CN114654332A - 深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，包括步骤，S1、原始焊缝表面余高打磨处理；S2、根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测；S3、焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理；S4、根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认，超声波检验测量壁厚时，焊趾处环向测量最小壁厚应大于或等于设计规定最小壁厚要求。本发明不仅去除焊缝表面焊趾咬边等不均匀缺陷，还有利于焊缝表面形状圆滑过渡，以减少应力集中，提高钢悬链立管环焊缝的抗疲劳性能，避免了产生疲劳失效的情况。
Description
技术领域
本发明涉及管道加工技术领域，尤其涉及一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法。
背景技术
随着海洋油气工程开发不断向深水发展，立管系统在深水油气开发的生产成本所占比重越来越大，传统的立管系统在技术上和经济上已经不适应深水发展的需要。
而钢悬链立管是近年来研究发展起来的一种新型深水立管系统，它不仅成本低，对浮体运动还具有较大的适应性，而且适用高温高压的工作环境，已在国外有过多次成功应用的范例，其取代了柔性立管和顶张力立管成为了深水开发的首选立管形式，代表着现代深海平台立管的技术发展方向。
但深水浮式结构在风、浪、流的作用下会产生较大的运动，使得钢悬链立管系统在使用期间承受着巨大极限载荷与平台运动，且涡激振动所产生的交变荷载还容易致使钢悬链立管焊缝接头产生疲劳失效的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何提供一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，以解决钢悬链立管焊缝接头容易产生疲劳失效的情况。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，包括以下步骤，S1、原始焊缝表面余高打磨处理；S2、根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测；S3、焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理；S4、根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认。
进一步的所述S2中经过所述原始焊缝表面余高打磨处理后，用焊缝尺检测焊缝余高，确认焊缝余高符合最大值为1.0mm要求。
更进一步的所述S4中对所述焊缝检验要求去除焊趾咬边等所有可见缺陷；使用焊缝尺测量焊趾区域凹陷深度不超过1.0mm；使用焊缝尺测量焊缝余高在0.75mm以内；使用粗糙度比对仪测量焊缝表面粗糙度不超过125RMS；使用磁粉检验焊缝合格；当焊趾区域凹陷深度超过1.0mm或者测量不能确定，对所述壁厚确认应使用超声波检验壁厚，焊趾处环向测量的最小壁厚应大于或等于设计规定最小壁厚要求。由于焊缝壁厚是影响焊缝抗疲劳性能的关键因素，所以焊缝壁厚确认十分关键。
更进一步的所述S1中原始焊缝表面余高打磨处理对钢悬链立管环焊缝表面打磨，其中，对所述原始焊缝表面余高打磨减薄至最大值为1.0mm。
更进一步的所述S3中焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理对原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝进行抛光处理，其中，对所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理后的凹陷最大深度为1.0mm，减薄焊缝余高至0.75mm以内、抛光处理保持与管道轴心方向成30°夹角的环向轨迹。
本发明的技术效果在于：首先通过原始焊缝表面余高打磨处理，其次根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测，再次进行焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理，最后根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认，并限定焊缝表面打磨工艺的标准，从而改善了钢悬链立管焊缝成型圆滑过渡，以减少应力集中，提高钢悬链立管焊缝的抗疲劳性能，避免产生疲劳失效的情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的原始焊缝表面打磨处理的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的焊缝尺测量焊缝余高的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理后的表面状态示意图；
图5是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的打磨与抛光方向示意图；
图6是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的打磨与抛光处理后的焊缝表面形状示意图；
图7是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的打磨与抛光处理后的焊缝表面性状照片；
图8是本发明实施例提供的一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法的焊缝尺测量焊趾区域凹陷深度的示意图；
图9是未经过本专利表面打磨工艺处理的焊接接头照片；
图10是经过本专利表面打磨工艺处理的焊接接头照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一种深水钢悬链立管的焊缝表面打磨工艺方法，结合附图1至附图8所示，包括以下四个步骤。
S1、原始焊缝表面余高打磨处理。
在本实施例中，所述原始焊缝为未经过打磨处理的钢悬链立管环焊缝。
