水下焊接范文

时间:2023-03-06 12:37:37

水下焊接

水下焊接范文第1篇

【关键词】 水下结构物 超声波检测 ACFM检测

1 概述

随着海上石油工业的发展,许多海洋石油设施(包括各类平台、海底管道、海底电缆和特种船舶等)进入了设计寿命的中后期。在海洋的恶劣工况下,这些海上工程结构容易造成疲劳破坏、脆性断裂、应力腐蚀开裂等现象。为了保证海洋石油设施的结构安全,在对海洋工程结构进行安装与维修时,需进行大量水下焊接(湿法、局部干法、干法),而对于形状复杂、尺寸较大的海洋工程结构物用干法焊接很难实现,本文主要研究适用于60米水深以浅的海洋工程水下湿法焊接后检验技术。

2 水下焊接方式

在焊缝探伤中,既要求探伤人员具备熟练的探伤技术,还要求了解有关的焊接基本知识,如焊接接头型式,焊接坡口型式、焊接方法和焊接缺陷等。只有这样,探伤人员才能针对各种不同的焊缝,采用适当的探测方法,从而获得比较正确的探测结果。

(1)焊接过程;焊接过程实际上是一个冶炼和铸造过程,首先利用电能或其他形式的能产生高温使金属熔化,形成熔池,熔融金属在熔池中经过冶金反应后冷却,将两母材牢固地结合在一起。水下焊接常用手工电弧焊,此方法成本低,但是对操作人员及环境要求很高。(2)接头形式;焊接接头形式主要有对接、角接、搭接和T型接头等几种。(3)坡口形式;为保证两母材施焊后能完全熔合,焊前应把接合处的母材加工成一定的形状,这种加工后的形状称为坡面。(4)水下焊接常见缺陷;湿法焊接焊缝熔池冷却凝固快,海水中杂质及焊缝内的溶渣,焊接工艺等因素影响,容易产生气孔、夹渣、焊瘤、焊缝成形差、焊缝及热影响区氢致裂纹等缺陷。这些缺陷在设施服役中危害很大,降低焊缝截面强度,腐蚀后造成穿孔、泄漏,严重时可产生裂纹,导致设施断裂失效。

3 水下焊接检验技术

3.1 超声波检测法

超声波探伤技术是利用构件中的回声—弹性波的反射现象,来判定构件中缺陷的有无和位置埋藏深度,根据接收到的回声能量来估计缺陷的大小与规定的平底孔、横孔等标准缺陷相比较,再使用一些探测工艺上的技巧并根据生产工艺中易产生缺陷的规律和经验来推判缺陷的性质。

3.2 不同焊接形式的超声波检测

(1)对接焊缝探伤;对于板厚较小的焊缝,可采用较高的频率;对于板厚较大,衰减明显的焊缝,应选用较低的频率。海洋石油设施水下对接焊缝多为单面,实际探伤时,可按表1选择斜探头K值。在条件允许的情况下.应尽量采用大K值探头,以便避免近场区探伤,提高定位定量精度。

探头在对接焊缝上扫查扫查时,波束轴线要垂直焊缝,相邻两次扫查要有10%的重叠,扫查速度不大于150mm/s。探伤中发现缺陷波以后,应根据示波屏上缺陷波的位置来确定缺陷在实际焊缝中的位置。

(2)管节点焊缝探伤;管节点焊缝的结构型式主要有T型、Y型和K型三种。Y型管节点焊缝结构不规则,主支管曲率半径小,坡口开在支管上,用手工焊接而成,如图1(b)焊缝内的缺陷有一定的规律性,多数缺陷结构出现在支管侧焊缝熔合区,且大多出现在焊缝根部及中部。因此一般以横波斜探头从支管上进行探伤为主,必要时可从主管上作辅助探伤。

实践证明,在Y型管节点焊缝探伤中,采用折射角β=45°、60°、70°的斜探头较好,其中β=70°的斜探头缺陷检出率最高。超声波有一定盲区,也不一定能发现内部缺陷,缺陷的取向不规则,表面缺陷更加难发现。对此,我们采用ACFM用以检测表面缺陷。

3.3 ACFM检测技术

ACFM是一种能够精确测量金属表面缺陷的电磁场无损检测技术,是利用导电材料中的缺陷会改变电磁场的分布产生压电磁性效应,通过测量电磁场分布的变化,并和标准的理想缺陷所形成的电磁场进行比较,从而确定缺陷。若金属中有缺陷出现时,金属表面电场因集肤效应在试件上诱发出畸变的磁场,仪器探头迅即将检测出之讯号输到计算机作分析,得到磁场Bx和Bz分量变化,经软件运算后,可准确地将裂缝之正确位置、长度及深度显示出来。

ACFM技术适用于结构物表面缺陷的探测,检测速度快、精度高。裂纹大小深度测量,电子数据实时采集,图形显示缺陷探测过程。多种结构物情况可进行不同探头的操作,可以透过结构物表面金属或非金属涂层直接测量,结构物表面基本平滑即可,无需进行打磨涂层至金属表面。

4 焊接构件质量评定

GBll345--89标准将焊缝质量分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等四级,其中I级质量最高,Ⅳ级质量最低。具体分级规定如下:

Ⅳ级焊缝:(1)存在以下缺陷时评为Ⅳ级。(2)射波高位于Ⅲ区的缺陷者;(3)反射波超过评定线,检验人员判为裂纹等危害性缺陷者。

I、Ⅱ、Ⅲ、级焊缝:(1)位于Ⅱ区的缺陷按表2评定起其级别;(2)位于I区的非危害性缺陷评为I级。

参考文献:

[1]黄钧,王国荣.焊接结构水下无损检测技术及其进展.无损检测,2005.第27卷第4期.

[2]张文科.超声波探伤中缺陷波和伪缺陷波的判别.无损检测,2005.第27卷第1期.

水下焊接范文第2篇

关键词:海洋石油工业;结构类型;海洋生产设备;水下焊接

国家发展对石油的需求带动了海洋石油工业的快速发展,海洋工程结构类型日益丰富,海洋生产设备日趋复杂,海底焊接技术已成为海洋石油工程中进行设备装配和修缮的关键性技术。本文综述了传统水下焊接技术、水下焊接的新技术,并就水下焊接技术发展趋势提出了一些看法。

1水下焊接技术的意义与问题

经济高速发展,不论工业还是生活,比如电力、交通等都离不开石油等能源,然而蕴藏丰富石油的中东地区、国家之间的冲突日益加剧,石油生产和运输也相应的存在困难和风险,石油的供给不能很好的保证.因此,海底石油资源已成为各国大石油公司竞争的焦点海底石油的开发需要大型的海洋建筑物,也需要专业的生产设备,设备在陆地生产,之后运输至海洋开采处进行安装调试,之后进行生产工作。在此过程中,构筑物及设备不仅要承受自身的工作荷载,还要承受海洋恶劣的环境另外,一些突发的海洋影响也不得不考虑,比如海洋风暴、海洋浪潮引起的附加作用,海水的腐蚀性、砂流的磨蚀性、地震、冰流的浸袭对设备的正常运行也是非常不利的因此,在对海洋石油平台、石油生产设备、海底管网等设计时,已经全面、严格的考虑了材料选用、设备加工、构件焊接的高质量要求,但设备安装过程中,在使用过程中也不可避免的发生意外损坏,一般要求尽快的修复,否则不但会造成很大的经济损失,也会对环境造成污染甚至灾难。但是海洋工程庞大的身躯,想要移到海面外进行维修是无法做到的。为了缩短维修的施工工期,降低维修的作业成本,使企业和国家的损失尽可能降低,就必然要采取适用性更强的技术――水下焊接技术进行修复国家在发展,海洋工业也在快速发展,各种生产设备不断涌现,并且材料及设备的耐久性也在大幅度提高,水下焊接的工作量将越来越大,其对技术的需求也日亦迫切.

