(渤海裝備公司研究院 海工裝備分院,遼寧 盤錦 124010)
作為預密性試驗主要方法之一的角焊縫充氣試驗,是把傳統(tǒng)造船模式中在船塢、碼頭階段進行的船體艙室密性試驗中的部分試驗提前到分段制作、中組階段進行,把原來對艙室密性的整體檢查轉變?yōu)閷ε撌腋鳁l角焊縫的密性檢查,化整為零[1],從而達到施工工位前移、減少分段涂裝破壞面積、提高生產效率、改善施工條件的目的,為提高平臺分段涂裝完整性創(chuàng)造了良好的基礎。同時工作前移,也縮短了船臺周期[2],客觀上滿足了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》(PSPC標準)的要求[3]。由于海洋平臺所使用的材料、結構形式及建造工藝在很多方面與船舶相似,因此適合船舶建造的工藝及試驗的方法也適用于海洋平臺。在某型自升式鉆井平臺的設計建造中,采用角焊縫充氣試驗來檢查鉆井平臺艙室密性獲得了預期效益。
角焊縫充氣試驗是預密性試驗中采用主要的方法。為了確保試驗順利進行,對平臺圖紙設計、分段施工提出了更高的要求。其中對設計的具體要求如下。
1)雙面填角焊水密構件厚度應不小于8 mm,以保證角焊縫氣道暢通。
2)深熔焊水密構件,坡口留根應不小于8 mm,見圖1。
圖1 深熔焊水密構件坡口留根要求
3)傾斜安裝的水密構件設計時要消除自然坡口,確保下料時水密構件坡口正確。
4)為保證水密構件邊緣質量,避免現(xiàn)場手工切割,設計時其邊緣不得加設裝配余量。
5)水密構件穿越孔、水密補板的切角a×a應比骨材貫穿件的焊角高度k大1 mm。水密補板不允許有反面坡口,見圖2。
圖2 水密構件及補板切角及坡口示意
6)生產設計進行結構三維建模時水密構件角焊縫應留出1mm焊縫間隙,以便在數(shù)切下料后施工時保證構件角接焊縫有一定寬度間隙。
7)設計時,角焊縫兩端各設一個截止孔或止漏焊段。
8)密性塊材質應和水密構件材質一致。
1)角接焊縫間隙留1~3mm,并且間隙均勻。
2)垂直安裝的水密構件垂直度為90°±3°,傾斜安裝的水密構件角度控制在α±3°之內(α為安裝角度)。
3)水密構件位置處底板上的對接焊縫余高要磨平,以保證角接焊縫間隙在要求的范圍內。
4)角焊縫處底板要保持清潔。
5)密性塊裝配好后,應立刻用膠帶將其上的眼孔封好,便于后期試驗時連接壓力表或壓縮空氣管。
6)水密構件為深熔焊時,密性塊裝配在構件未開坡口的一面;若水密構件為雙面坡口,則密性塊裝在水密構件同一側即可,但試驗結束后,應將密性塊拆除,未焊處補焊,并做密性試驗。
1)采用小電流焊接,嚴禁假焊,在焊縫塞內填雜物,保證焊縫氣道的暢通。
2)水密構件裝配前,水密構件處200mm范圍內骨材角焊縫應焊接完畢并達到規(guī)定的焊角高度。
3)由于數(shù)控切割存在自然坡口,定位焊應盡量在縫隙小的一側進行。
4)水密補板和密性塊與水密艙壁搭接重疊位置處,水密艙壁接焊縫不得進行定位焊。
角焊縫充氣試驗要在完成平臺結構的焊接、矯正工作后進行。試驗前,檢查需要做角焊縫密性試驗焊縫兩端的截止孔或止漏焊段的密性,確保試驗的順利進行。將試驗用的壓縮氣管、壓力表、控制閥、壓縮空氣瓶連接好。以設計部門設計的《平臺分段預密性試驗圖》中對角焊縫充氣試驗的相關要求為依據(jù),按下列步驟進行試驗。
1)開啟控制閥,將壓縮空氣注入角焊縫根部間隙中,當壓力表上指針達到0.015MPa時,關閉控制閥,保持15min。
