水下焊接范文1
关键词：裂纹 水下焊接 模型试验
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0012-03
1 工程概况
南海东部海域某平台在水下检测过程中发现多条裂纹和缺陷，其中在N42-M676、N43-M481节点上的两条疑似裂纹尺寸大，已超过允许打磨极限，且N42、N43节点异常复杂，与节点相连的空间杆件达7根之多，卡箍加强复杂且加强效果难以保证。在此困境下，通过专家讨论，决定从国外引进水下局部干式焊接技术进行裂纹修复。
在此之前，水下焊接技术在我国固定平台导管架主结构焊缝裂纹修复中没有实际的应用案例，此次水下焊接技术应用是国内的首次尝试。
2 水下焊接技术简介
随着海洋油气资源大开发时代的到来，大量的海洋工程建设和维护工作需要先进的水下焊接技术作为支持。水下焊接技术已成为采油平台、输油管道和海底仓库等大型海洋结构物组装、维护及维修的关键所在。
水下焊接种类繁多，从工作环境上可以分为湿法焊接和干法焊接，其中干法水下焊接包括高压干法水下焊接、常压干法水下焊接和局部干法水下焊接等。以下就局部干法焊接技术以及在导管架裂纹维修方面的研究成果进行介绍。
2.1 局部干法水下焊接
无论是湿法或干法水下焊接，都由于其固有的不可克服的缺点，而极大影响了它们对日益复杂化的海洋结构的适用性。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。与其他干法焊接相比，无需大型昂贵的排水气室，适应性明显增大。它综合了湿法和干法两者的优点，是一种较先进的水下焊接方法，也是当前水下焊接研究的重点与方向。局部干法种类较多，日本提出了水帘式及钢刷式，在美国和英国是干点式及气罩式，而法国新近发展了一种旋罩式。
2.2 某平台导管架焊缝裂纹拟采用的局部干法水下焊接技术
2.2.1 导管架焊缝裂纹缺陷显示的描述
经ACFM检测确定焊缝裂纹的位置和尺寸情况如图1、图2和表1所示。
2.2.2 水下焊接技术采用的标准和方法
依据规范标准：UNDERWATER WELDING CODE，AWS D3.6（2010）。
修补焊接方法：局部干式水下SMAW焊接技术。
根据平台导管架拟修补焊缝的位置、尺寸大小和节点结构形式，定制一个排水气室（Habitat），排水气室包括带有密封压条和透明窗的外罩，内部加热装置，通气和排水进出口阀门，多个焊条插入口。焊接时，将定制排水气室安装在指定位置上，利用绑扎带、磁铁等固定装置系固，保证密封。用空气将气室内的水排出；然后，对排水气室进行加热、通风，使气室内干燥度、预热温度达到焊接要求；潜水焊工按照WPS（Welding Procedure Specification，焊接工艺规程）参数要求开始实施焊接；焊接过程中的焊接参数、气相环境的气体成分和压力由水面人员进行设定和监控，潜水焊工可根据水下实际情况，通过通气阀作适当调整，或与水面人员沟通调整。潜水焊工在水中施焊是依次将焊条从预先设定好的插入口插入气室内的气相区一段一段地进行焊接，将焊缝连接起来。焊工可以通过排水气室的透明窗进行焊接质量观察，通过插入口，用特制打磨头进行焊缝的打磨工作。
2.3 水下焊接技术实施方案的基本流程
水下焊接技术实施不仅仅包括水下焊接方法操作基本过程，还包括了大量的焊前准备工作和焊后处理工作，其基本流程可以归纳如下。
（1）焊接工艺规程评定和焊工认证。
（2）实体模型试验。
（3）现场执行焊接。
2.3.1 焊接工艺规程评定和焊工认证
为了确保焊接操作顺序、焊接质量，应按水下焊接AWS D3.6（2010）的要求，对焊接工艺进行评定和焊工认证。主要要求如下。
（1）试验板材的选择，AWS D3.6（2010）要求试验板材的化学成分、机械性能和材料等级尽量与实际材料接近，但无论如何，碳含量和碳当量不能低于实际材料的碳含量和碳当量，这一点与AWS D1.1（2010）有较大的区别。
（2）制定PWPS焊接工艺参数应符合现场实际需求，工艺的覆盖范围，水深方面可以覆盖±20 m。
（3）试验样板准备。采用两块钢板拼装焊接，按现场裂纹的实际需要决定做1G、2G、3G位置焊接，用于焊接返修的试验样板坡口开单面V，35°C～40°C可以接受。非全刨透返修的试验样板可以在背面加扁铁（图3）。
（4）在大的试验水舱里，把排水气室与试验样板安装好，做好焊前的准备工作：排水、通气、干燥、加帷
（5）对试验样板按照批准的PWPS（初级焊接工艺规程）要求进行水下焊接（图4）。
（6）焊接完成后按PWPS要求进行保温、降温后，才能拆除排水气室，使焊缝浸水。
（7）对完成焊接的样板按照AWS D3.6（2010）要求进行机械性能试验。