2水下焊接方法及其特点

2.1湿法水下悍接

湿法水下焊接是在水环境中进行的焊接,由于水下能见度较差,潜水员水下焊接时无法看清现场情况,以致会出现“盲焊”,难以保证在水下进行焊接的质量,其水密性也就更难以保证因此,如果对焊接接头的质量要求很高,或者需要焊接的构件对设备正常运转非常重要的,采用这中方法很难满足要求。然而,这种焊接也有优点,即所需的设备简单,焊接的成本低廉,焊接操作非常方便,可操作性强,所以近年来各国科技工作者仍对此种焊接技术的改进和完善进行研究和改进。应用湿法焊接得到的焊接接头质量不会很高,因此在焊接重要的海洋工程设备和结构时一般不会采用。

2.2干法水下焊接

干法水下焊接,顾名思义是采用方法使焊接部位与水分隔开,比如用气体,可保证待焊构件的干燥,有利于焊接质量潜水焊接工在进行干法水下焊接操作时,需要用到特定的压力舱或操作室,这些焊接所需设备对于干法焊接而言是必须的根据压力舱或操作室内压力的不同,干法水下焊接分为常压干法水下焊接和高压干法水下焊接。

干法水下焊接的突出优点是能够使焊接过程摆脱水的不利影响,尤其是常压干法焊接,因为焊接时的工作环境和地面条件差别不大,所以保证了焊接的高质量这种焊接也有缺点,需要比较复杂的工作设备,合适的接头类型也较少,无法很好的控制焊接成本,因此这种方法常用来焊接管网接头

2.3局部干法水下焊接

局部干法焊接,顾名思义,是只将待焊接部分与水分隔开,从而在焊接构件区域形成一个相对集中的隔离区,从而保证电弧的稳定燃烧,完成焊接同样,这种方法也减少了水的不利影响,因此相比湿法焊接的接头质量,也有了很大的提高而且,相比较干法焊接,不需要设计制造复杂的排水气室,易操作性明显提升,适应范围也更加大,经济性也更好.可以说,这种方法集成了湿法和干法两种焊接方法的优点,经济性、合理性、技术的先进性均可以得到保证,也是现阶段水下焊接研究的重点方向局部干法水下焊接,能有效提高电弧稳定性,改进焊缝质量

3水下焊接新技术应用

(1)高压TIG焊接能够进行500m内水下结构物的修复,比较可靠,轨道式TIG自动焊接方法能够得到满足相关规范要求的泛焊接接头,无潜水员式全自动焊接方法是未来的发展方向。(2)高压MIG焊接能够在1000m内进行水下修复工作,但是,要使其更好的应用于工程中,就须外加纵向磁场强化熔滴过渡,才能使焊接过程更加稳定,更好满足焊接控制要求。(3)摩擦叠焊既能够适应不同水深,也适用于不同结构物的修复,也是未来水下焊接的理想技术,则需要进行焊接机器人的研制工作

4水下焊接技术发展展望

水下焊接范文第3篇

关键词:海洋工程; 水下焊接;自动化

中图分类号: P755.1 文献标识码: A

前言

随着国民经济的高速发展、能源战略的迫切需求,海洋工程不断地向深海推进。水下焊接作为海洋工程领域的重要技术,正受到越来越多的关注。从海上油气平台的安装建造到海底管线的铺设维修,从海上打捞营救工作到大型船舰的应急修理,随处可见水下焊接的身影。海洋结构件与陆地不同,除受到工作载荷之外,还要承受风暴、波浪、潮流所引起的附加载荷以及海水腐蚀、流沙磨蚀的作用。目前用于水下焊接的可用方法有20 多种,如水下焊条电弧焊、药芯焊丝半自动焊、高压干法 GTAW 焊、激光焊、铝热剂焊接、摩擦叠焊、水下爆炸焊等,但电弧焊由于具有操作性好、适用能力强等优点被广泛采用。

1 水下焊接方法

1.1 水下湿法焊接

湿法焊接是指被焊部件和焊枪直接暴露在水下环境中,电弧的形成、燃烧是在水中完成的。电弧气泡中的气体主要是由水蒸气高温解离形成的氢和氧,以及焊条药皮中燃烧分解的 CO 和 CO2气体组成,还有少量的 N2和微量气态金属构成。由于电弧气氛内氢的含量很大,所以氢脆敏感性成为特别关键的问题,极大地降低了焊缝强度。但由于湿法焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适用性强等优点,现已广泛用于海洋工程的建造安装及维修。目前采用的主要方法有水下焊条电弧焊和药芯焊丝半自动焊两种,一些先进水下焊接方法陆续被应用到工程中华,如激光焊、电阻焊、摩擦焊和爆炸焊等。

1.2 水下干法焊接

干法焊接的方法是指人为地将焊接部位及其周边一个较大范围内的水排开,在一个干的气相环境中让潜水焊工进行焊接。根据工程结构的具体形状、尺寸和位置的不同,通常需要设计相应的气室,气室中需备有一套生命维持、湿度调节、监控、照明、安全保障、通信联络的系统。辅助工作时间长,水面支持队伍庞大,施工成本较高。例如,美国 TDS公司的一套可焊接直径 φ813 mm 管线的焊接装置(MOD-1)造价高达 200 万美元。因此,这种方法多用于深水,且需要预热或焊后热处理的材料或质量要求很高的结构焊接。按水下气室中气体压力的不同,干法焊接又分为高压干法焊接和常压干法焊接。

1.2.1 高压干法焊接

高压干法焊接是当前最主要的优质水下焊接技术,目前最大实用水深约为 300 m。在该焊接方法中,气室底部是开口的,通过通入气压略高于工作水深压力的气体把气室内的水从底部开口处排出,从而保证焊接在干的气室中进行。一般采用焊条电弧焊或惰性气体保护电弧焊,其中 GTAW 具有电弧稳定、适于全位置焊接、易于实现自动化等特点,已成功应用于海底管道修复等水下钢结构焊接,并基本上可以达到陆地焊缝的水平。但是高压干法焊接

同样存在“压力影响”问题。在深水下进行焊接时,随着电弧周围气体压力的增加,焊接电弧的特性和焊接工艺都会受到不同程度的影响。因此,研究高压气氛中电弧特性是了解高压干法水下焊接过程,获得良好焊接接头的关键。北京石油化工学院蒋力培等人利用自制的高压干法水下焊接模拟实验平台,首次系统研究了高压空气环境下 GTAW电弧特性,并在实验数据的基础上,建立了高压环境下的GTAW电弧电压数学模型,综合分析了电弧长度、环境压力和焊接电流对 GTAW 电弧电压的影响。

1.2.2 常压干法焊接

常压干法焊接是指在深水下焊工仍然与在陆地一样的气压环境中进行焊接,排出了水深的影响,完全保证了焊接质量,其示意如图 1 所示。1977 年,法国 LPS 公司首次采用常压干法焊接技术在北海水深 150 m 处成功地实现了直径 426 mm 海底管线的焊接。但其设备造价比高压干法水下焊接还要昂贵,焊接辅助人员更多,所以一般只用于深水且非常重要的结构焊接。

1—浮箱;2—常压仓;3—液压测力计;4—装配塞;5—新管

子;6—调整短管;7—密封卡环

图 1 常压焊接原理示意

1.3 局部干法水下焊接

局部干法水下焊接是 20 世纪 60 年代末发展起来的,利用气体把被焊部件周围局部区域的水人为排开,形成一个较小的气相区,使电弧在其中稳定燃烧。局部干法焊接综合了湿法和干法两者的优点,由于降低了水的有害影响,使得焊接接头质量与湿法焊接相比有了明显的改善;与干法焊接相比,又无需大型昂贵的排水气室,其适应性和灵活性大大提高。如日本提出的水帘式焊接,该方法焊枪结构分为内外两层,外层通过喷出高压水所形成的水帘来阻挡外界水的进入,内层通入保护气体以在水帘内侧形成气相区,让电弧稳定燃烧。这种方法的焊接接头强度不低于母材,接头面弯和背弯均可达到180°,但是可见度问题没有解决。为克服水帘式的缺点,日本又相继开发了钢刷式,采用直径 φ0.2 mm 的不锈钢丝“裙”代替水帘的一种局部排水法,可进行自动焊和手工焊焊接,并已用于修补钢桩被海水腐蚀掉的焊缝。除此之外,现有的局部干法水下焊接方法还包括干箱式焊接、旋罩式以及局部干法大型气罩水下MIG/TIG 焊接等。

2 水下焊接设备

2.1 水下焊接机器人

水下焊接机器人作为一种专用的水下自动化焊接智能设备,不仅可以代替潜水焊工在危险水域进行焊接,保证人员生命安全,还能提高工作效率和保持焊接过程的稳定性。近年来,随着特定用途机器人的迅猛发展,水下焊接机器人被认为是未来水下焊接自动化的发展方向。目前,对水下焊接机器人的研究主要集中在结构密封、移动方式、远程通信及遥控和力觉、触觉传感系统的设计上。蒋力培等人在设计全位置智能焊接机器人时采用四磁轮方式,底板与左右两侧磁轮间通过铰链机构柔性连接,磁轮箱中的磁轮由交流伺服电动机通过减速器驱动,可自动保证四个磁轮同时接触焊接表面,磁吸力达 1 960 N 以上,并实现左右转弯,甚至原地转动。英国 Cranfield 大学海洋技术研究中心为实现水下无人焊接,用 Workspace 软件和 ASEA IRBL6/2机器人建立了水下焊接遥控仿真系统,并进行了水下环境模拟、远程操作、避障等方面研究。但是由于水下环境的复杂性和不确定性,水下机器人在焊接领域的主要应用还是焊缝无损检测和裂纹修复,这在英国北海的油井和天然气生产平台中得到了应用,目前世界上还没有完全将水下焊接作业交由水下机器人完成的实例。

