冉祥鵬

摘 要：因?yàn)樯詈－h(huán)境比較復(fù)雜，有著復(fù)雜的交變應(yīng)力情況，所以為了保障海洋平臺(tái)的錨樁足夠穩(wěn)定，需要做好鑄鋼材料研究。本文將對(duì)比美標(biāo)與德標(biāo)在建筑材料中的要求與性能，優(yōu)化控制鑄造工藝，探索熱軋件焊接質(zhì)量控制思路和鑄鋼件焊接辦法。焊接中做好余熱溫度控制，嚴(yán)格管理焊接層間溫度和參數(shù)，確保焊后熱處理效果與質(zhì)量，以防出現(xiàn)焊接裂紋，保障焊接效果。利用工程實(shí)踐，分析焊接工藝應(yīng)用思路，提高錨樁的焊接水平。

關(guān)鍵詞：海洋工程;浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油平臺(tái);錨樁焊接

海洋表面建設(shè)浮式平臺(tái)用于生產(chǎn)和儲(chǔ)存油品。平臺(tái)生產(chǎn)具有儲(chǔ)量大、運(yùn)量大的特點(diǎn)，為保障穩(wěn)定生產(chǎn)，需要確保平臺(tái)有足夠的抵御風(fēng)浪能力。平臺(tái)的固定，使用的是錨鏈。為防止風(fēng)浪引起錨鏈劇烈晃動(dòng)，產(chǎn)生交變載荷，需要充分利用錨樁吊耳，延長(zhǎng)吸力錨壽命。在現(xiàn)有技術(shù)限制下，目前鑄件的內(nèi)部晶體很容易出現(xiàn)焊接裂紋。焊接期間，如果控制不當(dāng)，就會(huì)影響鑄件的焊接效果，無法有效使用海洋平臺(tái)。本文將研究對(duì)平臺(tái)錨樁質(zhì)量有影響的焊接技術(shù)和鑄件鑄造手段，探索提高質(zhì)量控制效果的辦法。

1材料選擇

海洋平臺(tái)，焊接工藝影響最明顯的環(huán)節(jié)是熱軋件和鑄鋼件選型。以過往經(jīng)驗(yàn)判斷，美標(biāo)和德標(biāo)是鑄鋼材料中廣泛使用的要求。主要熱軋材料為EH36和DH36。本文將對(duì)比德標(biāo)和美標(biāo)材料性能，按照國內(nèi)海域?qū)τ阼T鋼材料的需求進(jìn)行合理選擇。德標(biāo)明確規(guī)定了各種合金元素要求和規(guī)范，有著更高的鑄鋼件原料要求。美標(biāo)中，影響鑄鋼性能比較大的因素包括P和S的元素成分，其他元素并沒有具體的要求，S元素的要求比較寬，P元素的要求比較嚴(yán)。相較于德標(biāo)要求美標(biāo)抗拉強(qiáng)度和屈服度更好。以抗疲勞性和抗沖擊的角度考慮，本次的母材選擇，決定考慮美標(biāo)。

2鑄鋼鑄造流程和控制

鑄造鑄鋼件的時(shí)候，需要先設(shè)計(jì)模型，然后制造芯和制造型，隨后澆筑與熱處理，最后逐漸進(jìn)行檢驗(yàn)檢查。設(shè)計(jì)模型的時(shí)候，必須充分考慮工程要求，按照鑄造工藝和廠家設(shè)備，編制與工程匹配的文件還有圖紙，參照作業(yè)圖紙的描述和尺寸情況，完成結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)置，完成三維模型的創(chuàng)作。再之后，就可以按照?qǐng)D紙的數(shù)據(jù)情況生產(chǎn)加工，完成一切的準(zhǔn)備工作。砂芯的制作，使用混砂機(jī)，分解芯盒也要提前的進(jìn)行準(zhǔn)備。最后把砂芯和模子結(jié)合到一起初步完成模樣制作。在鑄造鑄鋼件中，澆筑屬于十分重要的步驟。在澆筑前，需要先做好澆筑包質(zhì)量檢查工作。澆筑期間，澆筑速度和溫度是必須嚴(yán)格控制的因素，應(yīng)確保型腔中，鋼液能夠緩慢平穩(wěn)的流動(dòng)，不能有空洞和渦流現(xiàn)象。操作流程中，有著十分嚴(yán)肅且高標(biāo)準(zhǔn)的要求，提前解決好添加元素比例的設(shè)計(jì)與使用非常關(guān)鍵。優(yōu)化處理脫硫去鱗的步驟，加強(qiáng)合金元素的配比管理，結(jié)合情況，選擇磁粉探傷以及外觀檢測(cè)，必須保障鑄件整體干凈，不能有氧化皮、污垢和毛刺。鑄鋼吊耳型線變化大和高應(yīng)力部位，需要使用雙晶直探頭展開超聲波檢測(cè)，順利完成質(zhì)量驗(yàn)收。