①RT无损检测；
②强度试验；
③弯曲试验；
④冲击试验；
⑤宏观和硬度试验（最大不超过HV10 325）。
（8）试验结果符合标准要求后，提交焊接工艺评定报告（PQR）和焊接工艺规程（WPS）报第三方和业主审批。注意：AWS D3.6中2G位置全熔透（CJP）PQR仅能覆盖2G，不能覆盖1G，这点与AWS D1.1不同。
（9）焊工认证。按照PWPS完成焊接操作，结果合格的焊工获得资格认证。注意：AWS D3.6中3G位置全熔透（CJP）焊接仅能覆盖1G和3G，不能覆盖2G，这点与AWS D1.1不同，AWS D1.1可以覆盖1G、2G和3G。
2.3.2 实体模型试验
为了确保潜水员（焊工、检测人员）能做好水下焊缝修补的准备工作，需要熟悉焊接修理的操作过程。在真正执行水下焊接任务前，需要模拟现场实际情况进行实体模型试验，即根据平台导管架现场实际情况，按1∶1比例复制具有相同几何尺寸和节点连接形式的局部导管架节点的结构模具，置于水池内进行水下焊接操作试验。
进行水下焊接所用的焊接施工设备、辅助设备（通气、加热等）和排水气室应利用实体模型试验来验证其具有良好的工作状况，适用于预期的现场工作环境。
通过实体模型试验，从裂纹缺陷打磨，焊前无损检测，排水气室安装、排水、加热，实施焊接操作，焊后保温、降温，直到焊后无损检测，真实地模拟整个水下焊接操作过程，可以从中发现焊接过程中可能会出现的问题，帮助焊工进一步完善水下焊接工艺操作流程，以避免和应对这些问题的发生，提高水下焊接工作的质量和效率。
实体模型试验的基本内容包括如下几方面。
（1）按实际导管架几何尺寸、结构连接形式制作结构模具（图5）。
（2）节点排水气室的设计、制作（图6）。
（3）排水气室在结构模具上的匹配、安装、移除操作（图7）。
（4）焊工水下焊接实操演练。
（5）水下NDT检测实操演练。
2.3.3 现场执行焊接
在执行现场焊接修理工作前，应完成编制水下焊接工艺规程WPS、水下焊接工作程序、水下焊接检验试验计划（ITP）等程序文件，提交业主和第三方审核通过。水下潜水员（焊工、检测人员）、现场（监督、水面检测）人员、第三方验船师应熟知水下焊接的工作流程要求，保证整个工作能按照预定操作程序一步步开展，并得到有效控制。
现场执行焊接的基本步骤如下。
（1）通过NDT检测（ACFM）再次划定裂纹缺陷范围。
（2）通过第二种NDT检测方法（水下ACMPI或DCMPI）确定裂纹的起始位置、形态、几何尺寸，这一步非常必要，因为ACFM敏感性过强，易出现误判，需要验证。
（3）进行打磨前，应该先在裂纹两端打止裂孔，以防裂纹的扩散。
（4）采用手工机械打磨清除裂纹，不允许用水下碳弧气刨。打磨应沿深度方向逐层深入，边磨边ACFM检查，直至裂纹完全被清除。
（5）确认打磨坡口的参数（坡口方向、角度、根部圆角等）符合WPS要求（图8）。
（6）采用第二种NDT检测（水下ACMPI或DCMPI）再次确认裂纹清除。
（7）清除海生物，准备排水气室的安装。
（8）利用绑扎带和磁铁安装固定排水气室，并检查密封状况。
（9）对排水气室进行空气加压排水，检查气室的稳固性。
（10）按WPS预热温度要求执行加热、通气干燥。
（11）按WPS要求设定焊接参数，由水下潜水焊工完成焊接操作。
（12）记录整个焊接操作参数、焊接预热温度、层间温度和时间等数据。
（13）焊后保温、降温过程。完成焊接后，应保证气室继续密封，不能进水，并对气室内持续保温（125 ℃）4 h，然后，按预定降温速度（50 ℃/h）降至50 ℃以下，方可拆除气室进水。
（14）焊后表面NDT检测，按照AWS D3.6（2010）中7.9章节的要求进行检测。
（15）检测合格后，对焊缝表面进行必要的打磨光顺。
（16）最后，提交水下焊接修理、检测报告。
3 结语
伴随着海洋石油和天然气工业的发展以及我国海洋工程向深海的挺进，水下焊接技术的应用将会越发广泛、成熟和稳定。虽然最终这两条疑似裂纹经过复检和多次专家论证，确定是导管架制作过程中的焊接缺陷且扩展风险小，只需进行定期监控，未能最终实施水下局部干式焊接。但通过从头开始就积极参与其中，查阅规范要求、各类水下焊接文献和案例，在试验过程和海上实施现场与执行水下焊接任务的外方专家进行沟通、交流和学习，对水下焊接设备、特殊焊条、辅助工具、焊接和检测实施方案、水下焊接工作流程有了一个直观而较全面的了解，为将来遇到类似复杂节点裂纹的维修提供了技术储备。
参考文献
[1] 焦向东，朱加雷.海洋工程水下焊接自动化技术应用现状[J].金偌庸ぁと燃庸ぃ2013（2）：24-26.
[2] 唐德渝.海洋石油工程水下焊接技术的现状及发展趋势[J].现代焊接2009（4）：24-28.