具体地，打磨设备为标准角磨机，使用直径4.5至5英寸(约115-125mm)砂轮片进行打磨处理。
具体地，原始焊缝表面余高打磨是为了减薄焊缝余高，以保留焊缝余高最大值为1.0mm，如图2所示，同时尽量确保不损伤管体母材。
S2、根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测。
具体地，经过所述原始焊缝表面余高打磨处理后，用焊缝尺检测焊缝余高，确认焊缝余高符合最大值为1.0mm要求，如图3所示。
S3、焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理。
具体地，打磨设备为标准角磨机，使用颗粒度为60的抛光片进行抛光处理，抛光处理必须保持与管道轴心方向成30°夹角的环向轨迹，如图5所示。
具体地，焊缝表面焊趾及邻近区域抛光是为了去除焊趾或咬边等所有可见缺陷，如图5所示，确保焊缝及邻近母材光滑过渡。
具体地，抛光处理后确保焊趾以及邻近区域的凹陷最大深度为1.0mm，减薄焊缝余高至0.75mm以内，如图6所示。
具体地，抛光处理避免导致过热和表面划痕，确保最小限度损伤管体母材。
具体地，如果需要进一步精细抛光，可采用直磨机使用颗粒度为60的抛光磨头对焊缝表面不均匀区域进行精细抛光。
S4、根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认。
具体地，经过所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验，必须确保焊缝及邻近母材无可见打磨痕迹且抛光至光滑。焊缝表面余高及邻近母材形状圆滑过渡以减少应力集中，如图7所示。
具体地，使用焊缝尺测量焊缝余高在0.75mm以内。如果发生管体外径错边，焊缝尺应放置在外径表面的较高侧。
具体地，使用粗糙度比对仪测量焊缝表面粗糙度不超过125RMS。
具体地，使用磁粉检验焊缝合格。
具体地，使用焊缝尺测量焊趾区域凹陷深度不超过1.0mm，如图8所示，焊缝尺应放置在所测量焊趾同一侧的未打磨管体外径表面。
具体地，当焊趾区域凹陷深度超过1.0mm或者测量不能确定，应使用超声波检验壁厚。当超声波检验测量壁厚时，焊趾处环向测量局部壁厚应大于或等于设计规定最小壁厚要求。由于焊缝壁厚是影响焊缝抗疲劳性能的关键因素，所以焊缝壁厚确认十分关键。
在本实施例中，钢悬链立管的焊缝表面打磨工艺为钢悬链立管焊缝全尺寸共振疲劳试验的重要变素指标，质量合格有效的焊缝表面打磨工艺可以改善焊缝表面形状圆滑过渡，减少应力集中，可确保钢悬链立管焊缝在全尺寸共振疲劳试验以及服役环境中具有更高疲劳寿命。
本实施例通过首先原始焊缝表面余高打磨处理，其次根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测，再次焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理，，最后根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认。并限定焊缝表面打磨工艺的标准，从而改善了钢悬链立管焊缝成型圆滑过渡，以减少应力集中，提高钢悬链立管焊缝的抗疲劳性能，避免产生疲劳失效的情况。
对比实验
如图9所示，焊接接头未经过本专利表面打磨工艺处理，保留原始焊缝表面形状，焊缝余高和咬边未经过打磨处理，焊缝经过全尺寸疲劳试验测试后，由于焊缝与母材相邻的区域不是圆滑过渡，应力集中较大，降低环焊缝的抗疲劳性能，导致裂纹源从应力集中处萌生开裂及疲劳裂纹扩展贯穿。疲劳性能不能达到BS7608标准D曲线要求就疲劳失效了。
如图10所示，焊接接头经过本专利表面打磨工艺处理后，焊缝余高减薄，焊缝及邻近母材打磨至圆滑过渡，减小应力集中，提高环焊缝的抗疲劳性能，避免了产生疲劳失效。疲劳性能可达到BS7608标准D曲线要求，疲劳次数可达到千万次。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、原始焊缝表面余高打磨处理；
S2、根据所述原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝余高检测；
S3、焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理；
S4、根据所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光后的焊缝检验与壁厚确认。
2.根据权利要求1所述的深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，其特征在于：所述S2中经过所述原始焊缝表面余高打磨处理后，用焊缝尺检测焊缝余高，确认焊缝余高符合最大值为1.0mm要求。
3.根据权利要求1所述的深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，其特征在于：所述S4中对所述焊缝检验要求去除焊趾咬边等所有可见缺陷；使用焊缝尺测量焊趾区域凹陷深度不超过1.0mm；使用焊缝尺测量焊缝余高在0.75mm以内；使用粗糙度比对仪测量焊缝表面粗糙度不超过125RMS；使用磁粉检验焊缝合格；当焊趾区域凹陷深度超过1.0mm或者测量不能确定，对所述壁厚确认应使用超声波检验壁厚，焊趾处环向测量的最小壁厚应大于或等于设计规定最小壁厚要求。
4.根据权利要求1所述的深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，其特征在于:所述S1中原始焊缝表面余高打磨处理对钢悬链立管环焊缝表面打磨，其中，对所述原始焊缝表面余高打磨减薄至最大值为1.0mm。
5.根据权利要求1所述的深水钢悬链立管的环焊缝表面打磨工艺方法，其特征在于：所述S3中焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理对原始焊缝表面余高打磨处理后的焊缝进行抛光处理，其中，对所述焊缝表面焊趾及邻近区域抛光处理后的凹陷最大深度为1.0mm，减薄焊缝余高至0.75mm以内、抛光处理保持与管道轴心方向成30°夹角的环向轨迹。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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