2.2 水下焊接舱

深水中许多重要结构件的焊接为了获得质量高、性能好的焊缝,高压干法焊接仍是目前最主要的焊接方法。水下干式高压舱系统为水下干式维修作业人员提供了工作的平台,如图 2 所示。其核心是一套 TIG 焊接机器人,如图 3 所示,主要由焊接行走小车、钨极高度和横向自动调节器、钨极二维精细调准器、焊接摆动控制器、遥控盒、送丝机构、导轨、TIG 焊接电源及焊炬、水冷系统、气体保护系统、弧长控制器、角度检测器、焊接监视系统和控制箱等部分构成。目前,国际上比较知名的作业系统有巴西CENPES中心的水下高压模拟实验装置,英国Aberdeen SubseaOffshore Ltd 开发的 OOTO 系统,挪威 Statoil 公司开发的 PRS 系统以及英、法合作的 Comex 公司开发的THOR21 系统等。近年来,北京石油化工学院海洋工程连接技术研究中心设计建造了压力为1.5 MPa,即相当于 150 m 水深的高压焊接实验装置,研制了钨极氩弧自动焊机,并获得了 0.1~0.7 MPa的16Mn 管道全位置自动焊接工艺。2006 年 11 月16日,该装置已在中国渤海湾天津新港锚地附近12 m水深海域进行实验,获得了外观良好的焊缝。

图 2 水下干式高压舱

图 3 TIG 焊接机器人

结束语

电弧焊仍是目前水下焊接的主要方法,其中湿法焊接因其成本低廉、操作简单等特点,在水下工程中的应用正在逐步扩大。水下焊接设备上正向自动化、智能化、高效化发展。随着海洋工程进一步向深海挺进,应发展更加智能的水下焊接机器人。

参考文献:

[1] 陈式亮.水下焊接技术的现状和展望[J].海洋技术,1982(2):37-47.

[2] 蒋力培,王中辉,焦向东,等.水下焊接高压空气环境下GTAW 电弧特性[J]. 焊接学报,2007,28(6):1-4.

水下焊接范文第4篇

关键词:焊接技术;油气储运;钻采机械;石油化工机械;海洋平台

中图分类号:TG4文献标识码: A 文章编号:

0前言

油气储运设备中的各种储油罐、油气管道、油槽车和油轮等都是以焊接为主要加工手段的制造工程;石油化工机械中各种化工容器、反应塔、加热炉和换热器的制造与安装等都需要进行大量的焊接工作;在钻采机械方面,焊接可用于架体、泵体、钻杆、抽油杆和钻头等各种金属结构的制造及安装修理;海洋钻探及采油平台、海洋钻井船的制造等也都离不开焊接技术。焊接技术在石油工程建设领域中占有重要地位。

1油气储运中的焊接技术

1.1储罐焊接

储罐是一种存储气体、液体或液化气体的压力容器。根据其应用条件的不同,油气储罐有多种类型。焊接是储罐建造的主要工序,储罐焊接的主要方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊、气电立焊和药芯焊丝气体保护全位置自动焊。在大型浮顶储罐的建造中,国外罐体普遍采用自动焊工艺。

埋弧自动焊是大型储罐建造中应用最早的自动焊方法,主要应用于正装法施工的浮顶储罐的罐壁环焊缝、罐底对接焊缝和大角缝等。近年来,国内在借鉴正装储罐自动焊技术的基础上,开发出了倒装储罐自动焊设备及工艺,并将该技术应用到大庆、胜利、辽河、长庆等多个油田,到 2005 年累计焊接储罐总容量达 66 万 m3。为提高生产效率,在大型储罐的施工中,埋弧自动焊已开始向双丝和多丝焊方向发展。

1.2 油气管道焊接

管道输送是石油、天然气最为经济合理的运输方式,全世界目前油气管线的总长度已超过 2.30×106km,并以每年(4~5)×104km 的速度增加。管道施工焊接的主要方法有纤维素焊条下向焊、低氢焊条下向焊和药芯焊丝半自动下向焊。20 世纪 80 年代开始推行下向焊工艺,采用纤维素焊条和低氢焊条。低氢焊条下向焊主要用于气候条件极端恶劣、输送酸性气体及高含硫油气介质和对低温韧性要求较高的管道或者厚壁管的焊接。20世纪 90 年代我国正式推广应用自保护药芯焊丝半自动焊。该项技术于 1995 年首次在突尼斯工程中获得应用,并成为后来的库鄯线、鄯乌线、苏丹工程,涩宁兰、兰成渝等管道工程中的主要焊接方法。自保护药芯焊丝半自动焊采用下向焊工艺,实现了连续送丝,施工效率高。

目前,国内油气输送管道正朝着大管径、高工作压力、远距离输送的方向发展。随着管道建设用钢管强度等级的提高,管径和壁厚的增大,在管道施工中逐渐开始应用自动焊技术。如西气东输一期工程全长4 200 km 中大约有 650 km 采用了自动焊。西气东输二线干线总长近5 000 km,由于钢的强度等级较高,管径和板厚较大,管线建设中主要以自动焊和半自动焊为主,以焊条电弧焊为辅,自动焊根焊主要采用 STT 半自动焊。在部分大直径厚壁管道施工中,应用了全位置GMAW自动焊技术,这也代表了目前世界管道建设的较高水平,标志着我国管线建设已迈向国际先进行列。

2 海洋石油工程中的焊接技术

开发海洋石油离不开海洋构筑物的建造和安装,包括海洋平台、导管架、海底管线及海洋管道铺设船等。随着海洋石油开发的水深不断加大,海洋结构不断加重,结构物体积和使用的钢板厚度也不断加大,水下焊接技术已成为组装、维修诸如采油平台、输油管线以及海底仓等大型海洋结构的关键技术。目前,世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多,按焊接所处的环境大体上分为三类焊接技术:湿法水下焊接、干法水下焊接和局部干法水下焊接。

湿法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应性较强等优点。因此,湿法水下焊接技术被广泛用于海洋条件好的浅水区以及承受低应力构件的焊接。但由于湿法水下焊接难以获得高质量的焊接接头,一般只用于水深几米至几十米的海岸工程非重要结构物的维修。局部干法焊接能够满足水下较重要工程结构的焊接质量要求,也是当前水下焊接的重要研究方向。英国曾将此方法用于北海大陆架挪威海域,修复被冬季风暴破坏的Ekofisk钻井平台两根位于水深 7 m、直径 3 500 mm 的管子。美国在水深 12 m 处用此法修复了采油平台管径406 mm 的立管。

水下焊接技术在我国一直受到高度重视。早在20世纪 50 年代,水下湿法焊条电弧焊已得到应用。20世纪 70 年代后期哈尔滨焊接研究所在上海海难救助打捞局和天津石油勘探局的协助下,开发了水下局部排水气体 CO2保护焊技术,简称 LD-CO2焊接法。近年来,国内部分单位针对海底管道泄露的水下维修问题,开展了水下局部干法焊接技术的研究,并取得突破性进展,从而推动了我国水下焊接技术的实用化进程。

由于湿法水下焊接和局部干法水下焊接主要局限于几米至几十米水深非重要结构物修复,实际应用水深一般不超过 40 m,为了适应海洋工程向深海发展需要,许多国家加大了对高压干法水下焊接技术的研究与应用。挪威 STATOIL 公司的 PRS 系统于1994 年进行了 334m 水深的管道焊接,获得成功。

3结论

我国石油工业正处于稳步发展时期,随着国民经济的快速增长,石油需求量也迅速增加,中国的石油工业将进入一个新的发展阶段。石油工程离不开钢铁材料,随着其使用条件的严酷复杂,对钢铁材料的性能要求也越来越高。石油工业建设用钢正朝着高强度、高韧性方向发展,并要求焊接各种高、低温及耐各种腐蚀介质的压力容器,从而对新钢种和特殊性能材料如高强钢、超高强钢、耐热钢、不锈钢、铝合金、钛合金、耐热合金及异种金属材料的焊接问题也提出了更高要求。解决有关焊接关键技术也是未来石油工程建设中的重要发展方向。

参考文献:

[1] 冯 标.石油工程建设自动焊技术进程及面临的新课题[J].石油工程建设,2005,31(1):14-17.

[2] 朱新昭.浅谈油气管道焊接工艺方法、应用及发展前景[J].管理观察,2009(5):99-100.

[3] 荆 雷.油气管道焊接技术及其发展前景[J].石油工业技术监督,2008(11):21-24.

[4] 刘成玉,许先果,赵建华,等.长输管道焊接方法的选择与应用[J].电焊机,2007,37(11):56-59.

[5]隋永莉,薛振奎,杜则裕.西气东输二线管道工程的焊接技术特点[J].电焊机,2009,39(5):18-21.

[6]胡志毅.油气管道施工中焊接技术的应用及发展[J].江汉石油职工大学学报,2007,20(4):72-74.