水下焊接范文2
关键词：水电工程；金属结构；焊接施工；质量控制；有效措施
在金属结构焊接过程中主要分三个重要的环节，一是焊接前的质量控制，包括人员与工艺设备的控制；二是焊接期间的质量控制，则需要从水电工程金属结构焊接质量控制的要求、金属结构盖面焊的质量控制、金属结构焊接对填充焊的质量控制以及金属结构焊接定位等方面加以注意并采取有效的施工方案；三是焊接后的质量控制，主要是针对在焊接期间一些不良影响因素所导致出现的焊接质量问题进行检查与修焊，已达到与工程设计标准相符为止。
一、焊前质量控制措施
1、人员的控制
在水电工程中，无论是设计环节，还是施工环节，或者是验收环节都离不开相关工作人员的劳动与付出，每个工作人员的工作能力以及个人水平对谁低昂工程施工质量的影响都非常大，尤其是金属结构焊接方面对技术人员的要求非常高，技术人员要有丰富的经验、专业的技术操作水平、极强的现场施工控制能力、个人身心素质要高、职业素养良好、自我约束能力良好以及环境保护意识强等综合素质水平，水电工程金属结构焊接过程中，必须要保证焊接质量符合结构使用要求，金属结构焊接通常情况下需要借助手弧焊的技术优点，因此对技术水平的要求就会非常高，一但工作人员技术方面出现差错就会影响这个金属结构焊接出现质量问题，进而给工程结构留下不稳定的影响因素，因此，加强水利工程金属结构焊接质量，人员控制是关键。
2、工艺设备的控制
水电工程金属结构焊接中所涉及到的机械设备、施工工艺比较多，并且每一种机械设备以及施工工艺都有各自不可替代的作用，都是促进焊接工作能够顺利完成的一部分，目前，在水电工程金属结构焊接中采用的机械设备主要以各种焊接工具为主，包括：焊机、焊工工具等。在技术与这些设备的应用配合下，才能保证焊接工作准确无误的完成，所以焊接工具在整个质量控制中也已经被列为重点控制的对象，全面加强先进设备的引用，不断提高设备性能，以最大化满足焊接要求为目的，选用符合焊接要求的精简设备。
二、焊中质量控制
1、水电工程金属结构焊接质量控制的要求
①焊接固定口的时候，一定要预防没有焊透的现象。焊接实施前，在焊接试板上，操作人员需要进行试焊，对焊接参数予以调整；②内凹的预防。产生内凹的部位多为焊缝仰焊处。③内焊瘤的预防和避免，内焊瘤多发生在焊缝平焊处。施焊的过程中，熔孔直径得到保证的情况下，一定要密切注意运条速度，如果熔池出现过高的温度，就可以进行停弧降温。
2、水电工程金属结构焊接对填充焊的质量控制
氩弧焊：因为氩气是惰性气体，与金属之间不会产生反应，可以被作为保护气。一般情况下，起弧后，使用氩气进行冷却处理，让电弧空间得到控制，也就是电弧直径被变小。这样，位于电弧内的气温，就会进一步升高，尽管如此，起弧不会直接接触到金属。盖面焊接，前的焊接都被视为填充，焊道的填充为进行盖面焊接打下了一定的基础，填充层焊接的时候，要防止气孔和夹渣。具体到焊接的实施过程中：①对电弧长度要予以严格控制，一般情况下，不能在焊条直径之上；②对上层熔渣、焊件污垢要及时清除；③施焊前，焊条烘干要按说明书规定予以实施；④焊缝进行保温的具体时间要予以适度延长；⑤施焊过程中，对于熔池要予以密切关注，一旦发现有气孔，立即停弧。
3、水电工程金属结构盖面焊的质量控制
因为焊缝表面本身的凹凸不平现象，盖面焊对外观就会产生负面影响，因此，需要在表层进行修饰焊。修饰焊道也被称作盖面焊道，通常情况下，盖面焊多用钛型焊条实施。对于焊缝外观、关键的焊缝尺寸，盖面焊道非常重要，检查盖面焊层的外观时，下面的要求必须达到：①外观均匀一致，无裂纹、熔合、飞溅、气孔、夹渣、焊点等诸多明显的缺陷；②相比于外表面坡口宽度，在每侧，焊缝宽度应为0.5～2.0mm；③观察焊缝表面，不能比母材表面低，对超标部分要进行打磨，但是不能对母材产生伤害，与母材之间要呈现圆滑的过渡状态。这样，防腐的过程中，防腐材料与焊缝间就不会存在气孔，进而导致锈蚀c的产生；④咬边在深度层面0.5mm，长度不能超过焊缝全长的7%。对质量进行表面层控制的时候，一定要预防咬边超标，出现咬边超标的部位多在仰焊处。选择焊接电流的时候，一定要低于平焊时的10%～15%；施焊的过程中，对熔池形状一定要予以严格控制，比较适宜的形状为扁椭圆形。
4、水电工程金属结构焊接定位及焊接的质量控制
焊接水电工程金属结构的时候，起头和结尾的地方表面一定要能够保持圆滑，这样就不会出现没有焊透的情况。焊接中，为了防止出现工件裂开，就需要尽可能地避免出现强制装配。如果必须要进行强行对接的时候，焊缝长度的定位就需要进行适当的加大，焊缝间距予以适当的减少。对于容易出现急剧变化的焊缝交叉处、焊缝方向层面上，不要进行定位焊接。根层焊接前，需要检查定位焊，如果有裂纹，需全面铲除，而后重新点焊。另外，焊接完成的焊缝中可能会存在残留的熔渣，这些熔渣如果不能及时浮出，就会夹杂在焊道中。可以采取的预防措施包括：坡口角度的设置要恰当，焊接工艺参数要精准，熔池保留时间要尽可能地延长。焊接作业要尽可能平稳，焊条摆动可以很好地推进熔渣上浮。认真清理存在于坡口边缘和焊丝表面的油污。尤其是多层焊接作业的时候，对于前道焊缝中留存的熔渣，一定要及时清理，之后再焊接下一层焊缝。
三、焊后质量控制