3焊接工藝與過程控制

3.1參數(shù)

作業(yè)中，錨樁焊接點(diǎn)包括熱軋件與鑄鋼件。熱軋件材質(zhì)為熱軋鋼板，鑄鋼件材質(zhì)為ASTM A148 Gr.90-60。焊接中，用LB52U焊條，通過手工焊的方法打底。蓋面和填充，使用的是DW-A55LSR。

3.2坡口

鑄鋼件固有鑄造特點(diǎn)，在嚴(yán)苛工藝中，完成檢驗(yàn)和過程控制。此時(shí)鑄鋼件或多或少還有一些質(zhì)量問題需要處理。焊接熱軋件和鑄鋼件之前，需要探傷檢查焊縫周圍母材，以此確保鑄鋼材料質(zhì)量效果。熱軋件與鑄鋼件厚度大小都是100毫米，是超厚鋼板。使用K形和X形坡口與全熔透焊接[4]。需要加工處理鑄鋼件坡口，坡口的角度、鈍邊和間隙必須保持良好的狀態(tài)。

3.3工藝流程與過程管理

現(xiàn)場(chǎng)需要制作鋼框架支撐，順利完成鋼鑄件焊接。焊接之前，先預(yù)熱，溫度控制在110至150攝氏度，層溫不能超出200攝氏度。正式焊接之前，不可以在工件的上面進(jìn)行焊機(jī)電壓、電流參數(shù)調(diào)整。坡壁起弧操作是可行的，應(yīng)做好填充與蓋面熱輸出值控制，絕不能超過1.8kJ/mm。焊接填充層，需要先完成焊渣清理工作，不能讓焊道有雜質(zhì)。焊接雙面坡口時(shí)候，采用背部清根辦法，清理的深度需要超過4毫米，一直到能看到平滑母材，之后探傷，選擇磁粉技術(shù)。探傷沒問題，則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)焊接，完成整體操作。

應(yīng)做好焊接過程的控制和管理，認(rèn)真檢驗(yàn)，才能保障鑄件的焊接質(zhì)量。為防止焊接中違規(guī)操作和電流過大導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要重視焊工的技能培訓(xùn)。選擇焊工的時(shí)候，一定要考慮其作業(yè)能力、責(zé)任心意識(shí)與操作水平，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定操作。作業(yè)之前，參數(shù)表的填寫是必不可少的工作。對(duì)于高度集中應(yīng)力的地點(diǎn)，更是要重點(diǎn)控制。操作中，旁邊應(yīng)當(dāng)安排檢驗(yàn)員進(jìn)行旁站，做好熔池清潔工作。使用空氣吹掃焊道，隨后繼續(xù)焊接。

熱處理以后，鑄件內(nèi)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)可靠控制，并利用熱電偶對(duì)鑄件加熱。母材、母材焊縫都要設(shè)置加熱片，有需要的時(shí)候進(jìn)行加熱操作。操作前，先清理污垢。鑄鋼件與熱軋件焊縫處理寬度需要超過250毫米，應(yīng)保障受熱均勻，時(shí)間需要超過2.5個(gè)小時(shí)。鑄件的熱處理，采用保型工裝就能規(guī)避撓度發(fā)生問題。保溫工作十分重要，通常會(huì)用到加熱毯。一般情況下，焊縫的操作，需要將溫度限制于580至600攝氏度。結(jié)束焊接作業(yè)之后，使用超聲波對(duì)鑄鋼件進(jìn)行探傷檢查。