[7] 王中辉,蒋立培,齐铂金.水下管道焊接技术研究现状及发展趋势[J].焊管,2003,26(5):6-10.

[8] 唐德渝,龙 斌,郑树森.海洋石油工程水下焊接技术的现状及发展[J].金属加工(热加工),2009(4):24-28.

水下焊接范文第5篇

本次焊接工艺试验按照美国水下焊接规范AWSD3.6:2010的规定进行试件准备、焊接及焊后性能测试等工作,并按照标准中的要求进行评定。

1.1焊材及母材

本次焊接工艺试验采用的母材为舞阳钢铁厂生产的EH36海洋工程结构用钢,焊接材料选用BrocoSofTouch专用水下焊条。Broco焊条分为SofTouch和EasyTouch两个系列。其中SofTouch焊条可以满足或者超过AWSD3.6对于B型焊缝的规范要求,以及美国焊接协会用于检验水下焊缝的标准。美国海军指挥机构和海军船坞一直使用SofTouch对其舰艇进行修理和维护。

1.2焊接设备

本次工艺试验在水槽内进行,选用肯比公司生产的KemppiMaster2850型专用水下焊接电源,见图1a。与MMA弧焊机相比,KemppiMaster2850电焊机具有较大的电压储备和优异的焊接性能,多电压电源能降低开路电压,屏蔽焊接电流,防止电压和热量过剩,该焊机广泛用于如船舶、石油钻井平台和其他钢结构的水下缺陷的修理和维护。1.3焊接准备本次焊接工艺试验为平焊(1G)位置的平板对接。试件尺寸为250mm×200mm×13mm,坡口角度60°,预制反变形3°,试件两端加引弧板。每次焊接前先调节设备,使焊条和焊缝位置对中,然后注水、施焊,焊后将水抽出,进行下道焊缝的焊接。试验水深为0.5m,试验温度为12℃。

2评判标准

由于水下湿法焊接的特点,其接头质量的无损检测及性能测试不能采用陆地建造标准进行评判。美国水下焊接规范AWSD3.6:2010标准将接头的质量分为A、B和O级,每个级别对无损检测及接头性能有不同要求。其中A级焊缝质量最好,几乎能达到陆地焊接的水平,可以用于结构件焊接。B级焊缝一般适用于延展性要求比较低、气孔及其他缺陷要求不是很严格的非主要构件。根据国际惯例,对水下湿法焊接的要求一般为B级。。

3试验结果

按照美国水下焊接规范AWSD3.6:2010标准的规定,试验后对试件进行无损检测及相关性能测试。

3.1弯曲试验

弯曲试验按照ISO6947标准制备试验件并进行试验,试验在20t电子万能试验机上完成。弯辊直径为120mm,弯曲角度为180°。

3.2拉伸试验

拉伸试验按照ISO6892标准制备试验件并进行试验,试验在200tYDL-万能试验机上进行。

3.3金相试验

材料的性能与组织密切相关,分别在母材、焊缝和HAZ区域取样,经粗磨、精磨、抛光、腐蚀后,观察其微观组织。金相显微镜型号为OLYMPUS-GX51,试验腐蚀剂为4%的硝酸酒精溶液。

4结论

机械性能测试结果表明,0.5m水深时Broco焊条&EH36钢的焊接接头性能能够满足AWSD3.6标准B级焊缝的质量要求。由于焊接过程中电弧直接在水中燃烧,目前水下湿法焊接的接头强度还不能达到陆地焊接的质量水平,只能用于非主要受力构件的焊接。

水下焊接范文第6篇

关键词 水下破损管道;维修技术;相关问题

中图分类号TU96+8 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)89-0195-02

0引言

一直以来水下工作都是一大难题,根源就在于水下环境比较复杂,时常造成水下管道出现破损现象。但是对于水下破损管道的维修上难度一直较大、技术含量要求高。同时在维修中还存在大量的不可预料的问题,因此探究维修技术以及相关问题具有实际意义。

1维修水下破损管道的方法

水下管道的破损大致可以分为三种情况,一类,是局部破损。如小裂纹以及小孔的破损,形成这种破损的原因是局部受到腐蚀或是安装过程中焊接造成的。二类是由于钩挂与锚船等撞击而形成的局郑破损,这也是最为常见的破损类型;三类是管道上大面积的破损,使得管道轴的强度减弱,这需要更换管道。根据管道的破损类型进行管道维修,维修方法可以分为如下几种:

1)水上维修,水上维修主要采取焊接的方式,需要把水下的管道切断或者是把破损管道切除之后,把两端从水下提升到维修船上,焊接好小面积的破损部分,通过NDT的检验之后,再做上涂层放回水中。水上维修的方式公仅局限于小型管道或是在浅水区里的管道,并且在提升的时候得先预算好管道所能承受的应力与危险性;

2)水下维修,水下维修难度大,危险性高,主要可以分成钢套维修法,机械连接器维修法,水下机械连接器维修法。外卡与法兰维修法以及水下焊接维修法等;

3)钢套维修法主要运用于油气管着输送中管道破损维修,利用跟原管道材质一样的钢材做成大于原管首2倍的钢套,套在管道受损处,焊好之后在环形之间注入密封材料(环氧树脂、环氧砂浆等);

4)机械连接器维修法主要应用于大面积的单层管道损坏,是将损伤的管道切除之后,用另一短管道替换,替换处用机械连接器把替换管道与原管道连接,机械连接器是维修的关键部分。机械连接器维修法又分为压接式与夹套式;

5)三通式维修法,水下机械三通式维修法,包括机械式三通,开孔机,卡子,三明阀门,与盲端法兰等,这种维修方法适合于水污染较大,悬浮物较多的水域;

6)法兰与外卡维修法,是利用原有的法兰,在切除破损管段之后,在管端安装特种法兰。与中间短节球法兰或旋转法兰进行衔接,这种维修方法适用于管道接头破损。外卡维修是在水管有损坏的地方安上外卡(外安装固定件)这种方法适用于较小的水管维修;

7)水下焊接法,是指在有水的环境中完成焊工作,主要体现在三种方式上,即湿法焊接,干式焊接和局部干湿法。在用水下湿法进行焊接维修的时候,是把工件直接放置在水中,没有对水和电弧进行隔离,对电弧的保护也是依靠焊条在焊接的时候也产生的水泡与气体;干式焊接是在焊接区通过人为的方式,建立舱室将水排除,由于焊接时的压力不同,又可以分为高压干式与常压干式焊接两种焊接法;局部干式法是把需要焊接的一小部分水,进行人为的排除,形成一个局部气室,焊接在气室内进行,但是焊接设备还是置放于水中。

2水下管道维修面临的问题

1)水域结构特殊,由于我国地形复杂,水域分为内陆水域与沿海水域。在维修操作是需要考虑不同的水域特点进行维修,如在我国的渤海,水深为0m~60m,平潮时间短,水质不清,水下能见度更低,要进行水下维修难度很大;

2)管道结构复杂,管道的使用既有单层管,也有双层管,特别是在海底输送的管道使用,一般都是采用双层管道。内管是输送管,外管是保护管,在内外管之间还有保护介层。随着我国海上油田的开发,生产和输油都采用双层管,由于工程经验缺乏,在内外管之间没有使用独立隔热以及分段保护措施,使得维修难度加大。

3水下维修技术的研制

随着我国海洋资源的开发以及水下管道的应用,水下管道的维修问题有待解决。在长期的实践中,我们研制出了水下干式舱维修方技术,水下封堵与密封技术,干式高压水下焊接技术,总系统集成技术等。

1)水下干式维修技术,适用于水深度小于60m的浅水区域,可以在有悬浮物以及水质浑浊的状态下使用,只要在人为排水舱体中,空气中的质量小于200*103kg,工作人员不超过五人,能够实施的管线在海底进行水下干式维修工作,并没有自航能力;

2)水下封堵与密封技术,对于水下管道干式维修方法,在海底的双层管道的环形空间中与单层管道在海底的内部空间部分采取有效的封堵措施,并且还要研制出配套的开孔与封堵设备

3)干式高压水下焊接技术高压焊接度验系统的建立与研究,需要在高压焊接舱内进行系列的模拟焊接试验,研制出焊接参数解决与之匹配的问题。对实验结果进行工艺评估,最后优化参数,最后研制出双层管道的轨道焊机与高压TIG脉冲焊接电源等;

4)总体系统集成技术,吸收国内外先进技术,钊对在高压干式舱的维修操作专用吊装机,坡口机与绳锯机等维修工具以及清刷器,冲击铲,打磨器等作业器具进行集成配套。

5 结论

总之,水下管道破损维修目前使用较为广泛的就是水下高压干式的焊接技术,这种方法从操作中体现出较大优势和实用价值,但依旧存在一些不足之处。因此必须分析存在的相关问题,并在该基础上采取有效的改进措施,与此同时进一步加强维修技术研究,确保水下破损管理及时、可靠的得到维修。

参考文献

[1]马肇援.海底管道维修技术设备[J].油气田地面工程,2007(3).