焊接中，因为各种不同的因素，焊接容易产生缺陷，比如不稳定的工艺、外界环境等等。此时，就需要进行返修，返修时，一定要严格控制质量。具体内容如下：①打磨返修焊缝的长度，让其保持在适当的位置，一般而言，长度应该控制在返修长度两侧大约25mm左右的位置，也就是说返修的时候需要打磨的总长度为返修长度加50mm，过渡要为圆滑的船形；深度应该是缺陷深度外加1.5mm，如果缺陷位置在根部，不能够进行打透；②按工艺，首先需要进行严格的预热，经过测量，检验合格后，进行返修焊接。③纠正偏差，验收焊接产品。从理论上讲，在周密的预控方案下，监控就会越强，目标实现就越大，比较理想的状况为焊接“一次成功”、“一次校验合格率100%”。④完成焊接后，需要及时清除金属结构表面的飞溅物、焊渣，对焊缝从外观层面进行检测，并予以记录。
参考文献：
水下焊接范文3
关键词：焊接 斜45°固定管 氩电联焊 单面焊双面成形 质量
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（a）-0059-02
斜45°固定管管接焊是介于垂直固定管和水平固定管焊接之间的一种焊接操作方法，在焊接过程中如果操作不当就可能会出现咬边、熔合不良、焊瘤、下坠、夹渣等缺陷，所以，焊缝成形较为困难，其操作与水平固定管对接焊操作基本相似。所不同的是在仰焊位置焊接时，焊条应作斜拉摆动，在坡口上侧多做停留；在平焊位置时，焊条斜拉方向与仰焊位置相反，无论管子怎样倾斜，尽可能地保持熔池为水平状态，避免出现坡口上侧咬边，坡口下侧液态金属下坠而堆积的缺陷。焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求，从而对结构的工作质量和使用寿命产生严重影响。下面结合笔者教学工作经验，以Φ108 mm×8 mm固定管斜45°对接氩电联焊为例说明其操作过程。
1 焊前准备
焊前准备主要是进行设备性能的调试确认，母材材质、坡口形式确认，焊材规格材质、烘干情况确认，劳保用品穿戴好，调整好心态，装配定位等。
1.1 焊件
20钢无缝钢管，Φ108 mm×8 mm×100 mm，在管的一端开30°坡口，两件。
1.2 焊接材料
焊丝：采用H08A。
焊条：采用E5015型，直径3.2 mm。要求焊条不得变质，药皮不得开裂或脱落，用前烘至300 ℃～350 ℃，恒温2 h，随用随取。
钨极：铈钨Φ2.5 mm。
氩气：纯度为99.9%。
1.3 焊接电源
焊接电源采用逆变直流氩弧/手工两用焊机WSME―315，直流正接。
1.4 辅助工具及量具
辅助工具及量具有角磨机、焊条保温筒、清渣锤、钢丝刷、钢筋尺等。
2 焊前装配定位
2.1 焊前清理
在坡口及坡口两侧边缘各10～15 mm范围内用角磨砂轮打磨，使之呈现出金属光泽，清除油、污、锈、垢，修锉钝边0.5～1.0 mm，焊丝也要进行同样的处理。
2.2 焊前装配定位
装配间隙为3.0～3.5 mm，最小间隙应位于坡口的仰焊位置，错边量尽可能小，一般不大于0.5 mm，如图1所示。定位焊两处，位于10点和2点处，定位焊缝长度约10～15 mm，要求焊透，并不得有焊接缺陷，若出现缺陷应铲除重焊，焊点两侧进行修磨，使斜度尽可能小，保证接头处打底圆滑过渡。
3 焊接操作工艺
3.1 确定焊接工艺参数
固定管斜45°对接氩电联焊的焊接参数的选择如表1所示。
3.2 焊接操作
3.2.1 打底层焊接
打底焊接是难度最大的一个环节，在斜45°固定管对接焊接过程中，从两侧立向上焊接，分两半部分完成打底焊接，如图2所示。
在焊接时，为保证坡口上侧和坡口下侧的受热量均匀，应通过焊嘴的摆动，左右平行运动，从而促使熔池始终保持在水平位置上，在保证焊透的情况下，焊接速度应快些。在起焊时，焊工侧面蹲好，右手拿氩弧焊枪，左手拿焊丝，引弧点应超过6点位置10～20 mm，待电弧稳定燃烧后，将电弧压低在坡口钝边同时熔化的情况下，从坡口钝边处采用间断送丝法进行送丝，焊丝尽量送至坡口间隙内部，焊枪做稍有横向小摆动的向上运动。
3.2.2 填充层焊接
填充层焊缝的焊接起焊点与打底层焊接的起焊点要错开10～15 mm。填充层的焊接，相对比较容易，使用3.2 mm的焊条，采用斜椭圆形运条，电弧在上坡口处停顿时间要比在下坡口处稍长，焊条与管子切线方向的夹角比根部焊道焊接时大5°左右。由于工件的温度整体已经较高，焊接热输入比打底要小一些，一般是将焊接速度略微提高一下。考虑在仰焊位置铁水的流动性、受力情况，焊层要薄，厚度一般控制在2 mm左右，并且控制焊波呈水平或接近水平方向，有利于熔渣的浮出，防止内部焊接缺陷的产生，必须保证填充焊接后，加工坡口边缘清晰可见，一般焊缝低于母材外表面0.5～1 mm，为保证盖面焊接的焊缝宽度、直线度等打下基础。
斜45°固定管对接盖面焊接，与水平固定、垂直固定等有独特之处，主要表现在起头、运条、收弧3个方面。如图3所示，具体操作如下所述。
（1）起头。
打底层焊接完毕后，焊道较宽，引弧后按照图3（a）1～4所示顺序进行焊接，焊接厚度仍然要薄，要求不大于焊条直径。起头时以上坡口过中心线10～15 mm开始，向右斜拉，以斜椭圆形运条，使起头呈下坡口处高而上坡口处低的尖角形斜坡状。后半部分在立向上焊接时，形成“入”字形接头，保证圆滑过渡。
（2）运条。
