陳紅義

【摘要】導(dǎo)管架海洋平臺的建造陸續(xù)朝著“短平快”方向發(fā)展，工期緊，任務(wù)重，其中，焊接工作量在海洋平臺建造中所占比重最大，因此，采用合適的焊接工藝是保證項目按期交付的必要條件。墾利10-1項目導(dǎo)管架建造首次采用埋弧自動焊新工藝，高質(zhì)量、高效率地完成了主吊點的焊接，并且已陸續(xù)應(yīng)用到其它項目中。本文比較傳統(tǒng)焊接工藝，強調(diào)了此項新工藝的原理和優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)管架 主吊點 埋弧自動焊 焊接工藝

1 引言

導(dǎo)管架是焊接結(jié)構(gòu)，焊接在導(dǎo)管架上的吊點，是為了方便安裝吊索具，且保證安全吊裝不可或缺的結(jié)構(gòu)附件。吊點材料多數(shù)使用厚板，之前一直采用傳統(tǒng)焊接工藝進行焊接，如手工電弧焊、二氧化碳氣體保護焊等，不僅焊接質(zhì)量很難保證，而且工作量大，加大人力、物力、財力投入成本。MT、UT探傷驗收合格率低下，焊接不確定因素多，形成缺陷如焊縫成形不美觀、焊渣飛濺多等，導(dǎo)致返工返修率高，延誤工期。吊點焊接后的MT、UT探傷驗收合格率，只有達到100%且最終通過，吊裝過程中的安全才能有效得以保證。

眾所周知，焊接過程中影響結(jié)構(gòu)性能的，主要有焊接材料、焊接方法、焊接工藝和焊接檢驗等。隨著時間的推移，一系列先進的焊接工藝，逐漸被應(yīng)用到海洋平臺的建造中，解決了生產(chǎn)難題，降低了成本，縮短了工期。埋弧自動焊工藝，首次應(yīng)用到墾利10-1項目的導(dǎo)管架焊接中，較之前采用CO2焊接，質(zhì)量提高了85%以上，進度加快了35%以上，節(jié)省人工日30以上，降本增效成果顯著。質(zhì)量、進度都得到了保證，無疑為后續(xù)項目的吊點焊接應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

2 原理及優(yōu)點

導(dǎo)管架主吊點的焊接，主要有手工電弧焊、二氧化碳氣體保護焊、埋弧自動焊三種焊接工藝，其中，埋弧自動焊的應(yīng)用時間還并不長。埋弧自動焊，簡稱埋弧焊，是通過機械自動引燃電弧、控制焊絲的送進、焊接收尾等，使電弧在焊劑層下持續(xù)地燃燒并自動移動，熔池金屬逐漸冷卻后形成穩(wěn)定的焊縫。

與傳統(tǒng)的二氧化碳焊接和手工電弧焊相比較而言，埋弧焊的自動化程度比較高，電弧引燃、電弧移動、焊絲送進、焊接收尾等動作均采用機械自動控制，這樣不但節(jié)約了勞動力，而且減輕了勞動強度，提高了工作效率。除此之外，埋弧焊還有很多其他的優(yōu)點。

第一、焊縫質(zhì)量較高，機械性能較好。電弧在焊劑層下燃燒，有焊劑和焊渣保護焊接熔池，雜質(zhì)很難進入焊縫，使得焊縫雜質(zhì)較少、成分穩(wěn)定，從而可以獲得高質(zhì)量的焊縫。除此之外，隔開了熔池金屬與空氣的接觸，電弧區(qū)主要成分為CO，焊后金屬氫、氧含量較低，而且使熔池金屬較慢地凝固，避免了被氧化，同時可以減少氣孔、延時裂紋等缺陷產(chǎn)生的可能，減少了返工返修率。

第二、生產(chǎn)率較高。埋弧焊的焊絲伸出長度，即從導(dǎo)電嘴末端到電弧端部的焊絲長度遠比手工電弧焊的焊條短，而且是光焊絲，不會因提高電流而造成焊條藥皮發(fā)紅的情況，可以使用較大的電流，比手工焊大4-10倍，電流、電流密度較高，一次熔深可達20mm以上，生產(chǎn)率較高。

第三、工作環(huán)境較好。埋弧焊的電弧是在顆粒狀焊劑下產(chǎn)生的，電弧熱會使焊件、焊絲、焊劑熔化以至部分蒸發(fā)，金屬和焊劑的蒸發(fā)氣體在電弧周圍會形成一個封閉的氣泡空腔，電弧就在氣泡空腔內(nèi)持續(xù)燃燒，氣泡空腔的頂部被一層熔融狀焊劑——熔渣所構(gòu)成的外膜所包圍。這層外膜很好地隔離了弧光不再輻射出來，電弧弧光埋在焊劑層下，沒有弧光輻射，從而避免了輻射對人體造成傷害，焊工可以集中注意力進行操作。

第四、焊后表面較光潔。采用CO2氣體保護焊會產(chǎn)生大量飛濺且防風(fēng)能力較差，而采用埋弧焊不產(chǎn)生任何燒損、火花和飛濺，因此，焊后無需修磨焊縫表面，減少了焊后處理工作量，省去了輔助工序，提高了工作效率。

