CN107252955B - 海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,包括以下步骤:(1)焊前清理:坡口应保持平整,去除坡口及附近20mm范围内油污、锈、水分等杂质;(2)点搭、组对:(3)预热:用火焰烘枪将坡口两侧100mm范围内均匀预热到≥80℃,(4)焊接:a、第1‑2层的焊接方法采用GMAW实现单面焊双面成形,b、第3层至填充层的焊接方法采用双丝埋弧焊,c、盖面层的焊接方法采用双丝埋弧焊,(5)外观检验:焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷,咬边≤0.5mm;(6)无损检测。该焊接工艺,工作效率高,焊接质量好,焊缝成形也更光滑美观。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域,具体是海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺。
背景技术
牛腿是海上风电导管架基础多桩桩套的重要支撑部件,其质量好坏直接影响其上部支撑的导管架稳固度从而影响风机塔筒等设备的运行稳定性和使用寿命,是海上风电导管架基础的关键部件之一。牛腿为锥形环板结构,上部与桩套外部支撑环通过焊缝连接,下部与钢管桩通过焊缝相连接,焊缝质量等级须符合现行国家标准《承压设备无损检测》(NB/T47013-2015)规定,达到一级标准。但是牛腿焊接具有如下特点和难点:1、部件厚度较大且焊缝圆周长度长,部件数量多,工作量大;2、内侧不可达,只能单面焊,但需双面成形;3、结构较特殊,焊接位置不易操作;4、焊接质量等级要求达到一级标准。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,工作效率高,焊接质量好,焊缝成形也更光滑美观。
本发明采用的技术方案是:海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,包括以下步骤:
(1)焊前清理:将牛腿上部与桩套外部支撑环之间的坡口,牛腿下部与导管架基础钢管桩之间坡口及坡口附近20mm范围内油污、锈、水分杂质去除;
(2)点搭、组对:将牛腿上部与桩套外部支撑环、牛腿下部与导管架基础钢管桩按设计要求预组装到一起,在正式焊接前采用点焊定位,先进行牛腿上部上焊缝的点焊定位,再进行牛腿下部下焊缝的点焊定位,每隔75~150mm 设置一个定位焊点,使其点固,组对根部留1-3mm间隙,优选2mm,确保打底能焊透,采用实心气保焊丝ER50-G,Φ1.2mm,电流240-280A,电压28-31V,焊接速度300-400mm/min;
(3)预热:用火焰烘枪将坡口两侧100mm范围内均匀预热到≥80℃,
(4)焊接:
a、进行上焊缝第1-2层的焊接,然后进行下焊缝第1-2层的焊接,焊接方法均采用GMAW实现单面焊双面成形,焊接的参数为:直流电,电流260-300A,电压28-33V,焊丝选用ER50-GΦ1.2mm,焊接速度300-400mm/min,气体流量15-25L/min;
b、进行上焊缝第3层至填充层的焊接,然后进行下焊缝第3层至填充层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用H10Mn2 Φ4.0mm,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流700-750A,电压29-33V,后丝交流电,电流600-650A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
c、进行上焊缝盖面层的焊接,然后进行下焊缝盖面层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用H10Mn2 Φ4.0mm,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流650-700A,电压29-33V,后丝交流电,电流550-600A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
(5)外观检验:焊工自检合格后,打上焊工钢印;焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷,咬边≤0.5mm;
(6)无损检测。
所述上焊缝的坡口为22-28mm,优选25mm,坡口角度45-55°,优选50°(自然坡口26°+切割坡口24°),确保焊枪运丝方便确保质量的前提下提高效率;下焊缝的坡口角度50-65°,优选64°(自然坡口为64°,不用另外切割开坡口)。
所述步骤(4)中GMAW实现单面焊双面成形后,将工件吊运到事先调好位置的调位工装上,一端调高,以实现埋弧焊的船型平位焊位置。
所述牛腿采用DH36作为母材进行焊接。
本发明的有益效果是:打底层采用熔透效果好的实心焊丝,组对根部留2mm间隙,采用较大电流保证单面焊双面成形熔透质量;填充、盖面层采用双丝埋弧焊可大大提高工作效率和改善焊工劳动环境,同时焊剂覆盖弧光减少烟尘和弧光伤害,焊缝成形也更光滑美观,使焊缝质量得到提高。
附图说明
图1为导管架基础钢管桩和牛腿的结构关系图;
图2为牛腿与外支撑环的上焊缝焊道顺序图;
图3为牛腿与导管架基础钢管桩的下焊缝焊道顺序图;
其中:1、牛腿,2、内加强环,3、外支撑环,4、导管架基础钢管桩。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示,牛腿1为锥形环板结构,上部与桩套外部支撑环3通过上焊缝连接,下部与导管架基础钢管桩4通过下焊缝相连接,在导管架基础钢管桩内侧与下焊缝相对应的位置设有内加强环,上下焊缝质量等级须符合现行国家标准《承压设备无损检测》(NB/T47013-2015)规定,达到一级标准。
海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,包括以下步骤:
(1)焊前清理:将牛腿上部与桩套外部支撑环之间的坡口,牛腿下部与导管架基础钢管桩之间坡口及坡口附近20mm范围内油污、锈、水分等杂质去除;
(2)点搭、组对:将牛腿上部与桩套外部支撑环、牛腿下部与导管架基础钢管桩按设计要求预组装到一起,在正式焊接前采用点焊定位(间断焊),要每隔75~150mm 设置一个定位焊点,使其点固,否则焊接时会发生变形、跑位,组对根部留2mm间隙,采用实心气保焊丝ER50-G,Φ1.2mm,电流240-280A,电压28-31V,焊接速度300-400mm/min;每段定位焊不小于100mm;
