海上風電導管架基礎牛腿的焊接工藝的制作方法

本發明涉及焊接技術領域，具體是海上風電導管架基礎牛腿的焊接工藝。

背景技術：

牛腿是海上風電導管架基礎多樁樁套的重要支撐部件，其質量好壞直接影響其上部支撐的導管架穩固度從而影響風機塔筒等設備的運行穩定性和使用壽命，是海上風電導管架基礎的關鍵部件之一。牛腿為錐形環板結構，上部與樁套外部支撐環通過焊縫連接，下部與鋼管樁通過焊縫相連接，焊縫質量等級須符合現行國家標準《承壓設備無損檢測》（nb/t47013-2015）規定，達到一級標準。但是牛腿焊接具有如下特點和難點：1、部件厚度較大且焊縫圓周長度長，部件數量多，工作量大；2、內側不可達，只能單面焊，但需雙面成形；3、結構較特殊，焊接位置不易操作；4、焊接質量等級要求達到一級標準。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明提供一種海上風電導管架基礎牛腿的焊接工藝，工作效率高，焊接質量好，焊縫成形也更光滑美觀。

本發明采用的技術方案是：海上風電導管架基礎牛腿的焊接工藝，包括以下步驟：

（1）焊前清理：將牛腿上部與樁套外部支撐環之間的坡口，牛腿下部與導管架基礎鋼管樁之間坡口及坡口附近20mm范圍內油污、銹、水分雜質去除；

（2）點搭、組對：將牛腿上部與樁套外部支撐環、牛腿下部與導管架基礎鋼管樁按設計要求預組裝到一起，在正式焊接前采用點焊定位，先進行牛腿上部上焊縫的點焊定位，再進行牛腿下部下焊縫的點焊定位，每隔75～150mm設置一個定位焊點，使其點固，組對根部留1-3mm間隙，優選2mm，確保打底能焊透，采用實心氣保焊絲er50-g，φ1.2mm，電流240-280a，電壓28-31v，焊接速度300-400mm/min；

（3）預熱：用火焰烘槍將坡口兩側100mm范圍內均勻預熱到≥80℃，

（4）焊接：

a、進行上焊縫第1-2層的焊接，然后進行下焊縫第1-2層的焊接，焊接方法均采用gmaw實現單面焊雙面成形，焊接的參數為：直流電，電流260-300a，電壓28-33v，焊絲選用er50-gφ1.2mm，焊接速度300-400mm/min，氣體流量15-25l/min；

b、進行上焊縫第3層至填充層的焊接，然后進行下焊縫第3層至填充層的焊接，焊接方法均采用雙絲埋弧焊，焊接的參數為：埋弧焊絲選用h10mn2φ4.0mm，埋弧焊劑選用sj101，前絲直流電，電流700-750a，電壓29-33v，后絲交流電，電流600-650a，電壓33-36v，焊接速度600-900mm/min；

c、進行上焊縫蓋面層的焊接，然后進行下焊縫蓋面層的焊接，焊接方法均采用雙絲埋弧焊，焊接的參數為：埋弧焊絲選用h10mn2φ4.0mm，埋弧焊劑選用sj101，前絲直流電，電流650-700a，電壓29-33v，后絲交流電，電流550-600a，電壓33-36v，焊接速度600-900mm/min；

（5）外觀檢驗：焊工自檢合格后，打上焊工鋼印；焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺陷，咬邊≤0.5mm；

（6）無損檢測。

所述上焊縫的坡口為22-28mm，優選25mm，坡口角度45-55°，優選50°（自然坡口26°+切割坡口24°），確保焊槍運絲方便確保質量的前提下提高效率；下焊縫的坡口角度50-65°，優選64°（自然坡口為64°，不用另外切割開坡口）。

所述步驟（4）中gmaw實現單面焊雙面成形后，將工件吊運到事先調好位置的調位工裝上，一端調高，以實現埋弧焊的船型平位焊位置。

所述牛腿采用dh36作為母材進行焊接。

本發明的有益效果是：打底層采用熔透效果好的實心焊絲，組對根部留2mm間隙，采用較大電流保證單面焊雙面成形熔透質量；填充、蓋面層采用雙絲埋弧焊可大大提高工作效率和改善焊工勞動環境，同時焊劑覆蓋弧光減少煙塵和弧光傷害，焊縫成形也更光滑美觀，使焊縫質量得到提高。

附圖說明

圖1為導管架基礎鋼管樁和牛腿的結構關系圖；

圖2為牛腿與外支撐環的上焊縫焊道順序圖；

圖3為牛腿與導管架基礎鋼管樁的下焊縫焊道順序圖；

其中：1、牛腿，2、內加強環，3、外支撐環，4、導管架基礎鋼管樁。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。

