角焊縫充氣試驗(yàn)在自升式鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用

(渤海裝備公司研究院 海工裝備分院,遼寧 盤錦 124010)

作為預(yù)密性試驗(yàn)主要方法之一的角焊縫充氣試驗(yàn)，是把傳統(tǒng)造船模式中在船塢、碼頭階段進(jìn)行的船體艙室密性試驗(yàn)中的部分試驗(yàn)提前到分段制作、中組階段進(jìn)行，把原來(lái)對(duì)艙室密性的整體檢查轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)艙室各條角焊縫的密性檢查，化整為零[1]，從而達(dá)到施工工位前移、減少分段涂裝破壞面積、提高生產(chǎn)效率、改善施工條件的目的，為提高平臺(tái)分段涂裝完整性創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)工作前移，也縮短了船臺(tái)周期[2]，客觀上滿足了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側(cè)處所保護(hù)涂層性能標(biāo)準(zhǔn)》(PSPC標(biāo)準(zhǔn))的要求[3]。由于海洋平臺(tái)所使用的材料、結(jié)構(gòu)形式及建造工藝在很多方面與船舶相似，因此適合船舶建造的工藝及試驗(yàn)的方法也適用于海洋平臺(tái)。在某型自升式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造中，采用角焊縫充氣試驗(yàn)來(lái)檢查鉆井平臺(tái)艙室密性獲得了預(yù)期效益。

1 設(shè)計(jì)要求

角焊縫充氣試驗(yàn)是預(yù)密性試驗(yàn)中采用主要的方法。為了確保試驗(yàn)順利進(jìn)行，對(duì)平臺(tái)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、分段施工提出了更高的要求。其中對(duì)設(shè)計(jì)的具體要求如下。

1)雙面填角焊水密構(gòu)件厚度應(yīng)不小于8 mm，以保證角焊縫氣道暢通。

2)深熔焊水密構(gòu)件，坡口留根應(yīng)不小于8 mm，見圖1。

圖1 深熔焊水密構(gòu)件坡口留根要求

3)傾斜安裝的水密構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)要消除自然坡口，確保下料時(shí)水密構(gòu)件坡口正確。

4)為保證水密構(gòu)件邊緣質(zhì)量，避免現(xiàn)場(chǎng)手工切割，設(shè)計(jì)時(shí)其邊緣不得加設(shè)裝配余量。

5)水密構(gòu)件穿越孔、水密補(bǔ)板的切角a×a應(yīng)比骨材貫穿件的焊角高度k大1 mm。水密補(bǔ)板不允許有反面坡口，見圖2。

圖2 水密構(gòu)件及補(bǔ)板切角及坡口示意

6)生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維建模時(shí)水密構(gòu)件角焊縫應(yīng)留出1mm焊縫間隙，以便在數(shù)切下料后施工時(shí)保證構(gòu)件角接焊縫有一定寬度間隙。

7)設(shè)計(jì)時(shí)，角焊縫兩端各設(shè)一個(gè)截止孔或止漏焊段。

8)密性塊材質(zhì)應(yīng)和水密構(gòu)件材質(zhì)一致。

2 裝配和焊接要求

2.1 裝配要求

1)角接焊縫間隙留1～3mm，并且間隙均勻。

2)垂直安裝的水密構(gòu)件垂直度為90°±3°，傾斜安裝的水密構(gòu)件角度控制在α±3°之內(nèi)(α為安裝角度)。

3)水密構(gòu)件位置處底板上的對(duì)接焊縫余高要磨平，以保證角接焊縫間隙在要求的范圍內(nèi)。

4)角焊縫處底板要保持清潔。

5)密性塊裝配好后，應(yīng)立刻用膠帶將其上的眼孔封好，便于后期試驗(yàn)時(shí)連接壓力表或壓縮空氣管。

6)水密構(gòu)件為深熔焊時(shí)，密性塊裝配在構(gòu)件未開坡口的一面；若水密構(gòu)件為雙面坡口，則密性塊裝在水密構(gòu)件同一側(cè)即可，但試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將密性塊拆除，未焊處補(bǔ)焊，并做密性試驗(yàn)。

2.2 焊接要求

1)采用小電流焊接，嚴(yán)禁假焊，在焊縫塞內(nèi)填雜物，保證焊縫氣道的暢通。

2)水密構(gòu)件裝配前，水密構(gòu)件處200mm范圍內(nèi)骨材角焊縫應(yīng)焊接完畢并達(dá)到規(guī)定的焊角高度。

3)由于數(shù)控切割存在自然坡口，定位焊應(yīng)盡量在縫隙小的一側(cè)進(jìn)行。

4)水密補(bǔ)板和密性塊與水密艙壁搭接重疊位置處，水密艙壁接焊縫不得進(jìn)行定位焊。

3 試驗(yàn)

角焊縫充氣試驗(yàn)要在完成平臺(tái)結(jié)構(gòu)的焊接、矯正工作后進(jìn)行。試驗(yàn)前，檢查需要做角焊縫密性試驗(yàn)焊縫兩端的截止孔或止漏焊段的密性，確保試驗(yàn)的順利進(jìn)行。將試驗(yàn)用的壓縮氣管、壓力表、控制閥、壓縮空氣瓶連接好。以設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)的《平臺(tái)分段預(yù)密性試驗(yàn)圖》中對(duì)角焊縫充氣試驗(yàn)的相關(guān)要求為依據(jù)，按下列步驟進(jìn)行試驗(yàn)。

