八日完工，经探伤检验焊接合格。

将这消息立即通知船东，船方感到非常吃惊，立即组织人员进行升船，并顺利地通过所修复断齿部位，并经受了压载试验，结果船东非常满意，船东立即电告海工部表示感谢，感谢海工部船校为其油田采用新工艺，在秋季暴风来临前抢修成功，把平台危险降至最低，并保证平台能在计划时间内提前
24小时升起，确保平台正常海上作业。

五、结论
我们的这次的大胆尝试，实现了海上现场人工造齿的新工艺。

从此打破以前的修齿牙必须更换齿条的传统惯例，创造了修复齿条的新思路。

通过这次修复对我们有了新的启迪，如果遇到断齿我们可以选取相同的母材采用光电跟踪技术切割齿牙进行对接，这样即可在保证质量的前提下又能大大提高工期。

目前我们正准备进行专例申报。

这项技术的实施必将对新船重工及海工部今后修船声誉有很大的影响。