毕业论文《材料焊接在海洋工程技术工艺分析》.doc

毕业论文材料焊接在海洋工程技术工艺分析姓 名： 学 号： 班 级： 专 业：船舶工程技术（舸装） 指导老师： 时 间：2012年5月31日目录[摘要]近年来，海工技术在中国正处于建国以来最好的一个发展时期尽管我国 海工技术的发展起步比较晚，但随着我国改革开放和经济建设的不断发展，海工 技术在中国得到了迅速的发展而材料焊接工艺又是其中的重要组成部分，本文 主要说明的是材料焊接在海洋工程技术领域的应用及工艺分析[Abstract] In recent years, The Offshore Technology be placed in to found a nation in China best of a development period. Though our country The Offshore Technology use a material of development start comparison night, along with our country reform open with economy construction of continuously development,and The material welding process is one of the important component . This paper mainly that the welding materials in ocean engineering technology, application and process analysis.[关键词]海工技术，材料焊接，工艺分析[Keyword]The Offshore Technology; the welding materials; process analysis.%1. 弓|言 4%1. 海工焊接中焊缝的要求 4%1. 海洋平台结构的焊接 4I海洋平台结构焊接的特点 4II对焊缝金属和焊接接头的性能要求 5III海洋平台结构焊接材料的选择 5IV海洋平台结构焊接前的准备工作 6V导管架管节点圆管和相贯线的节点焊接 7VI焊后工艺处理 7VII焊接检验 8%1. 超高强度钢焊接工艺 9%1. 海洋平台双相不锈钢管线的焊接 11I焊接工艺评定 12II现场焊接 13%1. 海上平台管节点6GR位置焊接工艺方法 14%1. 金属材料的焊接 16I金属材料的焊接性 16II可焊性试验 19%1. 焊接应力与焊接变形 20焊接应力与变形产生的原因 20I焊接变形的控制措施 21II焊接应力的控制措施 23%1. 低合金高强钢的焊接工艺 24一、 高强钢的焊接性分析 25二、 高强钢焊接影响因素的控制 25三工艺参数的选择 26%1. 引言海洋平台由于长期在恶劣的海洋环境里作业，结构在20-25年的使用期限 内将受到约10*8次的周期性载荷，而且平台管节点有很高的应力集中。

一个平 台上有数百甚至上千个管节点，实践证明，只要少数几个管节点发生疲劳破坏， 就可能导致平台的整体事故，产生严重后果平台的建造，焊接工程很重要！%1. 海工焊接中焊缝的要求海工焊接中焊缝的要求，主要是余高、包角、焊趾过度、焊缝设计形式、全 焊透焊缝焊接注意事项及焊接顺序1) 余高：余高主要对焊缝起到增加强度的作用，但是并不是余高越高越好, 应该控制在一个范围内，一般选在2-5mm余高过高会引起焊缝横向的不连续， 在焊趾处引起应力集中问题等2) 包角：包角是所有焊接过程中最不应该忽视的问题一条焊缝是否焊接 完成主要看包角包的是否合格和完美包角包不好就会给这条焊缝的质量留下隐 患，一般包角会有气孔、夹杂和未融合等缺陷，这就有可能引起焊缝从包角处出 现裂纹进行扩散，引起焊缝纵向断裂3) 焊趾：焊趾是焊缝与母材的连接部位，一般情况下此处容易引起应力集 中，所以海工焊缝焊接完毕后要对焊趾进行处理，一般式打磨过度等，也有用 TIG熔修的4) 焊缝形式：尽量采用减小收缩、减少引力集中的形式，可以适当的变直 线焊缝为弧线焊缝等办法5) 全焊透：一般全焊透在海工项目中用于厚板、强度等级高的板材，当然 此结构部分属于受力较大部分，一般全焊透焊缝容易引起缺陷，UT合格率下降。

