低溫環境下海洋工程大厚鋼板的藥芯氣體保護焊返修工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種焊接技術領域，特別是低溫環境下海洋工程大厚鋼板的藥忍氣體 保護焊返修工藝。
【背景技術】
[0002] 隨著海洋石油開發技術的不斷發展，海洋平臺、導管架、浮式生產儲油船等大型 海洋設備所使用的鋼板越來越厚，對鋼材的要求越來越高。海洋平臺是一種典型的大型焊 接工程結構，其結構復雜，母材厚度大，焊接要求高，大部分的厚板預制焊接可W使用免除 焊后熱處理的焊接工藝進行施工，大大減少生產需要時間和成本，但是，在實際生產過程 中，大厚板的焊接缺陷的出現是不可避免的，在對運些缺陷進行焊接返修的過程中也常常 出現接頭的組織性能劣化，由此產生高數值焊接殘余應力甚至缺陷，使返修焊接區域成為 整個平臺結構中最薄弱的部位。保證返修焊接接頭的性能，改善其低溫斷裂初性，是保證 海洋平臺安全運行的重要因素。現階段不少企業在焊接返修時采用了焊條電弧焊（SMAW)， 且普遍使用焊后熱處理的方法來改善大厚板返修焊接接頭的初性。然而焊后熱處理運一工 序，不僅需要電加熱柜、加熱片、保溫棉等，耗費大量人力物力，工期長，成本高，而且高強度 鋼焊后熱處理所得接頭的初性值大多比未處理狀態要低。因此，對厚鋼板返修焊接接頭來 說，更為經濟可取的方法是通過選擇恰當的焊接材料、焊接方法，并運用CTOD試驗驗證技 術，調整優化焊接工藝，來保證返修焊接接頭的初性，W免除焊后熱處理工序。運對縮短海 洋平臺結構的制造周期，降低制造成本意義重大。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供本發明主要針對海洋工程 大厚鋼板返修焊接后需要進行焊后熱處理工序運一問題，發明了一種采用二氧化碳氣體保 護焊打底，埋弧焊填充和蓋面的方法進行焊縫預制焊縫；并采用二氧化碳氣體保護焊進行 返修焊接的工藝方法，通過合理的選擇焊接材料，科學的控制焊接參數，最終達到了大厚鋼 板免除焊后熱處理對接頭初性的要求，成功實現了服役溫度在〇°C及W上的50-llOmm厚的 GB712-2011D冊6級海洋工程大厚鋼板返修焊接后免除焊后熱處理的工序。
[0004] 為了實現上述目的，本發明所設計的低溫環境下海洋工程大厚鋼板的藥忍氣體 保護焊返修工藝，其特征在于：該返修工藝包括W下步驟：首選，焊接方法和焊接材料的選 擇，對DH36母材進行預制焊縫：經過焊材試驗選用二氧化碳氣體保護焊打底，焊接選用藥 忍焊絲；埋弧焊填充和蓋面，經過焊材焊絲選用高純凈度的低合金鋼焊絲，配用焊劑為與焊 絲廠家推薦的配套氣堿型燒結焊劑；W及進行返修焊縫：采用二氧化碳氣體保護焊進行返 修焊接，經過焊材試驗篩選出合適的藥忍焊絲； 陽0化]其次，對焊接工藝參數的選擇，上述的埋弧焊主要參數設置為：焊絲直徑4mm，電 流560~630A，電壓27~33V，焊接速度397~648mm/min，焊接熱輸入1.OKJ/mm-3.OKJ/ mm;上述的二氧化碳保護焊的焊接參數為：焊絲參數1. 4mm，電流180~230A，電壓23~ 27V，焊接速度為174~238mm/min，焊接熱輸入I. 3J/mm~I. 7J/mm;
[0006] 在該預制焊縫焊接過程對溫度的控制，預熱和層間溫度控制在：預制焊縫焊接 110°C-198。對電流、電壓和焊接速度的控制，使線能量總體分布在1.OKJ/mm-3.OKJ/mm 之間；
[0007] 過48小時后進行無損探傷，該無損探傷方式包括但不限定于：磁粉探傷和超聲波 探傷；
[0008] 返修焊縫：采用二氧化碳氣體保護焊進行返修焊接，其參數如下：焊絲參數 1. 4mm，電流190~270A，電壓22~28V，焊接速度為94~266mm/min，焊接熱輸入1.OJ/ mm~2. 5J/mm，預熱和層間溫度控制在115°C-200°C;
[0009] 對于返修焊接時采用兩種焊接坡口形式：采用氣創V型坡口及采用K型坡口形式 對接焊；
[0010] 過48小時后再次進行無損探傷，該無損探傷方式包括但不限定于：磁粉探傷和超 聲波探傷。
