海洋平臺(tái)及導(dǎo)管架焊接預(yù)熱施工方法

陳 陽(yáng)，宮 晨，楊風(fēng)艷，仝 強(qiáng)

（海洋石油工程（青島）有限公司 山東 青島 266520）

海洋平臺(tái)及導(dǎo)管架在焊接作業(yè)前通常需要對(duì)其母材進(jìn)行預(yù)熱，使其達(dá)到一定的溫度方可進(jìn)行焊接作業(yè)，在實(shí)際施工過(guò)程中由于其接頭的多樣性以及預(yù)熱工具特別是電加熱片的布置和固定上如果選擇不合理或是操作不規(guī)范，很容易造成預(yù)熱溫度不足進(jìn)而導(dǎo)致焊接質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，本文旨在介紹海洋平臺(tái)及導(dǎo)管架焊接預(yù)熱的常規(guī)要求及施工操作方法。

1 焊接預(yù)熱的常規(guī)要求

焊接預(yù)熱要求通常以《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》及項(xiàng)目焊接工藝規(guī)程為依據(jù)，主要如下：

（1）最高預(yù)熱溫度和最高層間溫度應(yīng)滿足焊接工藝規(guī)定，即：最高預(yù)熱溫度和最高層間溫度相同，最低層間溫度與最低預(yù)熱溫度相同。

（2）必須在焊接開(kāi)始前保持最低預(yù)熱溫度，且焊接過(guò)程中保證最低層間溫度。

（3）通常情況下，當(dāng)接頭中較厚件的母材厚度t≤38時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為20℃；當(dāng)38mm＜t≤50mm時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為65℃；當(dāng)t＞50mm時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為110℃。返修焊縫的最低預(yù)溫度要求比原焊縫的最低預(yù)熱溫度要求高40～50℃。

（4）焊道所有方向上不得小于焊件最大厚度值，至少75mm。

（5）對(duì)于重要節(jié)點(diǎn)、高拘束的構(gòu)件及母材厚度超過(guò)38mm的情況，通常采用電阻加熱。

（6）焊接預(yù)熱進(jìn)行過(guò)程中需要對(duì)預(yù)熱溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，避免溫度不足及過(guò)熱。

海洋平臺(tái)及導(dǎo)管架厚板較多，主要采用電阻（電加熱片）進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)38mm＜t≤50mm時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為65℃，優(yōu)先考慮采用拷把加熱，不能滿足預(yù)熱要求時(shí)采用電阻加熱。當(dāng)t＞50mm時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為110℃，采用電阻加熱。電加熱片的布置及固定要求如下：

（1）電加熱片寬度W＜300mm時(shí)，寬度方向兩端各采用一個(gè)角鐵進(jìn)行固定；W＞300mm時(shí)，寬度方向兩端各采用2個(gè)角鐵進(jìn)行固定。電加熱片長(zhǎng)度300mm＜L＜900mm時(shí)，長(zhǎng)度方向兩側(cè)各采用2個(gè)角鐵進(jìn)行固定；L＞900mm時(shí)，長(zhǎng)度方向兩側(cè)各采用3個(gè)角鐵進(jìn)行固定。如圖1所示。

圖1 電加熱片固定要求

（2）電加熱片與鋼材接觸面不能緊密貼合時(shí)應(yīng)根據(jù)情況增加角鐵數(shù)量。

（3）多塊加熱片同時(shí)鋪設(shè)時(shí)，間隔距離為50mm。

（4）角鐵應(yīng)根據(jù)加熱片具體尺寸分別在寬度和長(zhǎng)度方向上進(jìn)行平均分布。

（5）角鐵厚度不小于3mm，寬度不小于15mm，在加熱片邊沿的固定長(zhǎng)度不小于50mm。

（6）角鐵底部與母材采用填角焊進(jìn)行連接。

2 烤把預(yù)熱的選擇及施工方法

烤把預(yù)熱通常適用范圍較小，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)t≤38mm時(shí)，接頭焊縫的最低預(yù)熱溫度要求為20℃，采用拷把進(jìn)行預(yù)熱，具體如下：

（1）采用拷把預(yù)熱時(shí)，應(yīng)當(dāng)在焊道周?chē)?00mm范圍內(nèi)持續(xù)移動(dòng)，保證焊道受熱的均勻性，禁止對(duì)同一區(qū)域持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間加熱，加熱過(guò)程中應(yīng)當(dāng)先去除水汽，并對(duì)預(yù)熱溫度進(jìn)行檢測(cè)，待水汽完全去除，且預(yù)熱溫度達(dá)到要求后進(jìn)行焊接作業(yè)。