[2]侯涛,安国亭.海底管道损伤的原因分析及维修[J].中国海洋平台,2009(4).

[3]宋宝天.我国水下焊接与切割技术发展与展望[P].第八届全国焊接会议论文集,2006(4).

水下焊接范文第7篇

关键词:校企合作;订单培养;人才培养机制

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2014)09-0212-02

一、校企深度合作,订单培养模式的必要性

高等职业学院培养目标是生产、技术、管理一线的高素质技能性人才,国务院办公厅《关于进一步加强高素质技能性人才工作实践意见》明确指出“建立高素质技能型人才校企培养合作制度”,学校与企业的深度合作,使教学内容与企业生产产品相融合,课程标准与能力需求相对接,校企双方相对接、互相渗透、双向介入、优势互补、资源共享、利益分享,最大限度发挥企业与学校人才培养的潜能。渤海船舶职业学院船舶工程技术专业与烟台顺达海洋工程服务有限责任公司签订了订单培养协议,实现了招生与招工同步,教学与生产融洽,实习与就业联体。教育教学内容的实施由企业与学校共同完成,培训的内容来源于企业岗位的需要,学生培训合格后可直接上岗就业,企业在人才培养过程中发挥更大的作用,突出了人才培养模式的灵活性与开放性,避免了学生就业选择的盲目性,实现了校企双方互惠互利、共同发展的双赢效果。

二、校企合作,订单培养模式课程体系改革的基本条件

渤海船舶职业学院2011年12月被国家教育部、财政部评为国家骨干高职院校立项建设单位,船舶工程技术专业是国家骨干校五个重点建设专业之一,在国家骨干校项目建设过程中,人才培养模式机制体制创新项目建设要求形成校企人才共育、过程共管、成果共享、责任共担的紧密型合作办学模式,船舶工程技术专业是船舶特色办学的主要专业,在船舶行业的修造船企业中有很强的社会影响力,理应在人才培养模式中起到引领、辐射及带动作用。

(一)专业师资队伍状况

船舶工程技术专业2009年被评为辽宁省品牌专业,其教学团队被评为辽宁省优秀教学团队,现有专任教师10人,具有博士学位3人(30%),硕士学位5人(50%),双师素质教师9人(90%),3人有企业生产经历(30%),兼职教师5人(50%)均来自造船企业一线高水平的专业技术人员及高级技师。专业教师中正高职称3人,副高职称4人,青年骨干教师3人,1名教师为辽宁省示范高职院船舶工程技术专业领军人物,专业带头人是船舶工程技术专业专家,具有较高的教学水平与科研服务能力,在船舶行业企业中有较强的社会影响力。

(二)专业教学实训条件

船舶工程技术专业实训基地2010年列为国防科工委船舶类人才培训基地,2011年被评为辽宁省创新型实训基地。本专业有船舶结构拆装实训室、船舶CAD/CAM实训室、船舶焊接生产实训室、船舶模型陈列室、船舶构件加工实习车间等校内实习场所,拥有等离子数控加工中心、三星辊钢材成型机、剪板机、型材切割机、二氧化碳气体保护焊接机及手工电焊机等大中型设备。配有专业机房及CAD/CAM仿真软件,可进行船舶生产设计工作,专业所辖的船舶工程技术实训基地是国家紧缺型人才培训基地,可进行船舶装配工技能鉴定、培训等工作。

本专业已与渤海造船厂重工集团有限责任公司、山海关造船厂、大连船舶重工有限责任公司、葫芦岛东宝造船有限责任公司、葫芦岛新宇船舶重工有限责任公司等多家企业建立“前院后厂”良好合作关系,并签订了校企合作协议,形成了比较稳固的校外实训基地。

三、校企合作订单培养模式下课程体系建设

烟台顺达海洋工程服务有限责任公司与船舶工程技术专业订单培养的岗位主要是潜水服务、水下/水上钢结构无损检测、船舶测厚、水下钢结构安装与维修等服务。根据公司岗位需求,重新设置专业课课程体系和实习实训内容,形成以专业骨干教师为核心的纵向结构;以项目内容为内涵的横向结构;以岗位实训能力为核心的基础结构。

(一)订单培养为牵动的人才培养模式

船舶工程技术专业订单人才培养模式是依托船舶制造业结合合作企业的岗位需求,校企深度融合,以潜水工程结构的安装、检测及维修等岗位核心技能培养为重点,以实际工作任务为载体创建“产教相融、三层次、三学段”的工学结合,订单培养的人才模式。

1.产教相融:将合作企业典型产品作为学习情境设计载体,使学生学习专业知识与企业生产实际有机结合。

2.三层次:基本技能训练(船舶工程部件识图与制作);专业技能训练(船舶工程结构工艺与装配);综合训练(船舶工程结构的安装与维护)。

3.三学段:每一层次技能训练分为三个学习阶段,具体的学习阶段安排如下:

(1)基本技能训练层次

阶段1:基础学习领域;阶段2:绘图及测绘;阶段3:部件制作加工。

(2)专业技能训练层次

阶段1:船舶结构装配工艺;阶段2:船舶结构装配;阶段3:船舶装配件修理维护。

(3)综合技能训练层次

阶段1:船舶结构安装工艺;阶段2:船舶结构安装;阶段3:船舶安装件检测与维护。

订单培养人才模式中充分体现校企相融、校企融入、校企对接的特点。

校企融合过程中,由合作企业专家参与制定人才培养方案,审核课程体系架构,并对教学环节进行实时跟踪,进而评价教学效果;校企融入过程中,以合作企业产品作为学生学习对象融入教学,以生产企业专家作为实训指导教师引入实践教学环节,以企业实际生产管理、组织形式共建校内生产性实训基地;在校企对接过程中,学生的专业技能与企业的岗位技能相对接,实现校企共同育人的人才培养机制。

(二)课程体系建设

以项目教学组建专家教学团队,成立课程建设小组,聘请合作企业技术专家与学院专业教师共同制定人才培养方案和职业能力目标,以项目教学为目标,整合课程内容,制定突出学生职业技能的课程标准,进一步规范专业课程教学的基本要求,由系部专业教师与企业技术专家组成的专业教学团队进行专业教学,充分发挥企业技术专家实践性强的特点,专业课程安排各有侧重,优势互补,共同完成专业教学任务,课程建设内容如下:

第一,按照烟台顺达海洋工程公司的岗位需求,专业教师与企业专家和技术能手共同完成专业课程的建设工作,订单培养学生在专业基础课学习基础上增加就业岗位所需要的专业技能课程,如:水下/水上钢结构无损检测、船舶测绘技术、水下工程结构安装与维修、水下焊接与切割等专业课程,新增设的课程由经过专门培训的专业教师或企业专家讲授,以达到良好的教学效果。

第二,依照岗位能力要求,将岗位能力分解为若干模块。例如:按照烟台顺达公司岗位对潜水服务的岗位能力需求,分成水下钢结构无损检测、水下工程结构安装与维修和水下焊接与切割三个模块。同时对每个模块都提出了基本能力和综合能力的具体要求如下:

水下钢结构无损检测模块:基本能力为结构识图,水下录像;综合能力为检测工艺编制,钢结构无损检测。

水下工程结构安装与维修模块:基本能力为结构识图,结构件制作;综合能力为安装维护工艺编制,工程结构安装维修。

水下焊接与切割模块:基本能力为焊接结构识图,焊接方法综合能力为水下焊接工艺编制,水下焊接与切割。

这样,按照岗位能力模块的具体要求,组织实施专业教学,增强学生学习的针对性,提高学生的学习效果。

具体核心课程教学设计样本如下:

《水下钢结构无损检测》课程,从职业岗位和岗位技能要求出发,设置水下目视检测(Underwater Visual Testing)、水下磁粉检测(Underwater Magnetic Particle Testing)、水下超声检测(Underwater Ultrasonic Testing)三个典型工作任务,以工作过程为主线,按照“课程与职业资格证书嵌入式”的设计要求确定课程的知识、技能等内容。

《水下工程结构安装与维修》课程选择箱型梁的制作,水下管道的铺设与维修,导管架的制作、安装、维修为载体,完成对工作岗位与过程的描述。根据企业对岗位的工作过程与能力需求,确定课程的知识、技能等内容。

《水下焊接与切割》课程从职业岗位和岗位技能要求出发,设置水下“自消耗”法焊接工艺编制与实施、水下“控制”法焊接工艺编制与实施、管子的水下切割工艺编制与实施、工型梁的水下切割工艺编制与实施四个典型工作任务,基于工作任务和工作过程的设计要求确定课程的知识、技能等内容。