[0011] 優選地，所述的預制和返修焊縫其采用鋼板材，鋼板才厚度為50-100mm，返修厚度 為50-100mm，能涵蓋絕大部分常規海洋工程用厚板。
[0012] 優選地，所述的預制和返修焊縫K型坡口時，保持焊接過程中的電流、電壓和焊接 速度的一致性，W保證直邊的完整性，便于熱影響區CTOD試樣的制取。
[0013] 優選地，所述的預制焊縫其焊前，焊劑要在300°C-350°c烘干大約2小時；二氧化 碳氣體保護焊送氣量足：15-25L/min。
[0014] 優選地，所述的預制和返修焊縫過程中應計算線能量，保證二氧化碳氣體保護焊 熱輸入在1. 3-1. 7KJ/mm，埋弧焊熱輸入在1. 7-3.OKJ/mm。 陽0巧]優選地，對D冊6母材進行返修焊接，其所得焊縫和熱影響區在0°C時的CTOD試驗 值 > 0. 15mm。
[0016] 本發明得到的低溫環境下海洋工程大厚鋼板的藥忍氣體保護焊返修工藝，具有W 下優點：1、返修焊接方法采用二氧化碳氣體保護焊，適用現場坡口形式和焊接位置多變的 情況，提高了生產效率，降低了勞動強度。
[0017] 2、進行了 0°C溫度的CTOD試驗，填補了海洋工程造船行業D冊6級厚鋼板返修 CTOD試驗的空白，環境溫度0°CW上的D冊6級50-llOmm的厚板可W完全采用此返修工藝 焊接，而不需要對焊縫進行焊后熱處理，節省了人力物力，提高了生產效率，降低了成本，節 能環保，獲得了巨大的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】 陽01引圖1是本發明預制焊縫"X"型坡口示意圖；
[0019] 圖2是本發明返修焊縫"V"型坡口示意圖；
[0020] 圖3是本發明返修焊縫"K"型坡口示意圖；
[0021] 圖中：預制焊縫1、2。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 陽〇2引實施例：
[0024] 如圖1至圖3所示，本發明提供的低溫環境下海洋工程大厚鋼板的藥忍氣體保 護焊返修工藝，本發明采用D冊6母板材，鋼板厚度IOOmm,返修厚度為IOOmm化型坡口為 100mm，V型坡口深為75mm)，為現有項目最大的實際板厚，屬于超厚鋼板的焊接與返修。該 材料具有強度高、初性優良、焊接特性好等優點。在海洋工程、造船等行業具有廣泛的應用。 試驗板預制焊縫采用X型坡口形式對接焊，焊接方法為二氧化碳氣體保護焊打底，埋弧焊 填充和蓋面；返修焊接時采用兩種焊接坡口形式：1、采用氣創V型坡口（參見圖2)用于 焊縫中屯、的CTOD試驗；2、采用K型坡口形式對接焊（參見圖3)用于熱影響區的CTOD試 驗，焊接方法為二氧化碳氣體保護焊打底、填充和蓋面。經過技術人員對焊材商的考察和 多次初步試驗，首選，焊接方法和焊接材料的選擇，預制焊縫：經過焊材試驗選用二氧化碳 氣體保護焊打底，焊接選用藥忍焊絲；埋弧焊填充和蓋面，經過焊材焊絲選用高純凈度的低 合金鋼焊絲，配用焊劑為與焊絲廠家推薦的配套氣堿型燒結焊劑；返修焊縫：采用二氧化 碳氣體保護焊進行返修焊接，經過焊材試驗篩選出合適的藥忍焊絲；具體的可W是預制焊 縫：可W選用直徑為巫1. 4mm的藥忍焊絲打底，藥忍焊絲可W選用市場上藥忍焊絲FORMULA Xk550 (H4)，填充和蓋面可W選用直徑04.Omm的埋弧焊絲0E-SD3,配用焊劑為配用焊劑 為氣堿型燒結焊劑。返修焊接選用直徑巫1. 4mm的藥忍焊絲FORMULAXk550 (H4)。 陽02引 1.下料
[00%] 按鋼板的材質證書去料廠找到對應的鋼板，根據加工圖切割加工出試板，下料過 程中有第=方船級社見證并打鋼印。
[0027] 2.對焊工進行培訓。
[0028] 培訓過程中的參數要仔細調整并記錄；（電流/電壓/焊速/保護氣體流速）過 程中一定要計算線能量，有偏差要及時與焊工進行溝通并調整參數。
[0029] 表1埋弧焊的典型焊接參數
[0030]
[0031] 表2二氧化碳氣體保護焊（返修）的典型焊接參數
[0032]
陽〇3：3] 3.試板加工完成并檢驗尺寸合格后進行試件裝配（加上足夠厚的馬板及較長的 引弧板），裝配好后再次檢查試板裝配尺寸是否合格。引弧板長140mm，厚度與母