如圖1所示，牛腿1為錐形環板結構，上部與樁套外部支撐環3通過上焊縫連接，下部與導管架基礎鋼管樁4通過下焊縫相連接，在導管架基礎鋼管樁內側與下焊縫相對應的位置設有內加強環，上下焊縫質量等級須符合現行國家標準《承壓設備無損檢測》（nb/t47013-2015）規定，達到一級標準。

海上風電導管架基礎牛腿的焊接工藝，包括以下步驟：

（1）焊前清理：將牛腿上部與樁套外部支撐環之間的坡口，牛腿下部與導管架基礎鋼管樁之間坡口及坡口附近20mm范圍內油污、銹、水分等雜質去除；

（2）點搭、組對：將牛腿上部與樁套外部支撐環、牛腿下部與導管架基礎鋼管樁按設計要求預組裝到一起，在正式焊接前采用點焊定位（間斷焊），要每隔75～150mm設置一個定位焊點，使其點固，否則焊接時會發生變形、跑位，組對根部留2mm間隙，采用實心氣保焊絲er50-g，φ1.2mm，電流240-280a，電壓28-31v，焊接速度300-400mm/min；每段定位焊不小于100mm；

（3）預熱：用火焰烘槍將坡口兩側100mm范圍內均勻預熱到≥80℃，

（4）焊接：（焊道順序如圖2和圖3所示）

a、進行上焊縫第1-2層的焊接，然后進行下焊縫第1-2層的焊接，焊接方法均采用gmaw實現單面焊雙面成形，焊接的參數為：直流電，電流260-300a，電壓28-33v，焊絲選用er50-gφ1.2mm，焊接速度300-400mm/min，氣體流量15-25l/min；打底層采用熔透效果好的實心焊絲，組對根部留2mm間隙，在工藝評定許可范圍內采用較大電流保證單面焊雙面成形熔透質量。為了能夠采用埋弧焊，特地設計了專用調位工裝，在上焊縫和下焊縫采用gmaw實現單面焊雙面成形后（即將工件實心氣保焊打底后），將工件吊運到事先調好位置的調位工裝上，一端調高，以實現埋弧焊的船型平位焊位置；

b、進行上焊縫第3層至填充層的焊接，然后進行下焊縫第3層至填充層的焊接，焊接方法均采用雙絲埋弧焊，焊接的參數為：埋弧焊絲選用h10mn2φ4.0mm，埋弧焊劑選用sj101，前絲直流電，電流700-750a，電壓29-33v，后絲交流電，電流600-650a，電壓33-36v，焊接速度600-900mm/min；

c、進行上焊縫蓋面層的焊接，然后進行下焊縫蓋面層的焊接，焊接方法均采用雙絲埋弧焊，焊接的參數為：埋弧焊絲選用h10mn2φ4.0mm，埋弧焊劑選用sj101，前絲直流電，電流650-700a，電壓29-33v，后絲交流電，電流550-600a，電壓33-36v，焊接速度600-900mm/min；

采用雙絲埋弧焊可大大提高工作效率和改善焊工勞動環境，相較原來的單一氣保焊效率提高4倍，相較單絲埋弧焊效率提高2倍；同時焊劑覆蓋弧光減少煙塵和弧光傷害，焊縫成形也更光滑美觀；填充層、蓋面層采用雙絲埋弧焊，焊接時，前絲直流、后絲交流，避免了磁偏吹，直流在前用低電壓大電流，產生較大的熔深，交流在后用高電壓小電流，熔敷填充產生較寬的焊道覆蓋，同時交流電弧對熔池還有攪拌作用，使焊縫質量得到提高。

（5）外觀檢驗：焊工自檢合格后，打上焊工鋼印；焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺陷，咬邊≤0.5mm；經檢測，外觀檢驗合格。

（6）無損檢測：ut人員按國家標準《承壓設備無損檢測》（nb/t47013-2015）規定進行超聲檢測，焊縫需達到i級合格。經檢測為i級合格。

本發明中牛腿采用dh36作為母材進行焊接。dh36為高強度船體用結構鋼，根據gb712-2011，dh36厚度≤50mm屈服強度355mpa，抗拉強度490-620mpa，伸長率21%，-20℃沖擊功≥34j。根據dh36的母材特性，可選配氣保焊絲er50-6，埋弧焊絲h10mn2,埋弧焊劑sj101，母材焊材性能相匹配，符合工藝要求，滿足標準和技術規范。