焊接起弧后，转入正常的运条焊接。为保证良好的成形，处理好铁水的受力问题，运条须控制焊波呈水平状态。焊接时，摆动幅度1～2mm，在两端停留时间一般为0.5～1 s，使熔化金属覆盖量增加。
（3）收弧。
收尾时，斜椭圆形运条由大到小，也呈尖角形斜坡，下半周焊接时以尖角处开始，用从小到大的斜椭圆形运条，直至平焊上接头，斜拉椭圆形由大到小与前半周焊缝收尾的尖角形斜坡吻合。收弧时，尽量使焊波的中间略低一些，防止产生焊接缺陷的同时，也为盖面层焊接打下良好的基础。
3.2.3 盖面层焊接
为确保盖面成形质量，盖面焊接仍使用3.2 mm的焊条。盖面焊接主要是为了获得良好的外观焊接成型，焊接热输入要相对降低，焊接速度也相应提高。
4 焊缝清理
试件焊完后，用清渣锤、钢丝刷将焊渣、焊接飞溅物等清理干净，严禁动用机械工具进行清理，使焊缝处于原始状态，交付专职检验前不得对各种焊接缺陷进行修补。
5 结语
（1）根据上述焊接工艺，焊后焊缝表面成形美观，未发现超标缺陷，焊口合格。依据标准JB/T 4730―2005，焊缝射线探伤一次送检合格率达99%以上。
（2）综上所述，固定管斜45°对接焊是介于垂直固定管和水平固定管焊接之间的一种焊接操作方法，其综合性非常强。
参考文献
水下焊接范文4
【关键词】 石油管道 焊接技术 焊接工艺
石油管道焊接技术水平是影响石油业及石油管道业发展的重要因素，但因受到焊接工作繁重、焊接时间漫长、焊接环境恶劣、焊接实际情况复杂等因素的影响，石油管道焊接技术水平普遍存在质量问题。基于此，本文主要从石油管道工艺水平、焊接材料、焊接环境、焊接检验检测等角度，探究如何提高石油管道焊接技术水平，以期提高石油管道焊接质量。
1 提高管道焊接工艺水平
与国外管道焊接工艺的研究相比较，我国对石油管道换焊接工艺的研究更偏重力学性能指标的研究，即对潮湿气候条件、硫化物应力腐蚀性能及抗氢致裂纹等领域的研究尚不足。由此可见，必须加强对高强度长距离石油管道环焊缝焊接工艺系统的研究，以期提高石油管道环焊缝质量的可靠性。随着管线钢成分、性能、组织结构及加工制备四个要素的有机结合，高强度管线钢已具备高韧性、高强度、耐腐蚀性的要求，此外管线钢与焊缝也应具备良好的抗断裂性及韧性。
本章节主要从下列三个方面浅析石油管道焊接工艺水平的提高：一是焊接接头的力学性能。考虑到石油管道的焊接材料大多采用抗湿度、抗风、操作工艺性能优良的专用焊接材料，技能合格的焊接工人、合理的焊接工艺参数便可有效提高环焊缝断口的质量。二是环焊接头金相组织与硬度。考虑到环焊接头金相组织对焊接性能的决定性作用，石油管道焊接过程必须合理控制焊接热输入及层间温度，以免发生环焊接头粗大组织，进而从金相组织方面实现对环焊接头性能的控制。三是环焊缝抗SSCC性能。应力腐蚀的倾向必然随强度级别的提高而变大。硬度是影响强度的重要方面，其极限状态必须达到248HV，以防发生硫化物应力腐蚀。此外，应力腐蚀往往受到钢中合金元素的影响，且不断增加的碳当量必然使SSCC产生的倾向大幅度增加。
2 提高焊接材料质量水平
石油管道焊接材料对焊接质量具有决定性的影响，此外焊接材料的正确使用对焊接成本具有直接性的影响，所以必须从焊接材料的采购到使用的全过程对焊接材料进行严格控制，具体做法包括下列几大方面：一是焊接材料的进场应提供有效的质量证明书；二是焊接材料的机械性能及化学成分与设计文件要求及有关标准必须相符；三是有毒有害介质及高温高压所使用的合金材料必须进行光谱分析确认，严禁使用不合格材料；四是施工现场最好设立焊材Ⅰ级库、Ⅱ级库，注意必须控制好库内的湿度与温度；五是焊接材料质量的检验合格后方可入库，同时按规格、品种分类堆放，此外焊接材料应建账立卡且具有材料标记号；六是焊条使用前必须烘干，同时焊条烘干的相关信息必须记录在案；七是焊条出库后必须马上存入保温桶，此外二次使用的焊条应再次烘干至要求程度，注意同一焊条烘干次数应≤2次。
3 改善焊接环境
石油管道焊接环境对焊接质量具有直接性的影响，其中石油管道焊接环境必须具有适宜的相对湿度、环境温度及风速，由此提高焊缝组织的内在质量及外观成型，同时确保金相组织及机械性能与设计要求相符。石油管道施焊环境若出现下列情况，且未采取任何有效的防护措施，严禁施焊：一是雨雪天气；二是低氢型焊条电弧焊，风速>5m/s；三是自保护药芯焊丝半自动焊，风速>8m/s；四是酸性焊条电弧焊，风速>8m/s；五是气体自保护焊，风速>2m/s；六是大气相对湿度>90%；七是环境温度较焊接工艺规程要求的温度低。
4 加强焊接检验检测
石油管道焊接检验检测是确保管道焊接质量的重要途径，其通常要求必须特别注意下列事项：一是焊前焊接质检员必须对焊缝坡口表面状况、钝边、错边数量、坡口角度、组对间隙等进行仔细检查，以确保上述技术指标皆与工艺文件相符。二是施焊的全过程必须安排专人进行监督控制，具体做到下列事项：对焊接工艺的执行情况进行全面检查、及时处理监督过程发现的问题或及时向有关部分反应发现的问题。三是每条焊缝焊接完毕后，焊接人员必须及时把熔渣、飞溅及有关缺陷清理干净，待自检合格后，必须做好并记录好焊口标识，最后必须交由焊接质检员进行二次确认与专检，其中对焊接工人自检合格的焊缝必须交由焊接质检员进行外观检查。四是焊接质检员必须根据规定的施焊外观质检情况、探伤比例及焊接作业指导书的要求对需要无损检测的焊缝进行无损检测委托，注意禁止焊接前制定待探的焊口。五是必须重视焊接咬边问题，焊接咬边势必导致应力集中，进而引起疲劳裂纹源及管道早期疲劳断裂失效，因此必须尽量对钢制管道焊缝咬边进行补焊及修磨，以确保母材与焊缝圆滑过渡，进而消除焊缝咬边对焊接接头的不良影响。
