高效焊接工艺在海工装备制造业的应用(PPT 70页)

二、选 题 理 由
标准
此项目的设计和检验标准主要依照EEMUA 158:1994规范，而在 EEMUA 158中，对50mm以上的钢板要做焊后热处理（PWHT） 或CTOD试验，二者择一。
设计
Topside主体结构和 keel-Guide & TTR连接结构，主要是由结构 管、大型工字梁组成，其结构材料选用EQ43、API 2W Gr.60超高 强钢和AB/EH36高强钢板，焊接接头板厚最大达100mm。这些重 要节点是由大厚度钢板或结构管相接，结构管连接多是开单面坡口 ，其中大约70%以上焊缝为TKY节点和管子对接单面焊双面成型 焊缝。焊接接头厚度越大，拘束度也大，就越有可能产生裂纹。
0 12345
Weld Coupon #
As W elded (Lot AX02185) PW HT (Lot AX02185) : temp 620C, time 1hr
三、 现 状 检 查
经查焊材
资料和公
司的焊材
复验和
表1
PQR数据，
DW-
A55LSR
焊材热处
理后，材
料强度和
冲击韧性
都变差，
如表1，表
选定焊接工艺参数，提高焊接接头韧性，确保超高强度钢焊接试板 力学性能达到标准、项目规格书、工艺文件和船东要求。确保CTOD 的试验成功，满足CTOD 尖端开口距离不小于0.25mm的目标（标准 规定不小于0.15mm）。 完成拥有自主知识产权的带有CTOD试验数据的工艺报告和工艺文件， 实现集团内CTOD试验工艺文件的零突破。确保工程顺利进行，提高工 程质量，改善施工工艺和环境，提高经济效益。 争取在TTR项目上节约成本200万。
2所示：
三、 现 状 检 查
可见，选择合适 的焊接方法和材 料，制定出适用 的焊接工艺和焊 后热处理，提高 焊接接头韧性， 会消耗大量的人 力和物力，浪费 能源、降低企业 效益；选择增做 CTOD试验，既 能改进质量、降 低消耗，提高经 济效益。
表2
高效焊接工艺与降本增效 四、目 标 确 定
四、 目 标 确 定
CTO D Value Results
1.4 1 .2
1.2
1
0 .8 4
0 .9 7 0 .8 8
0.8 0 .8 1
0 .8 5
0.6
0.4
0.2
0
1
2
0 .9 6 0 .9 1
0 .8 6
3
W eld Coupon #
3 5 7 -2 G W e ld M e ta l: 3 5 9 -3 G R e pa ir w e ld me ta l:
海工产品简介
1号船项目获得“2011年度全国 科技进步一等奖” 该系列平台建造合同为：4+2模 式，目前，2号船已交付使用； 3号主体已下水，4号正在进行 船台搭载
海工产品简介
海工产品简介
海工产品简介
目前南通船务在建 N407、N408项目与 该项目类似
海工产品简介
海工产品简介
海工产品简介
状况 热处理增加诸多困难和不便； 热处理使成本增多；
提高焊 接接头 具的韧 性， 通过 CTOD 试验， 不需要 PWHT
二、选 题 理 由
只要通过CTOD试验可以证明整体板厚的焊 接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证 CTOD 试验的通过，前期必须做大量调查和研 究工作。为了研究超厚超高强度钢API 2W Gr.60、AB/EH36级别的抗裂性能，还能同时兼 顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我 们成立了技术攻关小组，开展高效焊接工艺推 进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超 高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量， 降低消耗，提高经济效益。
2011年1月，小组查阅资料，结合试验和建造经验，选用韧 性良好的焊材DW-55LSR，KRYO1；
选择合理的焊接参数，规定手工焊热输入不大于3KJ/mm， 在1.4-2.5KJ/mm；规定药芯气体保护焊热输入在0.6-1.3 kj/mm（2G横焊位置）、0.8-1.6KJ/mm(3G立焊位置)范围 内；
准要求，完成不小于0.25mm目标，焊接接头抗裂性能很好。
CTOD 尖端开口距离δm越大，表明焊接接头整体韧性越高，越耐抗裂。
九、 效 果 检 查
八、 对 策 及 实 施
8.1对策及实施计划表
目前集团内没有做过包含CTOD的焊接工艺，按EEMUA 158：1994 建造此类结构，在集团内 尚属首次，没有可借鉴的经验。经过调研和多方协商，制定了对策表：
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
1）编制pWPS和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）
Im p a c t V a lu e s (J o u le s )
@ - 6 o 0C T e s t T e m p e ra tu re
Charpy Impact Value Results
D W -A 55LS R
200 154
150
132
122
105
100
96
90
110
76
110
62
50
3 5 8 -3 G W e ld M e ta l:
CTOD试验设备和仪器
CTOD试样（缺口位置放大图）
高效焊接工艺与降本增效 九、效 果 检 查
Welding Office
Quality Management Department
九、 效 果 检 查
9.1 试验效果及WPQT和CTOD报告： 每个焊评的CTOD平均值分别为0.84mm，0.877mm，1.043mm，远高于0.15mm的标
南通中远船务 高效焊接研究小组 2011年成果报告
一 ：课 题 背 景
1. N262 和N389 项目概况：
N262 和N389 项目 为美国船东公司建造， 是一个概念性项目，属 于“FDPSO”生产储油 平台，该海工产品集储 油、炼油功能于一体， 属于当今世界海洋钻井 平台技术水平最高，作 业水平能力最强的领先 产品。（因保密条款要 求，就不进一步介绍了）
工艺
根据经验和一些标准要求，采用TMCP工艺的厚钢板不推荐做热 处理，熔敷金属和母材的力学性能在热处理后性能未必提高，焊 后热处理产生的热应力甚至引发裂纹，热处理成本也较高。
二、选 题 理 由
工艺 焊接接头必须具有足够的韧性； 要求 焊接接头要具有良好的抗裂性能；
实际
热处理后的焊接接头韧性未必提高， 甚至降低；
1）编制pWPS和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）
拟定PWPS：
拟定力学性能试验 项目 （MPT&CTOD）：
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
