一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法[发明专利]

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.03.12
C N 103624366
A (21)申请号 201310633469.4
(22)申请日 2013.11.30
B23K 9/02(2006.01)
B23K 9/235(2006.01)
(71)申请人招商局重工（江苏）有限公司
地址226116 江苏省南通市海门市滨江街道
新安江路1号
(72)发明人孙文然 周文
(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务
所 61215
代理人
贺建斌
(54)发明名称
一种自升式钻井平台180mm 厚度桩腿齿条的
焊接方法
(57)摘要
一种自升式钻井平台180mm 厚度桩腿齿条的
焊接方法，先进行准备工作，焊接试板组对时，焊
缝方向与板材轧制方向相垂直，施焊前焊条在烘
箱中烘烤，取出后放在插电的保温筒中随用随取，
工件预热，再焊接，采用手工电弧焊进行焊接，电
流极性为直流反接，焊接位置选择板材对接立焊
位置，采用双面V 型坡口对接接头，背面清根焊
接，采用小电流多层多道焊，焊后用可温控的电阻
加热器将工件加热到200℃，并保温2小时，在空
气中冷却至常温，本发明焊后不会产生氢裂纹。

(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号CN 103624366 A
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1.一种自升式钻井平台180mm 厚度桩腿齿条的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，准备工作：焊接试板组对时，焊缝方向与板材轧制方向相垂直；施焊前焊条在烘箱中烘烤2小时，烘焙温度为350～400℃，取出后放在插电的保温筒中随用随取；工件在150～180℃预热，预热范围为焊道两侧各50mm 的区域，采用电加热片进行预热；
第二步，焊接：在工件达到要求的预热温度后，开始实施焊接，焊接位置选择板材对接立焊位置（3G ），在试板两侧同时施焊，采用双面V 型坡口对接接头，背面清根焊接，
采用小电流多层多道焊；层间温度控制在150℃至200℃之间，在施焊后层焊道之前，前层焊道必须经由红外线测温仪进行测量，达到要求后才可施焊后层焊道；焊后用可温控的电阻加热器将工件加热到200℃，并保温2小时，在空气中冷却至常温。

权 利 要 求 书CN 103624366 A
一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法
技术领域
[0001] 本发明涉及海洋工程钻井平台建造技术领域，具体涉及一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法。

背景技术
[0002] 目前为减轻海洋工程结构的重量，同时又要保证结构整体的安全性，采用材料的强度级别越来越高。

海洋工程钻井平台项目，其桩腿齿条材质为超高强度淬火回火钢，齿条厚度为180mm，这种超高强度、大厚度的进口材料的材质非常特殊，屈服强度非常高（≥690MPa），焊后极易产生氢裂纹，且将来平台使用过程中承受自身全部重量，对焊接接头的要求非常高，必须在施工焊接前进行相关的焊接工艺评定，找出合适的焊材和焊接规范，满足使用中对强度和低温冲击韧性方面的要求。

发明内容
[0003] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法，焊后不会产生氢裂纹。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为
[0005] 一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法，包括以下步骤：
[0006] 第一步，准备工作：焊接试板组对时，焊缝方向与板材轧制方向相垂直；施焊前焊条在烘箱中烘烤2小时，烘焙温度为350～400℃，取出后放在插电的保温筒中随用随取；工件在150～180℃预热，预热范围为焊道两侧各50mm的区域，采用电加热片进行预热；[0007] 第二步，焊接：在工件达到要求的预热温度后，开始实施焊接，焊接位置选择板材对接立焊位置（3G），在试板两侧同时施焊，采用双面V型坡口对接接头，背面清根焊接，[0008] 采用小电流多层多道焊；层间温度控制在150℃至200℃之间，在施焊后层焊道之前，前层焊道必须经由红外线测温仪进行测量，达到要求后才可施焊后层焊道；焊后用可温控的电阻加热器将工件加热到200℃，并保温2小时，在空气中冷却至常温。

[0009] 本发明的优点：在焊后72小时，经过对焊道进行100%外观检查、100%磁粉检查和100%超声波探伤，均符合规定要求，焊后不会产生氢裂纹。

附图说明
[0010] 图1为齿条对接坡口示意图。

[0011] 图2为焊接接头宏观腐蚀图。

具体实施方式
[0012] 下面结合具体实施例对本发明做详细描述。

[0013] 一种自升式钻井平台180mm厚度桩腿齿条的焊接方法，包括以下步骤：
[0014] 第一步，准备工作：焊接试板组对时，焊缝方向与板材轧制方向相垂直；施焊前焊
条在烘箱中烘烤2小时，烘焙温度为350～400℃，取出后放在插电的保温筒中随用随取；工件在150～180℃预热，预热范围为焊道两侧各50mm的区域，采用电加热片进行预热；[0015] 第二步，焊接：在工件达到要求的预热温度后，开始实施焊接，焊接位置选择板材对接立焊位置（3G），在试板两侧同时施焊，采用双面V型坡口对接接头，背面清根焊接，坡口形式见图1。

[0016] 采用手工电弧焊（SMAW）进行焊接，电流极性为直流反接，采用TENACITO80(CL)焊条，直径Φ3.2mm/Φ4.0mm，采用小电流多层多道焊；层间温度控制在150℃至200℃之间，在施焊后层焊道之前，前层焊道必须经由红外线测温仪进行测量，达到要求后才可施焊后层焊道；焊后用可温控的电阻加热器将工件加热到200℃，并保温2小时，在空气中冷却至常温。

[0017] 在焊后72小时，经过对焊接工艺评定，试板焊道进行100%外观检查、100%磁粉检查和100%超声波探伤，均符合规定要求。

[0018] 下面为采用本发明方法的焊接接头试验结果
[0019] 1）焊接接头拉伸试验结果见表1。

[0020] 表1焊接接头拉伸试验结果
[0021]
[0022] 2）焊接接头弯曲试验结果见表2。

[0023] 弯头直径D＝6t(t为试件厚度)，弯曲角度：180℃
[0024] 表6焊接接头弯曲试验结果
[0025]
[0026]
[0027] 3）焊接接头的冲击试验结果见表3。

[0028] 采用Charpy-V冲击法，试样尺寸10×10×55mm。

[0029] 表3焊接接头冲击试验结果
[0030]
[0031] 4）焊接接头宏观腐蚀见图2。

[0032] 焊接接头经4%硝酸溶液腐蚀，表面无缺陷。

[0033] 试验结果分析
[0034] 焊接变形：焊接变形同样可以得到有效的控制，工件焊后平直度较好。

[0035] 此工艺评定试件经无损探伤检查，其结果满足AWS D1.1和ABS MODU Rules的要求，可以获得无缺陷的焊接接头，并成功的解决了焊后延迟氢裂的问题。

[0036] 从拉伸试验和弯曲试验的数据中可知，所选用的焊接材料的强度级别与齿条钢匹配合理，塑性较好。

[0037] 低温冲击：对于海洋工程要求的低温冲击韧性，从试验结果中可知，通过焊接过程中对电流、电压及层间温度等参数的控制，可使焊接接头低温冲击韧性满足要求。

[0038] 通过宏观腐蚀试验，可知所选用的焊接材料与齿条钢熔合良好，可以产生致密的焊接接头。

图1图2。