第五、節(jié)省焊接材料和能源。較厚的焊件不開坡口也能焊透，從而焊縫中所需的焊接材料即焊絲量顯著減少，省去了開坡口所需的時間和能量損失。同時，熔渣的保護作用避免了金屬元素的燒損和飛濺損失。

墾利10-1項目導(dǎo)管架的主吊點結(jié)構(gòu)，使用的是PL80mm的厚板材料卷制成管，縱焊縫為水平長焊縫，毫無疑問，埋弧焊是可采用的最為理想的焊接方式。而受位置區(qū)域的限制，主吊點與主結(jié)構(gòu)的對焊區(qū)域的環(huán)焊縫，埋弧焊無法進行，必須采用二氧化碳焊接工藝進行焊接。

3 缺陷與維護

埋弧焊的焊接工藝參數(shù)主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲直徑等。由于是埋弧操作，看不到熔池和焊縫的形成過程，因此，必須嚴格控制焊接規(guī)范，保證焊接工藝操作。如果焊接參數(shù)的選擇和工藝操作不當，就會伴隨有成形不良、咬邊、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷的發(fā)生。

通過分析產(chǎn)生缺陷的原因，選擇合適的焊接參數(shù)和工藝措施，能夠有效預(yù)防缺陷的產(chǎn)生。第一，焊縫成形不良主要表現(xiàn)為表面堆積過高和金屬滿溢兩個方面，當電流過大或電壓過低時，會使焊縫表面堆積過高，而當焊接速度太慢或電壓過低時，會造成焊縫金屬滿溢。除此之外，焊絲的焊接提前量也是影響焊縫成形不良的因素。第二，咬邊主要是由焊接速度過快或焊接電流過大產(chǎn)生，表現(xiàn)為焊縫應(yīng)力集中，從而影響焊縫強度。第三，接頭處混有污物、清根不當、焊絲直徑不當、焊劑潮濕以及電壓過大等，都會導(dǎo)致氣孔或夾渣的產(chǎn)生，最終降低焊縫金屬的強度。第四，未熔合一般是由于焊絲未對準造成一側(cè)熔合不良， 焊偏或焊道局部彎曲過大也會造成未熔合的情況。

除此之外，焊接設(shè)備的正常運行也是保證焊接質(zhì)量的必要前提。埋弧焊機是比較貴重的焊接設(shè)備，但在實際生產(chǎn)過程中，焊接設(shè)備不可避免地會出現(xiàn)各種故障，從而影響焊縫最終質(zhì)量，因此，日常的維護保養(yǎng)十分重要。例如，設(shè)備必須由受過專業(yè)培訓(xùn)的專人進行使用，并且該操作人員應(yīng)對設(shè)備的基本原理非常熟悉，能夠合理使用焊接工藝規(guī)范進行焊接，等等。

埋弧焊設(shè)備是由電源、控制電纜、小車三部分組成，三者只有配合得很好才能充分發(fā)揮出埋弧焊的整體優(yōu)勢。因此，必須加強對其日常的隱患排查，定期進行清潔、修理，并且更換一些易損部件。

埋弧焊在焊接前還必須做好其它準備工作，如焊件的坡口加工、待焊部位的表面清理、焊件的裝配、焊絲表面的清理以及焊劑的烘干等等，去除氧化皮、鐵銹、水分等，可有效防止夾渣、氣孔等缺陷的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語及展望

隨著導(dǎo)管架海洋平臺的建造陸續(xù)朝著“短平快”方向發(fā)展，工期越來越緊，因此，企業(yè)必須不斷創(chuàng)新，尋求有效的焊接工藝，提高施工效率，才能確保項目按期交付。

相對于傳統(tǒng)的焊接工藝，埋弧焊具備焊縫質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高及勞動條件好的優(yōu)點，這些特點是其他焊接工藝所無法滿足的，因而埋弧焊能在海洋平臺的建造中得以應(yīng)用，并且隨著時間的推移將會越來越廣泛。近年來，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響。截至目前，埋弧自動焊已是海洋平臺建造中最為常用和有效的一種焊接方法。

當然，埋弧焊也存在自身的不足，如不及手工焊靈活、適應(yīng)性差局限于焊接水平位置的焊縫、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。但是，降本增效是企業(yè)一直倡導(dǎo)的主題，例如開發(fā)最優(yōu)焊接技術(shù)，涉及設(shè)備選型、焊接參數(shù)設(shè)置、焊接材料選擇以及焊接坡口選擇等方面。因此，隨著市場的推動和技術(shù)的不斷進步，有些問題可以逐漸被有效解決，相信會有更加先進的焊接工藝和焊接設(shè)備被應(yīng)用到海洋平臺的建造中。

參考文獻：

[1]吳敢生.埋弧自動焊[M].遼寧：科學(xué)出版社，2007.

[2]陳浩.埋弧焊常見缺陷的產(chǎn)生原因及防止措施[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，1998，（1）：39-40.