1)開啟控制閥，將壓縮空氣注入角焊縫根部間隙中，當(dāng)壓力表上指針達(dá)到0.015MPa時(shí)，關(guān)閉控制閥，保持15min。

2)檢查壓力表指針是否有下降，如在靜壓15min后壓力有明顯下降，則檢查連接接頭，并尋找壓力下降的原因。如壓力沒(méi)有下降，可在角焊縫表面涂5%肥皂液，檢查角焊縫表面是否有翻泡現(xiàn)象，如無(wú)氣泡產(chǎn)生，則認(rèn)為角焊縫密性符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

3)試驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)角焊縫存在滲漏的地方，用粉筆做出標(biāo)識(shí)，待壓力排空后進(jìn)行修補(bǔ)，焊縫修補(bǔ)長(zhǎng)度應(yīng)不小于50mm，修補(bǔ)焊縫后重新對(duì)修補(bǔ)區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)直到其密性符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

4)試驗(yàn)完工后，如果角焊縫是雙面填角焊，密性塊上的眼孔必須用電焊填滿并做著色試驗(yàn)檢查眼孔處焊接密性；如果角焊縫是深熔焊，則把將密性塊切除，將水密構(gòu)件角焊縫未焊處焊好并進(jìn)行密性檢查。

4 問(wèn)題及解決方法

1)角焊縫內(nèi)部出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。角焊縫內(nèi)部形成鐵銹的原因主要有兩種。

①由高溫潮濕的環(huán)境引起的。在高溫潮濕環(huán)境下施工，很容易在焊縫內(nèi)部產(chǎn)生鐵銹，給試驗(yàn)造成很大的困難，這種情況改用抽真空試驗(yàn)來(lái)代替角焊縫充氣試驗(yàn)。

②結(jié)構(gòu)裝配完后等待焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的。針對(duì)這種情況，生產(chǎn)部門應(yīng)該在裝配完成后盡快焊接避免鐵銹形成。

2)角焊縫存在較多的焊透現(xiàn)象。角焊縫多個(gè)部位出現(xiàn)焊透的現(xiàn)象，原因有兩種。

①角接接頭間隙不均勻，部分位置間隙超出最大間隙要求。這種情況一般是在施工過(guò)程中底板變形較大造成的，因此施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按工藝執(zhí)行，提高角焊縫處的底板平整度。

②鉆井平臺(tái)板較薄。自升式鉆井平臺(tái)為降低自身重量，大量使用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用鋼，這樣必然會(huì)造成平臺(tái)板厚降低，水密構(gòu)件厚度有時(shí)會(huì)接近角焊縫充氣試驗(yàn)板材厚要求的下限，實(shí)際焊接時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)較多的焊透現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，施焊時(shí)角焊縫封底焊使用較小電流焊接；再使用較大電流焊接，使角焊縫達(dá)到規(guī)定的焊角高度。這樣既可以解決焊透現(xiàn)象又可保證施工效率。

3)分體式補(bǔ)板對(duì)接縫不易焊接和打磨。自升式平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)，水密補(bǔ)板設(shè)計(jì)為整體式補(bǔ)板。施工單位為便于裝配，現(xiàn)場(chǎng)增加了補(bǔ)板斷縫，給補(bǔ)板對(duì)接焊及焊縫余高打磨帶來(lái)了諸多不便；同時(shí)補(bǔ)板對(duì)接焊縫也要進(jìn)行密性試驗(yàn)，無(wú)形中增加了施工工作量，降低了生產(chǎn)效率。因此建議施工單位調(diào)整補(bǔ)板裝配順序，以適應(yīng)角焊縫充氣試驗(yàn)對(duì)裝配的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

將角焊縫充氣試驗(yàn)應(yīng)用于自升式鉆井平臺(tái)，試驗(yàn)方法有改進(jìn)，即在試驗(yàn)結(jié)束后，將所有密性塊做了切除處理，對(duì)降低平臺(tái)空船重量，進(jìn)一步提高

其可變載荷有一定幫助，同時(shí)也提高了疲勞壽命。角焊縫充氣試驗(yàn)在海洋平臺(tái)上的使用尚處于探索階段，為適應(yīng)平臺(tái)板厚較小的特點(diǎn)，可進(jìn)一步研究角焊縫施工工藝，以便使角焊縫充氣試驗(yàn)適合更小的板厚要求。

自升式鉆井平臺(tái)采用角焊縫充氣試驗(yàn)，將原來(lái)艙室密性試驗(yàn)由分段合攏后前移到分段涂裝前，既保證了后期涂裝質(zhì)量，又提高了分段涂裝的完整性，有利于分段這一中間產(chǎn)品成品化；同時(shí)由于工位前移，改善了施工條件，提高了工作效率，縮短了自升式平臺(tái)的船臺(tái)周期，客觀上降低了企業(yè)成本，增強(qiáng)了企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，讓企業(yè)從新工藝、新技術(shù)中獲得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1] 周 楓,劉在良.預(yù)密性試驗(yàn)應(yīng)用研究[J].船海工程,2012,41(4)85-87.

[2] 張麗華.充氣密性試驗(yàn)在32萬(wàn)t VLCC上的應(yīng)用[J].船舶工程,2010,32(1):79-80.

[3] 羅伯豪.船體分段預(yù)密試的方法和實(shí)踐[J].廣船科技,2010,108(2):15-19.