（2）預(yù)熱主要采用燃?xì)饪景堰M(jìn)行，氧乙炔或割槍不能用來(lái)加熱。采用氣體火焰預(yù)熱應(yīng)注意防止被加熱面過(guò)熱、熔化或發(fā)藍(lán)而引起材料失效。

3 電阻預(yù)熱的選擇及施工方法

海洋平臺(tái)中預(yù)熱溫度要求超過(guò)65℃要使用電阻加熱，主要的接頭形式及施工操作如下：

（1）板、梁的T形接頭，加熱片應(yīng)當(dāng)距離焊道200mm，以便于施工人員進(jìn)行焊接作業(yè)，加熱片應(yīng)當(dāng)超過(guò)焊道邊沿100mm，當(dāng)加熱片在板、梁上方時(shí)，除采用角鐵進(jìn)行固定外，可采用鐵塊等非可燃物進(jìn)行壓緊，但要保證其穩(wěn)定性和安全性，見(jiàn)圖2。

圖2 T型接頭電加熱片布置

（2）板、梁的對(duì)接接頭，加熱片應(yīng)當(dāng)距離焊道200mm，以便于施工人員進(jìn)行焊接作業(yè)，加熱片應(yīng)當(dāng)超過(guò)焊道邊沿100mm，當(dāng)加熱片在板、梁上方時(shí)，除采用角鐵進(jìn)行固定外，除采用角鐵進(jìn)行固定外，可采用鐵塊等非可燃物進(jìn)行壓緊，但要保證其穩(wěn)定性和安全性，如圖3所示。

圖3 對(duì)接接頭電加熱片布置

圖4 拉筋端部電加熱片布置

（3）拉筋落在梁格或板材上，加熱片應(yīng)當(dāng)距離焊道200mm位置在拉筋上進(jìn)行包裹，以便于施工人員進(jìn)行焊接作業(yè)，并盡可能完成拉筋整個(gè)圓周方向的包裹。

導(dǎo)管架項(xiàng)目通常預(yù)熱溫度要求超過(guò)65℃需要使用電阻加熱，主要為單個(gè)拉筋與主管相交及多個(gè)拉筋與主管相交的形式，見(jiàn)圖5。

圖5 導(dǎo)管典型架接頭形式

導(dǎo)管架的接頭形式相對(duì)復(fù)雜，不同的接頭形式要采取不同的施工操作方法，具體如下：

（1）當(dāng)拉筋與主管相交，主管內(nèi)部空間允許施工時(shí)，在主管內(nèi)部拉筋焊口背面布置電加熱片，加熱片應(yīng)當(dāng)覆蓋整個(gè)拉筋口并超出拉筋邊沿不小于100mm的距離。具體方式參見(jiàn)圖6。

（2）當(dāng)單個(gè)拉筋與主管相交，如果主管內(nèi)部無(wú)法進(jìn)入，加熱片在拉筋口兩側(cè)沿導(dǎo)管母線方向進(jìn)行敷設(shè)，加熱片應(yīng)當(dāng)距離焊道200mm，以便于施工人員進(jìn)行焊接作業(yè)，加熱片應(yīng)超過(guò)焊口區(qū)域100mm，見(jiàn)圖7。

圖6 主管內(nèi)側(cè)電加熱片布置

圖7 拉筋接口兩側(cè)電加熱片布置

當(dāng)室溫較低采用圖7形式無(wú)法達(dá)到預(yù)熱溫度的情況下，采用圖8方式在接口四周進(jìn)行電加熱片的布置，見(jiàn)圖8。

（3）當(dāng)接口處為多個(gè)拉筋，采用上述圖8布置方式無(wú)法達(dá)到預(yù)熱溫度要求時(shí)，則在圖7的基礎(chǔ)上，再在拉筋端部距離拉筋口200mm的位置，使用加熱片對(duì)拉筋進(jìn)行覆蓋加熱，如圖9所示。

4 總結(jié)

圖8 拉筋接口四周電加熱片布置

圖9 拉筋根部電加熱片布置

規(guī)范的施工操作可以避免施工過(guò)程中由于加熱片位置、數(shù)量布置不合理，加熱片貼合不好等問(wèn)題導(dǎo)致的預(yù)熱溫度不足問(wèn)題，能夠有效的保證焊接作業(yè)正常實(shí)施，減少焊接質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也能很大程度上減少施工用電量，降低生產(chǎn)成本。