第三,结合合作企业的技能训练要求及生产实际的需要,设计开发适合企业需要的实训项目,根据校企合作订单培养协议,企业提供与学生就业岗位相应的实训设备及实训条件如:水下录像、水下磁粉探伤、水下超声测厚、水下液压组合工具系统、水下检测系统(ACFM)等设备,并有企业指导教师对学生进行培训,了解设备的结构与工作原理,掌握设备的具体操作方法,并使学生获得国家交通部颁发的《潜水员资格证书》,《CCS水下目视检测二级证书》等证书。

四、校企合作订单培养人才模式的保障措施与预期效果

学院高度重视国家骨干校人才培养机制体制创新工作,由教务处副处长主抓此项工作,并成立了校企合作委员会,召开了环渤海地区校企合作委员会成立大会,得到了船舶行业协会及修造船企业的大力支持,与40余家修造船企业签订了校企合作办学协议,船舶工程技术专业与烟台顺达海洋工程船舶有限公司签订订单人才培养协议,系部成立了课程建设实施小组,制定了一系列改革性文件,课程建设、实习实训基地建设均落实到人,以保证人才培养模式改革,课程体系建设和实训基地建设的顺利进行。

目前,船舶工程系有25名学生与烟台顺达海洋工程有限责任公司签订订单培养协议,项目实施过程中,形成了优质教育资源共享、工学结合、项目驱动特色鲜明的人才培养模式,明显提升专业教育水平与该专业的社会服务能力,培养出高水平的职业教育教学团队,带动系部的专业建设与改革,进而为船舶制造业及区域经济发展服务。

参考文献:

[1]教育部国家发展改革委、财政部、人事部、科技部.关于进一步加强国家重点领域紧缺人才培养工作的意见[J].继续教育,2008(2).

[2]张秉钊.校企合作订单式人才培养模式的实践探讨[J].高教探索,2010(4).

水下焊接范文第8篇

关键词:带水焊接排水阻隔法冷冻

中图分类号: TK226 文献标识码: A

在建设工程中,管道的泄漏抢修往往具有时间紧迫性、不定性、劳动强度大等特点。要求抢修人员在最短的时间内安全、高效地完成抢修任务,保障畅通。但在抢修的过程中情况多变,有时看似简单的过程往往会有意外情况发生。如对钢制管的抢修,一般来说只要焊补即可,但有时会因某种原因管道内部的水不能排尽,而在现场由于一引些技术问题,管道无法进行带水直接焊接,如果一定要进行强制焊接,则可能出现假焊或将出现一些焊接质量问题,如带水焊接出现焊缝裂纹、未焊透、焊缝夹氢、未融合、未焊透、气孔、咬边、夹渣等问题,而使焊接工作彻底失败,若要施焊,一般只能将管道中的积水全部排尽排空并使焊接部位干燥才能进行修补焊接,试压工作或系统运行工作只能停滞,由此带来的后果是施工人员只能等待,造成人员窝工损失;管道中的存水必须排尽,造成水资源学浪费;排水地点一般是地势较低,排水困难;地下管道排水管道,必须设置定点排水坑,配备排水泵;特别是冬季,施工更是困难重重;系统停止运行造成的损失更大,不论用人工挖掘或用机械挖掘等。发生的直接费和间接费用都很高。为此,如果采用一种新型施工工艺,在不排水的情况下进行施工焊接或修补,就可达到省时、省工、省钱的目的。不排水焊接分为带水修补焊接和阻隔修补焊接。带水焊接是船舶工业中水下焊接的一种方法,在建设工程中是不排水焊接中的一种,带水焊接不需要专用的水下焊接设备和工具,可以用普通的电焊钳来替代,因为整个工作都是在陆地空气中进行的,一般情况下带水焊接对于焊接电源的要求及环境要求比水下焊接要求简单得多,另一种焊接是阻隔焊接,简单地说就是把管道中的液态水进行阻隔,使管道中的液态水停止流动,焊接部位处于无水状态下的焊接,需要说明的是,本方法主要是针对钢制管道焊接的一种方法。下面就这两种焊接方法进行简要的介绍。

钢管道带水焊接

钢管道带水焊接的实施,就是在焊接中采用一种新型的特殊焊条T202,此种焊条通过运用直流电焊机和一般的焊接工艺,在不排水甚至在系统正常运行的情况下,直接进行漏点焊接修复。能够在短时间内处理好泄漏问题,达到继续使用的目的,并在以后的停车检修时进行管道更换或正常修复,此种焊接方法可以节约成本,提高效率,降低人工投入,达到事半功倍的目的。

TS202焊条是一种水下焊条,其主要应用于船舶工业,通常在船舶的底部由于漏水,在不能在船钨中进行正常维修而采用的一种焊接方法,其价格较普通焊条要贵很多,大约为每公斤35~40元,但用量不大,焊机采用直流电焊机,总的施工费用并不大。

漏水管道施焊时由于是顶水焊接,因此又不同于水下湿式焊接,即便用T202水下焊条,正面溢水也会冲破电弧气泡,而使焊接无法进行。对于常用焊条,水会急剧冷却焊条药皮,至使焊条药皮凝结,无法再引弧。 焊接时为了抵消来自泄漏处的水压以及补偿水流冷却的焊接热损失,采用小直径焊条(2.5―3.2)焊接电流较平时大1.5―2倍,短弧焊接。起焊时方向要准确,动作要快,引弧时不易采用划擦法,易用点触法。特别注意,切不可先在位置方便处施焊。这样的话,当焊缝逐渐减少并集中在最低部仰焊位置,水流更急,施焊将更加困难(一般来说,管道的焊接应从仰焊位置开始。

主要施工机械材料:

序号 名称 规格 型号 单位 数量

1 直流电焊机 400型 台 2

2 漏电保护开关 个 2

3 焊接电缆 规格2/0 米 20

4 电缆连接器 25mm2 个 2

5 电焊钳 个 2

6 接地夹子 个 2

7 钢丝刷 个 2

8 水槽 500*300*200 个 1

主要材料:TS202焊条。TS202焊条是一种专供水下一般结构钢用的电焊条,能在淡水中进行焊接,药皮有抗水外层,具有优良的防水性能和绝缘性能,对焊接焊缝有保护作用。采用直流电源,可全位置焊接,能在淡水中进行一般结构的焊接。

TS202水下焊条特殊焊条用途: 用于碳钢结构水下焊接。

TS202水下焊接特殊焊条规格及参考电流(DC)

TS202特殊焊条焊接注意事项:

1、在材料保管中要保护焊条的药皮不受损坏;

2、施工中不可使用药皮已经破损的焊条;

3、焊接前去除焊条引弧端的绝缘防水层;

4、焊前焊条不允许烘干。

5、电焊机处于断电位置,将接地电缆和电力电缆连接到正确的端子,电焊把接负极,接地极接正极。

焊接方法:

1.焊接试件制备:

选用DN80的焊接钢管做为试验模型,做成倒门型试件,如下图所示,将管道焊接口用磨光机打磨好,并打磨好V型坡口,打磨好后,将钢管的对接口组对好并安装过程中,选择一个焊口预留30mm焊口不予焊接,留在试验时焊接。

2.选派有经验的合格焊工进行施工焊接。

3.准备好TS202特殊焊条。

4.将直流焊机连接,将焊把接负极,地线接正极,调整焊接电流到200A~220A,接通电源。

5.将管道中充满水,并用软管接通水源不断地向管道中补充水,以模拟焊口中不断漏水的目的;

6.水流顺着缝隙流出,开始焊接。

7.正式施焊,用专用焊条顺着管道的缝隙施焊,开始施焊时比较困难,焊接人员也不熟练,到收口时最难收口,需要从一点一点地收口。

8.后经过改进,同时用两台焊机,两名焊工同时施焊,效果更好,焊接速度快,成形面较好,焊接完成后,表面成型不好,需要用普通E4303进行盖面。

焊后检验:

1.焊接完成后,其它管子和管件按照试压要求进行试压,能够达到1.6MPa的压力要求。

2.经过X光射线探伤,内部有缺陷,需要进行改进,焊工技术也有待提高。

总结:

1.这种焊接方法主要是解决钢制管道试压或运行过程中出现焊缝渗漏无法用普通焊接方法修复的难题,可以成功解决这个问题。

2.开始焊接是在没入水中进行焊接,但由于水体混浊,无法进行,还有由于焊接过程中经常断弧,再行施焊无法引弧或引弧后无法进行正常焊接,故采用上述焊接方法。

3.第一次焊接时用一台焊机,后用两台焊机同时施焊,发现比一台焊机焊接效果好,施工过程中不会产生断弧现象,得到了意想不到的效果。

本方法已经在实际工程中应用,效果较好,不但节约了施工费用,而且提高了施工速度,达到了目标要求,但还有需要改进的地方,如焊接外观质量问题有待提高。

钢管道阻隔法焊接

本方法分为两种,一种是采用气囊进行阻隔,另一种是采用管道局部冻结,使管道中的水处于停滞状态,达到施焊的目的。

第一种是用气囊隔绝管道中的水,使充气气囊充气,达到一定的压力,管道封堵气囊,是橡胶和纤维织物等高分子合成材料经高温硫化工艺制成的一种多规格、多形状的用于管道、涵洞输水、排污、除淤维修的用橡胶产品,它可在不同管径、不同平面和不同位置上快速阻断水流,是地下管道进行输排水和淤污治理的理想方法。使用方法是将堵塞器放入需要堵塞的管道口处,放入管道的长度为堵塞器的长度,然后通过进气阀冲入压缩空气到规定压力,即可进行施工,施工完毕后打开进气阀放出空气,取出堵塞器。其应用主要在城市排水管道中,承受的压力较小。