主要因为坡口形式不合理、焊工操作不当、反面清根不彻底以及碳刨坡口形式不 合理造成的6) 焊接顺序：要根据结构情况来确定，属于现场经验类有一个总体原则 就是：尽量保持有自由端收缩、从中间向两边以及普通焊接中的一些方位顺序1. 海洋平台结构的焊接I海洋平台结构焊接的特点1. 为了防止冷裂缝和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和超低氢型碱性焊 条2. 焊接热量输入通常限制在40—50kJ / era的范围，以确保焊接接头的韧性 和脆断性3. 厚板焊件，一般焊前需预热，以防止裂纹发生4. 管节点和关键部件焊后还需要进行热处理，以消除焊接残余应力5. 管件桁架结构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接6. 承受交变应力的管节点和关键构件的角焊缝还需磨修或熔修，以修整焊缝 和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命II对焊缝金属和焊接接头的性能要求1. 韧性衡准材料韧性的指标主要是夏比V型缺口冲击韧性值2. 硬度限制热影响区最高硬度，不仅是为了防止焊接冷裂纹的发生，也是为了防止 氢致应力腐蚀开裂降低焊缝热影响区硬度的主要措施是选择较高的焊接热输入 量，采用回火焊道和选用碳当量较低的材料3. 疲劳由结构特点和焊接成形引起的应力集中，是影响焊接接头疲劳寿命的重要因 素，特殊构件的角焊缝对其形状和缺陷必须侈整。

并与母材表面光滑过渡4. 腐蚀为了避免焊缝金属的腐蚀在焊接材料的选取上应使焊缝金属的电极电位 正于母材金属和过热区焊后热处理对减轻腐蚀也有好处采用碳当量较低的钢 材III海洋平台结构焊接材料的选择根据平台构件的用钢等级和平台设计要求选用与之相匹配的焊条或焊丝， 焊后焊缝金属和焊接接头的性能与母材的性能基本一样能阻止焊缝和热影响区 焊接裂纹的发生和扩展不致发生脆断和疲劳选择焊接材料要考虑发生裂纹 的可能性约束度高、应力集中高的部件选用塑性韧性好的低氢碱性焊条和韧 性高的焊丝和碱性焊剂Z向钢的焊接选用低氢型和超低氢型焊接材料焊接材 料还要根据平台构件类别不同分别选用不同级别的材料次要构件选用普通结 构钢焊条如J422.J423等；主要构件选用相应级别的低氢型碱性焊条如J427、 J5o7等；对于特殊构件一定要用相应等级的低氢型或超低氢型碱性焊接材料， 以防止冷裂纹和提高焊缝金属和焊接头的韧性IV海洋平台结构焊接前的准备工作1焊接工艺认可焊接工艺规程是根据焊接工艺合格记录制定的规程是对初步焊接工艺规程 的修正焊接工艺规程应包括下列内容：(1) 钢材等级和尺寸；(2) 焊接材料(焊条、焊丝、焊剂)等级、牌号及规格；(3) 焊接方法；(4) 接头、坡口的设计及公差要求；(5) 焊接位置。

包括平焊、横焊、立焊、仰焊等；(6) 焊接顺序；(7) 焊接参数包括焊接电漉、电弧、电压、焊接速度和热量输入范围；(8) 焊前预热和层间温度；(9) 焊后热处理参数2焊工与无损检测人员认可参加管接点焊缝焊接韵工人要经过专门的考试认可现场焊接管节点的焊 工需取得6GR位置合格性考试认可3焊前工艺准备(1) 焊件和装配；(2) 焊缝坡口；(3) 焊前预热：为缓和焊接应力降低焊缝扩散氢含量减少裂纹发生几率 焊前对大厚度焊件、约束度高的焊件以及平台特殊构件要进行预热预热温度通 常在lOO^C—150°C之间4常用的焊接方法(1) 手工电弧焊(2) 埋弧自动焊(3) 药芯焊丝电弧焊5施焊工艺1. 焊接环境和施焊条件平台焊接工作在具有防风、防雨雪的遮蔽条件下进行，特别是在露天进行气 体保护焊时，一定要有防风措施施焊时的环境温度不得低于经批准的焊接工艺认可试验所规定的最低温度， 风速一般不得超过5级，相对湿度不得大于90%遇有下列情形之一时，焊接前应预热，预热温度应与认可的焊接工艺一致(1) 焊接高强度钢，特别是淬火圆钢，厚横截面钢材或承受高约束的钢材；(2) 高湿度条件下；(3) 钢材的温度低于0°C。