做好局部缺陷問題檢查和分析，焊縫區(qū)域的殘余應(yīng)力，應(yīng)呈現(xiàn)出逐步下降特點(diǎn)。之后用碳弧氣刨對(duì)其進(jìn)行打磨與處理，不可以使用熱切割，不可以傷害母材。應(yīng)保障開槽長(zhǎng)度和母材，讓二者的過渡能夠比較圓滑。缺陷問題的處理，應(yīng)配合使用磁粉或是滲透等方式，返修問題影響很大，需要認(rèn)真進(jìn)行重復(fù)性操作，直到作業(yè)質(zhì)量符合規(guī)定。

4鑄鋼件錨樁筒體的建造

4.1技術(shù)要求

平臺(tái)建設(shè)中，錨樁筒體十分重要，徑厚比需要維持在一定的比例。鑄造件為錨樁吊耳，壁厚100毫米，熱軋件剪力板同樣100毫米厚，為槽口設(shè)計(jì)。筒體壁厚和剪力板為1比4的過渡焊接。筒體建造的公差，按照EEMUA158規(guī)范和圖紙要求。與過去項(xiàng)目相比，同心度、組對(duì)錯(cuò)皮、不圓度、直線度和周長(zhǎng)要求更高。對(duì)于錨樁筒體來說，冷彎加工其鋼板的時(shí)候，最佳方法就是鋼板回彈，一定要優(yōu)化控制與處理，以免在反復(fù)過彎中，卷板機(jī)過度疲勞，出現(xiàn)裂紋，影響使用效果。

4.2分段劃分

錨樁吊耳、加強(qiáng)板架共同組成了錨樁筒體。外筒體包括7個(gè)單節(jié)管，由三個(gè)總段組成。首先是第一段，包括4管段，全部為剪力板、錨樁吊耳。第二總段的構(gòu)成是預(yù)知的2個(gè)分段。第三總段則是管段的外筒體還有單筒內(nèi)的加強(qiáng)板架，需要噴涂操作，筒體在不包括錨鏈情況下，單個(gè)重量為120噸。三個(gè)總段都是單獨(dú)臥式預(yù)制，之后總裝接長(zhǎng)。

4.3建造工藝

1）按照?qǐng)D紙情況，以半自動(dòng)的方式進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)，預(yù)制筒體總段。

2）總段附件包括剪力板和鑄鋼吊耳。使用本文提到的焊接工藝與控制手段預(yù)制。生產(chǎn)前預(yù)熱并加工坡口，做好層溫控制，參數(shù)調(diào)整，焊后熱處理，過程中，嚴(yán)格控制質(zhì)量檢驗(yàn)步驟。

3）單獨(dú)預(yù)制筒體內(nèi)的縱橫加強(qiáng)框，尤其要注意的是焊接的變形控制。在預(yù)制墊墩上放置片狀圓形框架。外筒的吊裝，從外套進(jìn)筒體板架，頂住蓋板，焊接完加強(qiáng)框架組和外筒體以后，翻身與噴涂整體。

4）噴涂完以后正立放總段，并進(jìn)行吊點(diǎn)孔機(jī)和法蘭組對(duì)。

5）焊接接長(zhǎng)與組對(duì)總段，精準(zhǔn)定位。

6）開孔，做好坡口對(duì)接，吊裝剪力板和鑄鋼吊耳，應(yīng)用超聲波進(jìn)行檢查。

7）將其余附件安裝好。

8）建造完錨樁筒體，逐個(gè)吊裝送至碼頭出海。

結(jié)語：海洋油氣的生產(chǎn)和存儲(chǔ)，需要使用特定的平臺(tái)。建設(shè)平臺(tái)的時(shí)候，一定要選擇合適的材料，做好焊接工藝控制，應(yīng)保障所有焊接材料符合規(guī)定，做好應(yīng)力結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，優(yōu)化調(diào)整建造流程，保障安裝精準(zhǔn)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]華霖，陳哲，程晉宜等.EEMUA及DNV標(biāo)準(zhǔn)下支管與主管連接節(jié)點(diǎn)的焊接工藝[J].焊接技術(shù)，2021，50（04）：45-48.

[2]楊麗麗，舒寧華，許志恒等.海洋石油工程焊接變形控制要點(diǎn)探討[J].清洗世界，2021，37（03）：88-89.