不同规格堵塞器的充气压力:

规格(mm) 充气压力(MPa) 承受压力(MPa)

Φ200 × 1000 0.050 0.1

φ300 × 1000 0.045 0.05

φ400× 1000 0.040 0.05

第二种是钢管道局部冻结,使管道中的水形成固体冰,达到堵塞管道,使焊缝处于无水状态下施焊的目的。主要操作要领是控制冷冻液的量和管道的冷冻程度,妈既要将管道中的水封住,又要防止将管道冷冻过度,将管道冻裂。

施工程序:准备工作-对焊缝两侧的管道冷冻-排除焊口处的余水-施工焊接-管道焊口检查-冷冻处解冻

水下焊接范文第9篇

[关键词]不锈钢复合钢板;MAG焊接;焊接方法

中图分类号:P755.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)17-0062-01

1.1Cr18Ni9T/Q235-A材料的焊接性

本中间环小口直径5680mm,大口直径7310mm圆锥形筒体,它在机组中是安装冷却设备,确保机组运行时控制内部温度,还可以进入检修人员在机组中检查维护的作用;应产品技术要求在外部的过流面采用的是板厚为21mm,复层厚度为4mm的1Cr18Ni9T/Q235-A不锈钢复合钢板,内部法兰和其它结构都采用Q235材料。在基层与法兰之间的连接焊缝都要求使用超声波探伤检验在一级标准范围,也就是说焊缝必须无夹渣、气孔、裂纹等缺陷;其以较厚的碳钢材料作为基体,满足强度、刚度和韧性等力学性能的要求,以不锈钢材料作为复层,满足耐腐蚀性能的要求,作为整体不锈钢的替代材料。

2.焊接方法的选择

在不锈钢复合板的焊接中,常见的焊接方法有手工钨极氩弧焊、手工电弧焊、埋弧焊、和气体保护焊,这要根据工件的实际情况来选择。像中间环这种大型工件,因焊接量大,形状不规则,很难采用自动焊接方法,当然首推惰性气体保护半自动焊,这种焊接方法比手工电弧焊、埋弧焊等焊接方法便于观察熔池、较容易操作、生产效率高、能便于各种位置的焊接,且焊接线能量小;减少接头的缺陷,可降低焊接时的变形与应力。

3.焊接材料的选择

材料的成分表;力学性能表;根据查得材料的成分和力学性能,按照选择与母材成分相同的原则,保证了焊缝组织的成份稳定和焊接质量稳定。我们在基层选用普通H08Mn2SiA焊材,过渡层选用E310-15,在复层选用H0Cr20Ni10Nb焊丝。

4.工艺过程

4.1 焊前准备

(1)熟悉施工图纸和工艺文件。(2)材料复检。(3)1Cr18Ni9T/Q235-A复合板焊接工艺评定。(4)工人应经过培训考试合格后,熟悉图纸工艺及有关技术资料方可上岗。(5)场地安排及工具准备。6)放样下料,1Cr18Ni9T/Q235-A复合板按图用数控等离子切割下料,切割时必须复层朝上避免切割飞溅反弹在复层表面,清除飞溅后经验收合格交下道工序。

4.2 坡口的选择

4.2.1 坡口的加工一般采用机械方法制成,如采用等离子切割坡口,切割好尺寸后必须去除复层表面的氧化层及飞溅。

4.2.2 坡口形式和尺寸按图纸设计要求加工,坡口选用要确保便于操作保证焊接质量,尽量减少填充金属量、少减少熔合比。

4.2.3 加工好的坡口要通过检查,无裂纹和分层,否则必须修补好。

4.3 焊件成形与装配

4.3.1 中间环外壁筒体采用3/21mm厚度1Cr18Ni9T/Q235-A复合板,在成型加工时采用卷板机成型时一定要注意清洁板面飞溅避免在卷板成型时压伤复层不锈钢表面,影响其抗腐蚀效果和外观。

4.3.2 在装配时成型尺寸要求非常严格,焊缝对口处不允许错边量大于复层的1/2或2mm,以免影响焊接质量,这对装配的技术有一定的难度要求。

4.3.3 定位焊焊接在基层母材上,且采用与焊接基层金属相同的焊接材料,在装配辅助过程中,严禁在复层上焊接工卡具,只能焊在基层侧。

4.3.4 复层一侧如装配有附件的部分区域应符合设计要求,当设计要求附件应与基层材料焊接时,应先将复层剥开按照基层与过渡层焊接程序最后用复层焊材将表面覆盖完毕。

4.4 焊接

4.4.1 基层焊接

使用基层焊材H08Mn2SiA采用CO2或85%CO2+15%Ar混合气做保护气进行焊接,焊接时注意控制焊道,不得触及复层和熔化复材,其焊道表面应距离复材合界面2-3mm预留好过渡层焊道。

4.4.2 过渡层焊接

使用过渡层焊材E310-15配合95%Ar+5%CO2混合气在焊接过渡层时在保证好融合良好的情况下,尽量减小焊接参数以减少基层金属的熔入量降低熔合比焊道的厚度在3-4mm。

4.4.3 复层焊接

使用复层焊材H0Cr20Ni10Nb配合95%Ar+5%CO2混合气或者纯Ar进行复层焊接,要注意保护好复层表面,防止飞溅物或者随意引弧损伤复层表面,(可采用丙酮溶液涂在复层表面)如有损伤及时修复;焊缝余高应控制在1.5mm。

4.5 焊后处理

1Cr18Ni9T/Q235-A复合板复层属奥氏体不锈钢,基层属低碳钢,奥氏体不锈钢材料不能采用退火工艺来消除焊接应力,来再加上中间环体积尺寸过大,也不方便进行退火处理,根据工艺评定条件采用机械校正变形和震动消除应力方法,再进行钝化处理和喷砂保证光洁度提高抗腐蚀和耐磨强度同时也可以减少一定的残余应力。

5.焊接质量检验

按照质量检测标准进行检验,所有对接焊缝进行超声波探伤检验按照GB/T7734-2004标准。对不合格焊缝严格按照原焊接工艺进行补焊处理,经过复检合格方可完工。

6.新型焊接工艺――水下焊接

水下焊接有干法、湿法和局部干法三种:(1)干法焊接。干法焊接是指把包括焊接部位在内的一个较大范围内的水人为地排开,使潜水焊工能在一个干的气相环境中进行焊接的方法,即焊工在水下一个大型干式气室中焊接。这种方法多用于深水,需要预热或焊后热处理的材料,或质量要求很高的结构的焊接。(2)湿法焊接。湿法焊接是焊工在水下直接施焊,而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。电弧在水下燃烧与埋弧焊相似,是在气泡中燃烧的。焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在,因而使电弧稳定。要使焊条在水下稳定燃烧,必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药,并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法,使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡;浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难,其引弧电压要高于大气中的引弧电压,其电流较大气中焊接电流大15%~20%。(3)局部干法焊接。局部干法焊接是用气体把正在焊接的局部区域的水人为地排开,形成一个较小的气相区,使电弧在其中稳定燃烧的焊接法。由于它降低了水的有害影响,使焊接接头质量比湿法焊接得到明显改善。

7.结论

在规范的工艺操作下,众力发电设备有限公司的中间环焊接工作取得了圆满的成功。所有焊缝超声波探伤一次合格率95%以上,在处理后复检达到100%;经过了一年来的正常运转,没产生质量问题;按照此工艺制造过程在发电机组制造的品质升级中做出了贡献;为公司争取了最大的经济及社会效益。

参考文献

[1] 焊工技师培训教材/机械工业技师考评培训教材编审委员会编.北京:机械工业出版社,2010.