2）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作方：
国内CTOD试验起步较晚，国内一些院校和企业经验和技术上比发达国家还有一定 的差距，而且费用也高。目前，英国、挪威和美国等国家对焊接接头低温韧性测试技 术的研究较多。美国ANDERSONS实验室CTOD试验设备达到世界一流，技术相对国 内也比较成熟，试验结果具有权威性。
一 ：课 题 背 景
2.CTOD 简 介：
CTOD 试验是一种评价材料 和焊接接头抗断裂性能的有效方 法。
工业发达国家已在制造业中广 泛应用CБайду номын сангаасOD试验作为焊接接头 的评定方法，以评价焊接接头整 体抗开裂性能的优劣。如果 CTOD值足够，说明韧性足够， 可以免除做焊后热处理。
高效焊接工艺与降本增效 二、选 题 理 由
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
2）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作方： WPQT试验项目切割分布示意图：
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
2）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作方： CTOD试验项目图片：
C T O D displace V alues (m m ) @ -1 0℃ T e s t
海工产品简介
海工产品简介
• 一、课题背景 • 二、选题理由 • 三、现状检查 • 四、目标确定 • 五、原因分析 • 六、要因确定 • 七、要因分析 • 八、对策及实施
目录
八角“奥特宝”
• 九、效果检查 • 十、效果巩固 • 十一、小结打算
目录
云中矗立的海工平台
一、课 题 背 景
1.N262 和N389 项目概况 2.CTOD 简 介：
Im p a c t V a lu e s (J o u le s )
@ - 6 o 0C T e s t T e m p e ra tu re
Charpy Impact Value Results
D W -A 55LS R
200 154
150
132
122
105
100
96
90
110
76
110
62
50
以下是公司部分焊材熔敷金属焊后状态下的的数据：
从表中可以综合看出，焊材具有良好的力学性能。
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
1）编制PWPS和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）
拟定PWPS：
拟定力学性能试 验项目 （MPT&CTOD）：
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
CTOD高效焊接工艺在海工 装备制造业的应用
中远船务工程集团有限公司简介：
中远船务工程集团有限公司（简称：中远船务集团）组建于2001年6月， 是中国远洋运输（集团）总公司旗下，以大型船舶和海洋工程建造、改 装及修理为主业，集船舶配套为一体的大型企业集团。目前在中国沿海 大连、舟山、南通、广东、上海、连云港、天津、厦门等地拥有7家国内 领先、国际享誉的大型海工和船舶造修企业和8家专业化船舶配套企业， 形成了“北中南”科学合理的生产设置和空间布局。目前，公司坞容总 量252万吨，厂区总面积逾600万平方米，各种配套设施设备先进，为总 装化、集约化、专业化生产提供了充足保障。集团全系统在职员工1万余 人，分承包方员工近4.5万人。基于专业化的服务和现代化的管理，公司 已经成为世界知名航运公司和海洋石油服务供应商首选合作伙伴。
三、 现 状 检 查
对焊后热处理工艺和做CTOD试验进行如下比较：
Welding Office
Quality Management Department
三、 现 状 检 查
只要通过CTOD试验可以证明整体板厚的焊 接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证 CTOD 试验的通过，前期必须做大量调查和研 究工作。为了研究超厚超高强度钢API 2W Gr.60、AB/EH36级别的抗裂性能，还能同时兼 顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我 们成立了技术攻关小组，开展高效焊接工艺推 进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超 高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量， 降低消耗，提高经济效益。
研究设计图纸、标准和规格书等文件，编制完成PWPS和 CTOD TEST PROGRAME试验程序，提交给船东和船检， 并得到认可。
八、 对 策 及 实 施
8.2. 实施
1）编制pWPS和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）
选用焊材：根据AWS D1.1和EEMUA 158标准要求，对于420Mpa和355Mpa级别对接接 头，选用DW-A55LSR进行焊接，KRYO 1用于返修。
确定目标
标准&规格书
焊接工艺参数
CTOD / MPT 试验
工艺文件
高效焊接工艺与降本增效 五、原 因 分 析
五、 原 因 分 析
5M1E分析
高效焊接工艺与降本增效 六、要 因 确 认
六、 要 因 确 认
高效焊接工艺与降本增效 七、要 因 分 析
七、 要 因 分 析
高效焊接工艺与降本增效 八、对 策 及 实 施
2月初，在船东协调和帮助下，取消在国内武汉理工大学及其他焊接研究所的试验，确 定和美国ANDERSONS实验室共同完成了含有CTOD试验的焊接工艺评定（WPQT），并 制定了试验计划（见附录I）。
4月上旬，从启东将DW-A55LSR、KRYO130公斤左右焊材，通过上海运往美国实验室。
2011年5月上旬至6月16日，经过近两个月的WPQT和CTOD试验，南通中远船务焊接 室和美国ANDERSONS研究所按照编制和试验程序，顺利完成了所有试验，得到船东和 船检的认可。
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Weld Coupon #
As W elded (Lot AX02185) PW HT (Lot AX02185) : temp 620C, time 1hr
高效焊接工艺与降本增效 三、现 状 检 查
三、 现 状 检 查
对焊后热处理工艺和做CTOD试验进行如下比较：
Quality Management Department 2011/03/21