2)檢查壓力表指針是否有下降,如在靜壓15min后壓力有明顯下降,則檢查連接接頭,并尋找壓力下降的原因。如壓力沒有下降,可在角焊縫表面涂5%肥皂液,檢查角焊縫表面是否有翻泡現(xiàn)象,如無氣泡產生,則認為角焊縫密性符合規(guī)定標準。
3)試驗中,如發(fā)現(xiàn)角焊縫存在滲漏的地方,用粉筆做出標識,待壓力排空后進行修補,焊縫修補長度應不小于50mm,修補焊縫后重新對修補區(qū)域進行試驗直到其密性符合規(guī)定標準。
4)試驗完工后,如果角焊縫是雙面填角焊,密性塊上的眼孔必須用電焊填滿并做著色試驗檢查眼孔處焊接密性;如果角焊縫是深熔焊,則把將密性塊切除,將水密構件角焊縫未焊處焊好并進行密性檢查。
1)角焊縫內部出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。角焊縫內部形成鐵銹的原因主要有兩種。
①由高溫潮濕的環(huán)境引起的。在高溫潮濕環(huán)境下施工,很容易在焊縫內部產生鐵銹,給試驗造成很大的困難,這種情況改用抽真空試驗來代替角焊縫充氣試驗。
②結構裝配完后等待焊接時間過長造成的。針對這種情況,生產部門應該在裝配完成后盡快焊接避免鐵銹形成。
2)角焊縫存在較多的焊透現(xiàn)象。角焊縫多個部位出現(xiàn)焊透的現(xiàn)象,原因有兩種。
①角接接頭間隙不均勻,部分位置間隙超出最大間隙要求。這種情況一般是在施工過程中底板變形較大造成的,因此施工時應嚴格按工藝執(zhí)行,提高角焊縫處的底板平整度。
②鉆井平臺板較薄。自升式鉆井平臺為降低自身重量,大量使用高強度結構用鋼,這樣必然會造成平臺板厚降低,水密構件厚度有時會接近角焊縫充氣試驗板材厚要求的下限,實際焊接時難免會出現(xiàn)較多的焊透現(xiàn)象。針對這種情況,施焊時角焊縫封底焊使用較小電流焊接;再使用較大電流焊接,使角焊縫達到規(guī)定的焊角高度。這樣既可以解決焊透現(xiàn)象又可保證施工效率。
3)分體式補板對接縫不易焊接和打磨。自升式平臺在設計時,水密補板設計為整體式補板。施工單位為便于裝配,現(xiàn)場增加了補板斷縫,給補板對接焊及焊縫余高打磨帶來了諸多不便;同時補板對接焊縫也要進行密性試驗,無形中增加了施工工作量,降低了生產效率。因此建議施工單位調整補板裝配順序,以適應角焊縫充氣試驗對裝配的要求。
將角焊縫充氣試驗應用于自升式鉆井平臺,試驗方法有改進,即在試驗結束后,將所有密性塊做了切除處理,對降低平臺空船重量,進一步提高
其可變載荷有一定幫助,同時也提高了疲勞壽命。角焊縫充氣試驗在海洋平臺上的使用尚處于探索階段,為適應平臺板厚較小的特點,可進一步研究角焊縫施工工藝,以便使角焊縫充氣試驗適合更小的板厚要求。
自升式鉆井平臺采用角焊縫充氣試驗,將原來艙室密性試驗由分段合攏后前移到分段涂裝前,既保證了后期涂裝質量,又提高了分段涂裝的完整性,有利于分段這一中間產品成品化;同時由于工位前移,改善了施工條件,提高了工作效率,縮短了自升式平臺的船臺周期,客觀上降低了企業(yè)成本,增強了企業(yè)市場競爭力,讓企業(yè)從新工藝、新技術中獲得了良好的經(jīng)濟和社會效益。
[1] 周 楓,劉在良.預密性試驗應用研究[J].船海工程,2012,41(4)85-87.
[2] 張麗華.充氣密性試驗在32萬t VLCC上的應用[J].船舶工程,2010,32(1):79-80.
[3] 羅伯豪.船體分段預密試的方法和實踐[J].廣船科技,2010,108(2):15-19.