水下焊接范文第10篇

关键词:海洋工程制造业、关键焊接技术、焊接

中图分类号:E271文献标识码: A

一、前言

随着高新技术产品的焊接工艺、焊接材料及焊接设备不断涌现,海洋工程制造业中的关键焊接技术也随着有了很大的发展,文中主要对高强钢的焊接技术、复杂节点的焊接技术、焊接变形及焊接残余应力的控制技术、海洋工程制造中的高压管线焊接技术、大厚度钢板的切割技术、海洋工程焊工技能与素质的培训等六个方面进行了分析。

二、海工装备制造中关键焊接技术的分析与研究

1、高强钢的焊接技术

海洋工程装备结构材料大多采用低合金高强钢,其焊接接头有一个非常重要的质量性能指标,就是韧性。所谓韧性是指材料在外载荷作用下抵抗开裂和裂缝扩展的能力,也就是材料在断裂前经历的弹塑性变形过程中吸收能量的能力,是强度和塑性的综合体现。海洋工程装备结构和大型船舶的焊接创新,必须保证焊接接头具有足够的韧性,这是前提。有些材料如EQ70钢等,其焊接往往容易出现焊接冷裂缝的问题,这是由于焊接过程的快速加热和快速冷却导致焊缝金属以及热影响区(HAZ)具有较高的强度、较低的塑性以及较低的韧性。当焊接过程呈现低的冷却速度时,会导致焊缝金属及HAZ具有较低强度、较大的塑性以及较高的韧性。因此,当焊接过程呈现冷却速度为两种极端情况之间的某一合适状态时,焊缝金属及HAZ的强度、塑性和韧性将达到最佳平衡点。也就是说,在材料已经确定的情况下,热输入决定焊缝的性能,要得到性能优异的焊缝,就要寻求最合适的热输入,即最佳平衡点。可见,企业在制造海洋工程装备时必须要按照国际有关规范和标准所提出的热输入评定,即焊接工艺规程(WPS)的途径,通过试验进行评定而获得有效的焊接工艺。同时,在掌握高强钢的焊接技术中还要开展以下几个方面的研究和试验:焊接接头的设计,焊接方法、焊接材料和焊接设备的选用;焊接时的预热、后热、层间温度的控制;焊接接头冷裂纹的控制;大厚度十字接头和T型接头焊接层状撕裂的控制;焊接接头的断裂韧性(CTOD)研究和试验。

2、复杂节点的焊接技术

海洋工程装备的结构大都是采用绗架和管子及立柱结构,焊接接头较为复杂,尤其在一些主要受力构件,如水平横撑与立柱结构、立柱与上下船体结构、克令吊基座、推进器基座等复杂结构的焊接过程中,必须要严格控制好以下环节:结构的安装顺序,接头的坡口角度及加工方法,焊接方法的准确选用,焊前预热、焊时层间温度的控制、焊后热处理,焊接前的准备(包括持证的合格焊工、焊材的发放和储存、管理、焊接设备、焊接环境),焊接顺序的编制和实施。

3、焊接变形及焊接残余应力的控制技术

目前可以通过数值模拟计算并结合试验验证的方法,较好地控制局部重要结构的焊接残余应力,还可以采用超声波冲击、焊趾重熔、控制焊接线能量、焊后焊趾打磨、焊前预热和焊后热处理等方法来降低焊接残余应力。

4、高压管线的焊接技术

在海洋工程装备制造中通常采用的高压管材料均为低合金高强度钢,因此在焊接中必须要严格按照高强度钢的焊接技术要求进行工艺评定,从而确定焊接工艺措施并在实船平台高压管线上进行焊接。

5、大厚度钢板的切割技术

在海洋工程装备制造中常常会采用大厚度的低合金高强度钢,比如,作为平台升降齿条钢,Dillimax690E钢板经切割后可直接应用于升降齿条而不需要再加工。该齿条有C146、JU200E两种规格,对切割技术提出了极高的要求。首先,切割的火焰必须要长达2~3米,切割嘴的风线要高速、高压,这样才能切割出光洁的断面;在切割中还要防止钢板的变形,可以采用双头对称的切割技术。大厚度钢板切割时要预先考虑增大进气管直径,选用专用减压器割具,采用大罐的液氧作为助燃和切割气体。在选用丙烷和氧气切割时要适当地降低切割速度,最好在切割前对大厚度钢板进行预热以便清除钢板表面水分,进一步提高切割质量。切割的中心焰要将切割氧的压力调节在0.6兆帕,丙烷压力取其1/10。

6、自动焊接技术

随着海底管道铺设工程量的增加,能提高铺设效率的双炬管道铺设焊接机器人得到了发展。在海管铺设施工作业时,每个焊接工作站配备两套双炬焊接机器人,以管道为轴心分左右舷对称放置,以“0”点位置开始起弧,按照顺时针及逆时针方向完成下向焊接。每个焊接机器人可独立控制也可协同操作,双头双炬焊接机器人系统能提高焊接效率,并且后焊炬对前焊炬的焊道有回火作用,能改善前焊炬焊道的韧性并降低接头硬度。

对于铺设直径≥24寸的近海油气管线,法国Serimax公司开发了四头双炬全自动焊接系统,该系统驱动四个焊头同时工作,全部焊头以管道顶点为起点分布在左右两侧,焊接时左侧与右侧的两个焊炬进行向下焊作业。四头焊炬同时焊接在程序控制上需要解决协同问题,工艺上则同一层之间要考虑各个机头之间的时间错开、不同层之间要考虑引弧位置错开。同时打底焊采用了带铜衬垫的内对口器背面强制成形技术,使整套设备具备很好的柔性。

7、海洋工程装备焊工技能与素质的培养

在海洋工程装备制造中经常采用导管架平台,即用钢管相贯焊接而成的空间构架,其主要焊接结构是大型管子相交的节点(K、T、Y节点),由于管壁较厚,焊接工作量大,而且该部位极容易产生疲劳破坏,因而对焊接质量要求特别严格。依据设计计算出的K、T、Y节点应承载受力,其焊接又分为全焊透、部分焊透和角焊缝三类。美国焊接协会钢结构焊接规范标准AWSD1.1(2008)第四章对K、T、Y节点施焊的焊工和焊接操作者的资格有明确规定,施焊人员必须具备6GR资质的焊工证书。当主管与支管斜交角度小于30度时,根部区更是难以施焊,因此,焊工还必须要具有小角度焊工资质证书才能施焊。6GR是指焊工焊接的位置包含了空间的平、横、立、仰的全位置,以及管斜45度带限制圈的固定焊。在焊工资格评定中,6GR是焊接级别最高、难度最大的科目。6GR焊接操作的难点主要有三个方面:

(1)焊缝坡口面位置随着管的弧度而发生变化,在焊接过程中熔化的铁水受到重力影响向下流动,难以控制熔池形状,容易出现未熔合、夹渣等缺陷。

(2)由于有限制圈的阻碍作用,在焊接过程中,焊工必须要时刻注意观察焊接熔池的变化,注意熔孔尺寸,每个焊点与前一个焊点重合面积的大小,熔池中液态金属与熔渣的分离等,同时运条的手也不能被限制,这对于焊工而言,是极其不适应的状态。

(3)层间清理有难度,清理不顺畅容易造成清理失误而形成夹渣。

总之,要培养一名熟练的6GR焊工必须要按照逐级的培训方法,先练习板对接的3G位置,再培训管对接水平固定5度位置,直至管对接斜45度固定6GR位置。掌握这些不同位置的操作方法和技巧大约需要70天。

三、海洋工程钢结构焊接的发展策略

深海油气资源丰富,在未来的一段时间内,开发深海油气资源的前景还会不断的扩大。我国在海洋工程和平台的建造技术逐年有所提高,而海洋工程钢结构的焊接技术也会得到快速的发展。焊条电弧焊工艺技术和应用能力,都可以达到海洋平台钢的焊接要求。但焊条电弧焊的生产效率低,而且工作环境恶劣,对环境污染严重,不能够保证海洋平台的建造周期。药芯焊丝气体保护焊的焊接原理是将气体保护焊热输入集中,不但效率高,而且很容易取得实现。这是目前是船厂主要使用的焊接方法。而随着时代的变化,海洋平台用钢也需要不断的增加厚度。新型的埋弧焊技术和气电立焊技术不但可以提高生产率,而且能够有效的改变海洋平台用钢目前的焊接现状。海洋平台用钢多为大厚度钢板的焊接方式,而窄间隙的焊接办法可以集中能量,减少处理钢坡口的程序,这是海洋平台未来的主要钢焊接发展方向。复合焊接技术能够组合集中于所有各类的焊接办法的独特优点,有效的提高海洋工程钢结构的焊接效率。而船厂不断的普及自动化设备,一些新技术也可以利用于海洋工程钢结构的焊接,例如机器人焊接、激光焊接等。

四、结语

综上所述,海洋工程装备的设计及制造中仍旧存在很多不足:一些高端制造水平不高、自主创新意识不够等问题。因此,作为海洋工程制造中关键技术之一的焊接技术一定要紧紧抓住国家大力发展海洋工程制造业的这个契机,重视科技创新能力,可科技为动力推动着船舶工业的转型升级。

参考文献:

[1] 陈式亮.水下焊接技术的现状和展望[J].海洋技术,1982(2):37-47.

[2] 蒋力培,王中辉,焦向东,等.水下焊接高压空气环境下GTAW 电弧特性[J]. 焊接学报,2007,28(6):1-4.

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