2. 对接缝和焊接坡口海上设施结构的对接缝一般应全焊透，对厚度超过6mm的对接全焊透焊缝， 为保证全都厚度充分焊透，需将焊件连接边缘加工成坡口形状，并采用多层、多 道单面或双面焊坡口的形式有U塑和X型3. 多层多道焊平台结构焊接，许多构件需采用多层、多道焊4角焊缝大厚度板全熔透角焊缝，焊接应力高，应力集中严重为减少应力集中，要 求角焊缝表面成为凹面形，并平滑地向母材表面过渡对特殊构件(关键构件) 的角焊缝施焊时，焊工应仔细地焊成凹面形，并要求修整加工V导管架管节点圆管和相贯线的节点焊接节点圆管和相贯线焊缝应分别采用封底焊条、填充焊条和盖面焊条进行焊 接焊接材料用与母材强度和韧性等级相匹配的低氢塑或超低氢型碱性焊条，焊 条直径根据焊件厚度和焊接层次加以选择，其中盖面焊宜用小直径焊条，以改善 节点的抗疲劳性能VI焊后工艺处理焊后工艺处理主要是指焊缝修整、缺陷修补和焊后热处理焊后工艺处理的 目的是提高焊缝金属和焊接接头的韧性和疲劳强度VII焊接检验应对海上设施结构焊接作业实施全程质量监控，要有专职检验人员按照认可 的建造检验工艺和质量控制工艺对结构焊接质量进行检验，严格执行三级检验制 度，即自检、互检和专检，检验范围包括过程检验和完工检验，待全部合格后报 验船师检验和船东认可。

1过程检验和控制(1) 烧低氢焊条时，焊工在领取焊条前一定要带保温筒，而且保温筒在使用 时一定要接上电源任何焊工不得随意将不是从烘箱中领取的焊条放入保温筒 内，焊工在一天的工作结束后必须及时将保温筒内剩余的焊条放进烘箱内2) 每个焊工在施焊前要带好锤子、钢丝刷或风铲等必备工具，而且要检查 电源线的连接是否牢固，检查施工区域的环境卫生及风力和风向，并采取一定的 预防措施，这是保证质量的前提条件3) 进行打底焊时，施工人员要非常认真，不能因为反面要气刨而大意，实 际上对于焊缝质量的好坏，打底焊的质量起着非常重要的作用4) 对于对接焊和全焊透的角焊缝，在焊接之前要进行50°C — 100°C预热， 且在多层多道焊时，每道焊缝层间温度要控制在100°C — 150'之间，每条焊缝 要尽量一次性连接不断地焊完，不能因为外界因素影响而间歇进行操作，这样才 能保证层间温度5) 在多层多道焊时，下一道焊缝焊接之前要对前一道焊缝进行敲渣和适量 的打磨.并进行100%目检，在确保没有任何缺陷后才能进行下一道焊缝的焊 接工作，否则要及时消除缺陷才能继续焊接6) 严格按工艺要求的焊接顺序进行焊接，以便最大限度地减少焊接应力和 焊接变形。

7) 所有对接焊缝和全焊透角焊缝背面都要进行碳刨，碳刨深度一般为5ram 左右，对于有缺陷的部分可以适当刨深到消除缺陷为止碳刨后不能马上进行打 磨，必须100%目检发现无缺陷后才能进行打磨工作，否则要进行消除缺陷的 处理2完工检验(1) 外观检验焊接完成48小时后，在清除表面焊渣不涂防锈漆的状态下，外观经专检合 格后报验船师和船东检验2) 焊缝无损检测无损探伤一般应在焊后48小时进行，当焊件被要求做焊后热处理时，无损 探伤应在热处理后。