5 结语
综上所述，石油管道是石油工业快速发展的关键性保障，同时石油管道焊接质量对石油管道正常运行起着决定性的作用，所以提高石油管道焊接技术水平是石油工业深入发展的必然要求。本文主要对如何提高石油管道焊接技术水平做了简要论述，由此提出提高管道焊接工艺水平、提高焊接材料水平、改善焊接环境、加强焊接检验检测等措施。除此以外，石油管道焊接还必须重视焊接工人技术水平的提高，例如：管道焊接工人必须持有有效的焊工合格证，切实规避无证上岗的现象；施工企业与焊接工人必应签订劳动合同，由此实现管工对管口的质量负责；定期组织焊接工人进行专业技能的培训，注意对不同工程项目的焊接人员必须采用不同的培训方法，对不同的焊工人员必须采取不同的教学方案，此外还应选派优秀的焊接人才参与国际焊接技师培训班等，由此提高石油管道的焊接技术水平。
参考文献：
[1]焦克飞，张俊松，薛淑雅.我国高纬度高寒地区的石油管道建设[J].焊接技术，2012，41（8）.
[2]孙娟.论石油管道焊接技术与质量控制探讨[J].世界华商经济年鉴·城乡建设，2013，（6）.
[3]吴昭，张小俊，颜非非等.油气管道在线动火焊口返修焊接技术[J].油气储运，2010，29（10）.
水下焊接范文5
关键词：过滤器 隔板环焊缝焊接
1、引言
我厂现在运行的重力式多阀过滤器，型号为Φ3216×8150×10，由宜兴市八达练水设备有限公司生产，于1995年11月安装投入运行，为两台35t/h、两台50t/h锅炉提供补充水。重力式多阀过滤器结构简图如图一。重力式多阀过滤器在运行时，从虹吸滤池过来的水中含有
少量的细小悬浮微粒，当滤层中截留的悬浮杂质较多时，滤层的孔隙被堵塞，水流阻力增大，过滤速度减慢，过滤便被迫停止。为恢复过滤能力，过滤器清水箱内的清水返回过 滤室内，自下而上对滤料反冲洗。反冲完成后，再次投入运行。多阀过滤器安装投运至今，已达十四年，而且每天过滤的水量大，反冲次数比较频繁，近来，过滤器内清水贮存室同过滤室之间的隔板与过滤器筒身的连接环焊缝局部产生裂纹，使过滤室内的水造成短路，直接进入过滤器清水贮存室，从而导致多阀过滤器失去性能，由于多阀过滤器对确保锅炉补给水质量起着重要的作用，停运时间不能过长，因而对过滤器隔板的环焊缝局部裂纹进行彻底清除，然后对清除位置进行补焊，焊补完成后对过滤器进行水压试验，过滤器内进满水后便发现在补焊对称位置上的隔板环焊缝再次被拉裂，再一次进行焊补处理后，同样的现象再次发生，为了节省时间，并且彻底消除多阀过滤器隔板的缺陷，制定了严密的工艺措施。
2、产生裂纹的因素分析
2．1材质方面
多阀过滤器所用材料为Q235，厚度为10mm，Q235自身具有焊接性、冷加工性能都较好的特性，在通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织或淬火组织，焊成的接头塑性和冲击韧度也很良好，焊接时不需预热、层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。
2．2结构方面
多阀过滤器隔板与过滤器筒身连接环焊缝，采用T型单边焊结构，因T形单边焊结构形式应力集中程度大，同时多阀过滤器在运行过程中，隔板相对多阀过滤器来说面积较大，过滤室内进水水压对隔板产生较大压力，使隔板环焊缝承受弯曲或剪切力的共同作用，在多阀过滤器发生反冲时，多阀过滤室内的压力奏减，过滤器内清水储存室内的清水对隔板产生反向的弯曲或剪切力，从而导致过滤器隔板承受交变载荷作用，以至使隔板环焊缝产生疲劳，进一步局部产生裂纹。因整个隔板环焊缝均处于疲劳状态，在焊补局部裂纹时因隔板环焊缝纵向收缩，筒体钢性大于隔板，在焊补局部裂纹时，至使发生隔板对称环焊缝位置被拉裂的现象。[2]
3、隔板修复工艺及措施
3.1焊接结构及处理措施
由于过滤器隔板整个环焊缝均存在不同程度的疲劳，因筒身刚性大，隔板存在一定的自由度，为加大隔板的刚性，控制焊接修复过程中对隔板的自由变形，考虑在清水储存室筒身与隔板之间增加连接件，以增加过滤器隔板的刚度，在隔板环焊缝位置均布24件如图2所示的连接件，同时考虑避免连接件焊缝与隔板环焊缝发生交错产生焊接缺陷，对连接件结构尺寸作严格要求，如图3所示。[3]
3.2焊接工艺方面
3.2.1焊接电源的选择
焊接时，N、H元素进入焊缝的含量受电源种类和极性的影响较，
其中以直流反接电源进行焊接时，进入焊缝中N、H气体的含量为最低(只针对手工电弧焊而言)。故选用直流反接电弧电源，在一定程度上降低由H元素引起氢脆、气孔、冷裂纹及N元素引起的高硬度，低韧性、塑性。[5]
3.2.2焊接电流参数(如表)
3.2.3焊接情形及过程
