打樁船樁架管節(jié)點(diǎn)焊接研究

泰州口岸船舶有限公司 （江蘇 225300） 朱 斌 齊 偉

1.概述

由我公司承接制造的國內(nèi)某公司83m架高打樁船，樁架是此項(xiàng)目船建造過程中的主體構(gòu)件，如圖1所示。此樁架高83m，寬12m，結(jié)構(gòu)凈重約310 t。

圖1 樁架

樁架結(jié)構(gòu)是打樁船的主要部件，其建造質(zhì)量，尤其是焊接質(zhì)量好壞直接影響著整個(gè)打樁船能否正常進(jìn)行工作。本船樁架結(jié)構(gòu)形式為三角形桁架，采用分片建造法建造，主體結(jié)構(gòu)呈倒三角形，在胎架上組裝。樁架主舷管材料由DH36鋼板卷制而成，支管材料為410II無縫管。

由于樁架結(jié)構(gòu)的特殊性，焊接工藝除了要滿足對(duì)焊縫力學(xué)性能的要求外，還要適應(yīng)樁架結(jié)構(gòu)焊縫較集中，現(xiàn)場焊接位置操作難度大，裝配精度要求高的特點(diǎn)。為此，我們針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了焊接工藝研究和試驗(yàn)，得出了最合適的焊接工藝。

2.坡口形式

（1）主管對(duì)接坡口 按照船舶行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通常管對(duì)接的坡口形式均為Y形，角度為60°，鈍邊1～3mm，間隙3～4mm。但對(duì)于φ950mm，每段長度達(dá)10m，壁厚達(dá)到18mm的樁架主管的對(duì)接焊縫，為減少焊接工作量及焊材消耗，提高效率，我們將坡口形式改為V形，角度40°，無鈍邊，間隙6mm，采用CO2氣體保護(hù)焊，背面貼陶瓷襯墊，單面焊雙面成形，如圖2所示。

圖2 坡口對(duì)比

（2）主管與支管焊接坡口 多為Y形、K形連接，一般都要求焊透，如圖3所示。

無論主管與支管軸線夾角大小，A、B區(qū)坡口幾乎不受影響，而C區(qū)的坡口卻受很大影響，可以分下列兩種情況：①主管與支管軸線夾角α＞30°。②主管與支管軸線夾角α＜30°。

按照CCS《材料與焊接規(guī)范2012》的標(biāo)準(zhǔn)，主管與支管軸線夾角＞30°時(shí)，C區(qū)坡口角度為α/2；假設(shè)當(dāng)軸線夾角為32°時(shí)，則C區(qū)坡口角度為16°（見圖4）。從圖4中可看出，對(duì)于壁厚為18mm的支管，開坡口的長度達(dá)63mm。很顯然在實(shí)際施工中是極其困難的，對(duì)于手工開坡口則更加不現(xiàn)實(shí)。

圖4

當(dāng)主管與支管軸線夾角＜30°時(shí)， CCS《材料與焊接規(guī)范2012》上沒有提及，通過查閱大量資料及焊接工藝試驗(yàn)，我們將C區(qū)坡口形式改為圖5所示，當(dāng)主管與支管軸線夾角＜40°時(shí)，都改用此形式坡口。

通過對(duì)樁架結(jié)構(gòu)圖中主管與支管軸線夾角的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，水平橫撐支管與主管的夾角大多都＞45°，斜撐支管與主管的夾角都＜40°，因此圖5中C區(qū)坡口在焊接試驗(yàn)和實(shí)際施工中都沒有問題。

圖5

3.焊接工藝

采用CO2氣體保護(hù)焊，藥芯焊絲SQJ501，多層多道焊，控制層間溫度≤250℃。打底層特別重要，接頭處要處理好。由于焊接位置固定，對(duì)焊工操作水平要求較高，坡口間隙對(duì)打底層的反面成形影響很大，要嚴(yán)格按照焊接工藝要求執(zhí)行。主管與支管的焊腳尺寸和間隙如表1所示，具體焊接參數(shù)如表2所示。

表1 主管與支管的焊腳尺寸和間隙

注意T的尺寸不包括為了使焊縫表面平順過渡到基體金屬所形成的凹陷，坡口角度和焊腳尺寸均應(yīng)連續(xù)光滑的過渡到基體金屬。

表2 焊接參數(shù)

試件焊后進(jìn)行了射線、超聲波探傷，探傷合格后按照CCS 《材料與焊接規(guī)范2012》的要求進(jìn)行焊接接頭拉伸、彎曲、低溫沖擊、宏觀和硬度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果全部合格，滿足了技術(shù)要求。

4.結(jié)語

打樁船樁架管節(jié)點(diǎn)焊接是樁架建造的關(guān)鍵技術(shù)之一，實(shí)際生產(chǎn)中合理的坡口形式是焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)，合理的焊接工藝更是焊縫質(zhì)量的保障。我公司生產(chǎn)的幾艘同類型船舶，出廠后使用至今樁架未發(fā)現(xiàn)問題，獲得船東的高度認(rèn)可及贊揚(yáng)。