(3)预热:用火焰烘枪将坡口两侧100mm范围内均匀预热到≥80℃,
(4)焊接:(焊道顺序如图2和图3所示)
a、进行上焊缝第1-2层的焊接,然后进行下焊缝第1-2层的焊接,焊接方法均采用GMAW实现单面焊双面成形,焊接的参数为:直流电,电流260-300A,电压28-33V,焊丝选用ER50-GΦ1.2mm,焊接速度300-400mm/min,气体流量15-25L/min;打底层采用熔透效果好的实心焊丝,组对根部留2mm间隙,在工艺评定许可范围内采用较大电流保证单面焊双面成形熔透质量。为了能够采用埋弧焊,特地设计了专用调位工装,在上焊缝和下焊缝采用GMAW实现单面焊双面成形后(即将工件实心气保焊打底后),将工件吊运到事先调好位置的调位工装上,一端调高,以实现埋弧焊的船型平位焊位置;
b、进行上焊缝第3层至填充层的焊接,然后进行下焊缝第3层至填充层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用H10Mn2 Φ4.0mm,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流700-750A,电压29-33V,后丝交流电,电流600-650A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
c、进行上焊缝盖面层的焊接,然后进行下焊缝盖面层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用H10Mn2 Φ4.0mm,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流650-700A,电压29-33V,后丝交流电,电流550-600A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
采用双丝埋弧焊可大大提高工作效率和改善焊工劳动环境,相较原来的单一气保焊效率提高4倍,相较单丝埋弧焊效率提高2倍;同时焊剂覆盖弧光减少烟尘和弧光伤害,焊缝成形也更光滑美观;填充层、盖面层采用双丝埋弧焊,焊接时,前丝直流、后丝交流,避免了磁偏吹,直流在前用低电压大电流,产生较大的熔深,交流在后用高电压小电流,熔敷填充产生较宽的焊道覆盖,同时交流电弧对熔池还有搅拌作用,使焊缝质量得到提高。
(5)外观检验:焊工自检合格后,打上焊工钢印;焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷,咬边≤0.5mm;经检测,外观检验合格。
(6)无损检测:UT人员按国家标准《承压设备无损检测》(NB/T47013-2015)规定进行超声检测,焊缝需达到I级合格。经检测为I级合格。
本发明中牛腿采用DH36作为母材进行焊接。DH36为高强度船体用结构钢,根据GB712-2011,DH36 厚度≤50mm 屈服强度355MPa,抗拉强度490-620MPa,伸长率21%,-20℃冲击功≥34J。根据DH36的母材特性,可选配气保焊丝ER50-6,埋弧焊丝H10Mn2,埋弧焊剂SJ101,母材焊材性能相匹配,符合工艺要求,满足标准和技术规范。
Claims (5)
1.海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)焊前清理:将牛腿上部与桩套外部支撑环之间的坡口,牛腿下部与导管架基础钢管桩之间坡口及坡口附近20mm范围内油污、锈、水分杂质去除;
(2)点搭、组对:将牛腿上部与桩套外部支撑环、牛腿下部与导管架基础钢管桩按设计要求预组装到一起,在正式焊接前采用点焊定位,先进行牛腿上部上焊缝的点焊定位,再进行牛腿下部下焊缝的点焊定位,每隔75~150mm 设置一个定位焊点,使其点固,组对根部留1-3mm间隙,采用实心气保焊丝ER50-G,Φ1 .2mm,电流240-280A,电压28-31V,焊接速度300-400mm/min;
(3)预热:用火焰烘枪将坡口两侧100mm范围内均匀预热到≥80℃,
(4)焊接:
a、进行上焊缝第1-2层的焊接,然后进行下焊缝第1-2层的焊接,焊接方法均采用GMAW实现单面焊双面成形,焊接的参数为:直流电,电流260-300A,电压28-33V,焊丝选用Φ1.2mm的ER50-G,焊接速度300-400mm/min,气体流量15-25L/min;
b、进行上焊缝第3层至填充层的焊接,然后进行下焊缝第3层至填充层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用Φ4 .0mm的H10Mn2,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流700-750A,电压29-33V,后丝交流电,电流600-650A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
c、进行上焊缝盖面层的焊接,然后进行下焊缝盖面层的焊接,焊接方法均采用双丝埋弧焊,焊接的参数为:埋弧焊丝选用Φ4 .0mm的 H10Mn2,埋弧焊剂选用SJ101,前丝直流电,电流650-700A,电压29-33V,后丝交流电,电流550-600A,电压33-36V,焊接速度600-900mm/min;
(5)外观检验:焊工自检合格后,打上焊工钢印;焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣缺陷,咬边≤0 .5mm;
(6)无损检测。
2.根据权利要求1所述的海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,其特征在于,所述上焊缝的坡口为22-28mm,坡口角度45-55°,下焊缝的坡口角度50-65°。
3.根据权利要求2所述的海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,其特征在于,所述上焊缝的坡口为25mm,坡口角度50°,下焊缝的坡口角度64°。
4.根据权利要求1所述的海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,其特征在于,所述步骤(2)中,组对根部留2mm间隙,所述步骤(4)中GMAW实现单面焊双面成形后,将工件吊运到事先调好位置的调位工装上,一端调高,以实现埋弧焊的船型平位焊位置。
5.根据权利要求1所述的海上风电导管架基础牛腿的焊接工艺,其特征在于,所述牛腿采用DH36作为母材进行焊接。
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