施焊时，由取得市质检局压力容器焊工合格证并多年从事焊接的技师进行施焊。焊前对连接件焊缝位置的铁锈和其他杂质进行彻底清除。先用Φ2.5mm焊条进行打底焊，焊接过程中一定要注意观察焊缝填充金属的冶金及填充情形，不能产生气孔、未熔合和未焊透等缺陷。再用Φ3.2mm焊条进行填充及盖面焊，焊接过程中注意保证焊接的层间温度能较好控制，且不能有夹渣的情形产生。施焊时首先焊连接件，连接件焊接位置开V型坡口，并注意在环焊缝位置上对称施焊，待所有连接件焊接完成后，再对隔板环焊缝的裂纹用气割进行彻底清除，并对清除位置用角向磨光机打磨除金属光泽之后施焊。在对多阀过滤器隔板环焊缝裂纹清除位置施焊过程中应尽可能减少焊缝中未焊透、咬边、夹渣等缺陷，整条焊缝应连续焊完，避免中断。焊后对焊缝进行清理，焊后不后热。[4]
3.2.4焊后检验
焊后对焊缝进行100%表面检查和100%超声波检查，经过彻底仔细的检查后进行水压试验，试验压力标准为p`=1.5p（p`为试验压力，p为工作压力），保压5min，然而，在我厂的特定环境下，采取p=1.57p的试验压力保压10min进行质量检验，没有发现有渗透、泄露现象发生，投运至今，在此焊缝位置没有产生裂纹而失效。[6]
4、经济价值
采用改进后的严格工艺措施，对多阀过滤器隔板环焊缝进行焊接处理，仅用两天时间，不仅为厂节约多阀过滤器购置费数万元，避免因更换多阀过滤器造成后续水处理设备除力和成本的增加，同时也为厂节约了材料及人工费，为厂一次性创效达数拾万元。
5、结论
采取合理的焊接工艺及措施对多阀过滤器隔板环焊缝裂纹进行处理，不仅保证焊接结构的力学性能，使其能够满足生厂的要求，同时给厂带来可观的经济效益。
参考文献：
[1]安德轩.电厂化学.中国电力出版社，1995
[2]中国机械工业学会焊接学会。焊接手册3卷（焊接结构）北京：机械工业出版社，1992
[3] 田锡唐.焊接结构.北京：机械工业出版社，1993
[4]中国机械工程学会焊接学会.焊工手册第3版（手工焊接与切割） 机械工业出版社，2002
水下焊接范文6
关键词：埋弧自动焊 ； 水工金属结构 ； 应用
中图分类号： TG423文献标识码：A
一、埋弧自动焊的工作原理及优特点
1、埋弧自动焊的工作原理
埋弧焊焊丝与焊件之间燃烧的电弧使埋在焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化，并使部分蒸发。金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔化的母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属起机械保护作用，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊丝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。
2、埋弧自动焊的优特点
2.1 生产效率高
埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口的情况下，一次可熔透20，减少了填充金属的量；焊接速度高，以8～10的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50～80/min，手弧焊不超过10～30/min。
2.2 焊接质量好
焊剂和熔渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池较慢凝固，使液态金属与熔池的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝渗透合金，提高焊缝金属的力学性能，另外焊缝成形美观。
2.3 劳动条件好
除了减轻手工焊操作的劳动强度，也没有CO2气体保护焊产生的弧光，这是埋弧焊的独特优点。
二、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用范围
水利工程金属结构主要包括钢闸门、拦污栅、启闭机及各种水利用金属管道及支架等。在水工金属结构制造中，从产品组件的种类来看，可采用埋弧自动焊的焊缝有：弧形闸门中面板、主梁及支臂的腹板和翼板的组合焊缝和对接焊缝等；拦污栅主梁腹板和翼板的组合焊缝及对接焊缝等；平面闸门主梁腹板和翼板的组合焊缝及对接焊缝、面板的对接焊缝等；压力钢管管壁纵缝、环缝等。从焊缝的长度来看：焊接长度长的焊缝比短的焊缝采用埋弧自动焊效率高。因为采用埋弧自动焊时，在焊件的两端要各焊一块引弧和熄弧板，如果焊缝短，辅材浪费大，消耗的人力也大，效率低下。从焊件的厚度来看：中厚板更适合使用埋弧自动焊，这与埋弧自动焊的电流大熔深大特点相关。在水工金属结构中，大部分使用中厚板，比较适宜采用埋弧自动焊，以提高生产效率和焊接质量。
三、埋弧自动焊的焊接工艺
1、埋弧自动焊工艺参数
埋弧自动焊工艺参数主要包括焊接电流、电弧电压、焊接速度和焊丝直径等。
2、埋弧自动焊焊接工艺参数对焊缝形状和性能的影响
2.1 焊接电流
当其他条件不变时，增加焊接电流对焊缝熔深的影响，无论是Y形坡口还是I形坡口，熔深与焊接电流变化成正比，电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过大，熔深大，余高过大，易产生高温裂纹。
2.2 电弧电压
