[发明专利]一种巨型海工桩腿现场连续预热多段焊接安装的方法

说明书

本发明公开了一种巨型海工桩腿现场连续预热多段焊接安装的方法，先将海工平台移动到海上的指定位置后，利用吊机将第一节分段桩吊装并竖立固定到海工平台上的安装孔中；将第二节分段桩吊装到第一节分段桩的上端部，焊接一段，下移一段，直到桩腿的下端与海底接触。由于采用分段式现场直接焊接安装的方式，大大降低了作业成本和风险系数，解决了海工平台空间受限和吊机的选用要求过高的问题。由于本专利通过建立焊接预热数学模型，形成了焊接材料选择、焊口打底、填充、盖面、坡口制备、背部清根、消氢处理、去应力的焊接工艺。本发明方案不仅减少了焊接应力，提高了抗疲劳性能，同时解决了大尺寸多段焊接合拢变形大的难题。

技术领域

本发明涉及一种海工装备技术领域，具体是涉及一种巨型海工桩腿多段焊接的方法。

背景技术

风能作为一种取之不尽的可再生能源，越来越来越受到人们的重视，不仅在陆地上建设风力发电厂，而且开始大规模建设海上风电场。发展海上风电已是大势所趋，海上风电机组安装相对于陆上风电机组安装有较高的技术难度，是海上风电场建设的关键技术之一，针对复杂海况和天气情况，开发能够满足各种功能需求的超大型海上风电安装平台已经迫切需要。

现有的桩腿安装是将整个桩腿焊接完全后，再将整个桩腿托运并吊装到位于海面上的海工平台上的安装孔处，整个桩腿插入到海工平台的安装孔中后，开始慢慢向水下移动，直到桩腿的下端触及到海底为止。由于桩腿的直径大，并且长度达上百米，所以桩腿至少有上千吨的重量，所以这种安装方式对吊机的要求很高，必须超大型的吊机才能完成安装作业，故存在作业成本高、风险系数高的缺陷。

桩腿是平台重要的支撑部件，在进行作业时不仅要承受船体的重量，还要抵抗海风、海浪以及低温等环境应力的冲击，桩腿焊接是风电安装船中最困难的工作。

风电安装平台桩腿采用的是超高强度钢，此类材料焊缝冷裂敏感性大，并且厚度越大，冷却速度越快，热影响区易产生淬硬组织，易产生裂纹，对焊接要求较高，焊接质量难以控制。现有焊接技术中，影响焊缝质量的因素有很多，包括焊接材料、坡口形式、焊前预热与焊后热处理、焊接工艺参数，以及是否进行清根、消氢处理等，这些因素都对焊缝质量有直接的影响；同时还存在大尺寸多段焊接合拢变形大的难题。

发明专利CN102699589公布了一种风电安装船圆形桩腿预热焊接装置及其预热焊接方法，该专利方案采用内外陶瓷加热片对桩腿的内侧和外侧进行预热，以达到对超大厚板的均匀预热，提高了焊接效率与焊接质量。该方案是对现有超大厚板采用单面预热桩腿的技术方案无法达到均匀预热的目的进行的改进，仅仅针对焊前预热这单一因素，并没有考虑其他的影响因素，此方案对焊缝质量的提高有一定的局限性。

发明内容

为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种巨型海工桩腿现场连续预热多段焊接安装的方法。本方法仅需普通的吊机便可完成作业，并且安全可靠。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种巨型海工桩腿现场连续预热多段焊接安装的方法，包括以下步骤：

S1、对各节分段桩的焊接：每节分段桩是由多个金属圆筒依次串接焊接而成，相邻金属圆之间采用连续预热的焊接方法；

S2、海工平台的桩腿焊接及安装：A、海工平台移动到海上的指定位置后，利用吊机将第一节分段桩吊装到海工平台的安装孔处，并将第一节分段桩竖立固定在安装孔中；B、利用吊机将第二节分段桩吊装到海工平台的安装孔处的第一节分段桩的上端部，并使第二节分段桩与第一节分段桩对齐；C、利用焊接设备将第二节分段桩与第一节分段桩焊接在一起；D、焊接完成后，将焊接后的两个分段桩沿着海工平台的安装孔向水下移动一节分段桩长度的位移；E、重复步骤B至D,直到将各节分段桩焊接在一起，当桩腿焊接完成时，桩腿的下端与海底接触。

进一步地，所述步骤S1中，多个金属圆筒运送于海工平台上，在海工平台上进行分段桩的焊接。