自升式平臺(tái)圓柱型樁腿焊接工藝研究

陽(yáng)厚鑫

摘要：隨著國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的有序推進(jìn)和清潔能源政策的有效落實(shí)，海上風(fēng)電今年來(lái)在國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭[1]。基于海上風(fēng)電場(chǎng)工程的自身特點(diǎn)，一批專門用于海上風(fēng)電場(chǎng)施工的風(fēng)電安裝施工平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。樁腿是自升式平臺(tái)最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)之一，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、精度高、材質(zhì)特殊、使用風(fēng)險(xiǎn)高，因此樁腿建造技術(shù)已經(jīng)成為自升式平臺(tái)建造的核心。本文通過(guò)對(duì)樁腿齒條座板與筒體焊接進(jìn)行研究，提高了焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：圓柱形樁腿;齒條;齒條座板;筒體;半自動(dòng)焊接小車

1. 樁腿焊接存在的問(wèn)題

樁腿作為自升式平臺(tái)建造的核心，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、精度高、材質(zhì)特殊、使用風(fēng)險(xiǎn)高。其中齒條座板與筒體之間焊接是控制樁腿質(zhì)量、尺寸精度的最關(guān)鍵工序。為保證兩側(cè)齒條開檔尺寸，常規(guī)方法為先將齒條和座板焊接后整體組裝至筒體上。座板與筒體之間焊縫為在內(nèi)側(cè)增加焊接襯墊，外側(cè)焊接，內(nèi)側(cè)無(wú)法清根，且要求超聲波探傷，如果一次探傷合格率不高，存在大面積返修情況，勢(shì)必將對(duì)整個(gè)樁腿尺寸精度產(chǎn)生巨大影響，因此需研究一種焊接質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高的焊接方法，提高一次探傷合格率，保證焊接質(zhì)量，從而保證整個(gè)樁腿質(zhì)量。

2. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

人工焊接由于個(gè)體差異存在不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致焊接質(zhì)量存在不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。首先考慮改為機(jī)器人焊接，經(jīng)過(guò)與多家機(jī)器人廠家溝通，發(fā)現(xiàn)由于筒體和座板制作存在直線度偏差，導(dǎo)致座板與筒體組對(duì)后，焊接坡口存在直線度偏差以及根部間隙大小存在偏差，導(dǎo)致裝配組對(duì)結(jié)果無(wú)法滿足機(jī)器人焊接要求，經(jīng)過(guò)大量機(jī)器人焊接實(shí)驗(yàn)，探傷合格率較低，無(wú)法保證焊接質(zhì)量要求，且機(jī)器人焊接費(fèi)用極高（約1000萬(wàn)）?，F(xiàn)改為采用半自動(dòng)焊接小車進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1備料

為保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，所有零件尺寸按樁腿圖紙下料，座板（厚度25mm）和筒體（厚度30mm）材質(zhì)Q345D，焊絲：THY-51B φ1.2mm，焊接采用100%CO2氣體保護(hù)焊。

2.2工藝實(shí)施

2.2.1 方案一

襯墊采用鋼板，寬度30mm，厚度6mm，坡口根部間隙4-9mm，焊接參數(shù)和探傷結(jié)果如表1：

分析：

1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于坡口根部間隙存在差異，采用半自動(dòng)小車打底焊接無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍擺動(dòng)寬度，導(dǎo)致打底焊接質(zhì)量較差，無(wú)法保焊接質(zhì)量;

2）人工打底焊接探傷不合格，發(fā)現(xiàn)缺陷深度為23-24mm，位于打底層，采用鋸床將試樣

鋸開，發(fā)現(xiàn)缺陷為未熔合，位于焊縫根部貼近筒體位置，可能是由于筒體厚度較厚，襯墊與筒體之間夾角較小，打底層焊接熔池未完全融合襯墊與筒體夾角位置，導(dǎo)致此位置未熔合。

2.2.2 方案二

襯墊采用鋼板，寬度30mm，厚度6mm，坡口根部間隙6-11mm，焊接參數(shù)和探傷結(jié)果如表2：

分析：

焊接探傷不合格，發(fā)現(xiàn)缺陷深度為22-24mm，位于打底層，采用鋸床將試樣鋸開，發(fā)現(xiàn)缺陷為未熔合，位于焊縫根部貼近筒體位置，可能是由于筒體厚度較厚，襯墊與筒體之間夾角較小，打底層焊接熔池未完全融合襯墊與筒體夾角位置，導(dǎo)致此位置未熔合，將坡口根部間隙增大的方式不可取。

2.2.3 方案三

襯墊采用鋼板，寬度30mm，厚度6mm，坡口根部間隙6-11mm，且襯墊靠近筒體位置倒C4坡口，焊接參數(shù)和探傷結(jié)果如表c：

分析：

焊接探傷合格，因此可采用坡口根部間隙6-11mm，襯墊倒角C4的方式進(jìn)行焊接，可獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。

3. 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大量試驗(yàn)研究表明，樁腿座板與筒體之間焊接可采用人工打底加半自動(dòng)小車填充蓋面的焊接方式進(jìn)行，具體焊接參數(shù)按表e，可獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。襯墊采用折彎角鋼，相對(duì)鋼板襯墊可減少矯形和加工工作量;相對(duì)全部使用人工焊接，采用人工打底加半自動(dòng)小車填充蓋面的方式，可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，提高了一次探傷合格率;兩側(cè)對(duì)稱焊接時(shí)，可將半自動(dòng)小車的參數(shù)調(diào)成完全一致，減小了焊接變形，提高了樁腿制作的尺寸精度，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒濟(jì)成.2000t自升式風(fēng)電安裝平臺(tái)樁腿、齒條施工精度控制工藝[J]設(shè)備監(jiān)理. 2018，（05）：36-39.