电弧电压和电弧长度成正比，电弧电压低，熔池深，焊缝宽度窄，易产生热裂纹；电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。一定的焊接电流保持一定的弧长才能保证焊接电弧的稳定燃烧，因此电弧电压的变化范围是有限的。
2.3 焊接速度
焊接速度对熔深和熔宽度有影响。通常焊接速度小，焊缝熔池大，焊缝熔深和熔宽均较大。随着焊接速度的增加，焊缝熔深和熔宽都减小，即熔深和熔宽都与焊接速度成反比。焊接速度小，熔化金属量多，焊缝成形差；焊接速度较大时，熔化金属量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为提高生产率，在增加焊接速度时，必需加大电弧功率，才能保证焊缝质量。
2.4 焊丝直径
焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状会发生变化。当其他条件不变时，熔深与焊丝直径成反比关系。
3、埋弧自动焊工艺
3.1 焊前准备
3.1.1 坡口设计及加工
同其他焊接方法相比，埋弧自动焊焊接母材稀释率较大，母材成分对焊缝性能影响较大，埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点。依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于14可以不开坡口，装配时留有一定间隙；板厚为14～22，一般开V形坡口；板厚为22～50时开X形坡口。
3.1.2 装配点固
埋弧自动焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间距、定位焊。另外直缝接头两端需加引弧板和熄弧板，以减少引弧和熄弧时产生缺陷。
3.1.3 焊前清理
坡口内水锈、夹杂铁末、点焊后放置时间较长而受潮氧化等焊接时产生气孔，焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理。
3.2 对接接头单面焊
对接接头埋弧焊时，工件可以开坡口或不开坡口处理。开坡口不但为了保证熔深，有时还可以达到其他工艺目的。如焊接合金钢时，可以控制熔合比；而在焊接低碳钢时，可以控制焊缝余高等。在不开坡口的情况下，埋弧自动焊可以一次焊透20以下的工件，但要求预留5～6的间隙，否则厚度超过14～16的板材必须开坡口才能用单面焊一次焊透。对接接头单面焊可以采用以下几种方法：在焊剂垫上焊、在焊剂铜板上焊、在永久性垫板或锁底接头上焊、在临时衬垫上焊和悬空焊等。
3.3 对接接头双面焊
工件厚度超过12～14的对接接头，通常采用双面焊。这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都较不敏感，其焊接技术关键是保证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿，反面焊接时完全焊透。焊接第一面的方法有：悬空焊、加焊剂垫板以及利用薄钢带、石棉绳的等做成临时工艺垫法进行焊接。
3.4 角焊缝焊接
焊接“T”形接头或搭接接头焊接时，通常采用船型焊和横角焊两种方法。
四、埋弧自动焊在水工金属结构制造中的实际应用
1、闸门面板焊接
在水工钢闸门中，大中型闸门的面板厚度≥16，小型钢闸门面板厚度为10～14。面板的对接焊缝按照《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-2004）规定属于二类焊缝，焊后需要进行超声波检验。为保证闸门面板的焊接质量，板厚≥16的面板焊接采用对接接头双面焊，板厚为10～14的面板焊接采用对接接头单面焊。
1.1 薄面板对接接头单面焊
1.1.1 对接接头形式，见图一
1.1.2 焊接工艺参数的选择
焊后100%超声波检验
1.2 中厚板面板对接接头双面焊
1.2.1 中厚板面板对接焊时采用不开坡口对接接头悬空双面焊，正面焊接如图二所示，反面采用碳弧气刨清根焊接。
1.2.2 焊接工艺参数
焊后100%超声波检验
2、组合梁角焊缝焊接
2.1 工件变位设备的制作
为使角焊缝置于最佳的焊接位置，达到提高生产率，改变焊接质量，减轻劳动强度，设计制作如图三简单的工件变位设备。
2.2 焊接工艺参数
根据《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》（DL/T5018-2004），闸门的主梁、弧门的支臂的角焊缝应焊透梁腹板的75%，且未焊透部分不能大于4，因此埋弧自动焊船形焊时应采用焊接电流较大值，焊后应进行超声波检验。
3、箱型梁的组合焊缝
3.1 坡口形式的选择
如图四所示，开半Y形坡口，钝边2。
3.2 手工弧焊打底 采用φ3.2焊条打底，两人对称同步焊接
3.3 埋弧自动焊盖面 采用直流反接，焊接工艺参数参照对接接头单面焊工艺参数。
参考文献：
[1] 水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-2004）中华人民共和国发展改革委员会 2004.5
[2] 焊接手册（第一卷）机械工业出版社1995年
