自升式平臺圓柱型樁腿焊接工藝研究

陽厚鑫

摘要：隨著國家海洋強(qiáng)國戰(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)電今年來在國內(nèi)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭[1]?；诤Ｉ巷L(fēng)電場工程的自身特點(diǎn)，一批專門用于海上風(fēng)電場施工的風(fēng)電安裝施工平臺應(yīng)運(yùn)而生。樁腿是自升式平臺最關(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)險高，因此樁腿建造技術(shù)已經(jīng)成為自升式平臺建造的核心。本文通過對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;半自動焊接小車

1. 樁腿焊接存在的問題

樁腿作為自升式平臺建造的核心，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，勢必將對整個樁腿尺寸精度產(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，從而保證整個樁腿質(zhì)量。

2. 實(shí)驗(yàn)過程

人工焊接由于個體差異存在不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致焊接質(zhì)量存在不穩(wěn)定風(fēng)險。首先考慮改為機(jī)器人焊接，經(jīng)過與多家機(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)致裝配組對結(jié)果無法滿足機(jī)器人焊接要求，經(jīng)過大量機(jī)器人焊接實(shí)驗(yàn)，探傷合格率較低，無法保證焊接質(zhì)量要求，且機(jī)器人焊接費(fèi)用極高（約1000萬）。現(xiàn)改為采用半自動焊接小車進(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，采用半自動小車打底焊接無法實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)焊槍擺動寬度，導(dǎo)致打底焊接質(zhì)量較差，無法保焊接質(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

通過大量試驗(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，相對鋼板襯墊可減少矯形和加工工作量;相對全部使用人工焊接，采用人工打底加半自動小車填充蓋面的方式，可大大降低勞動強(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)對稱焊接時，可將半自動小車的參數(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)電安裝平臺樁腿、齒條施工精度控制工藝[J]設(shè)備監(jiān)理. 2018，（05）：36-39.