[发明专利]张力腿平台张力筋腱的焊接工艺

说明书

本发明公开了一种张力腿平台张力筋腱的焊接工艺方法，用于母材为张力筋腱材质为抗拉强度不小于586MPa的API 5L X70碳钢管，通过设计一种双面复合坡口，减少填充焊材的用量，降低焊材成本，采用半自动氩弧焊和机械埋弧焊组合工艺，实现母材与焊材的最优性能匹配连接和高效焊接，实现焊缝性能的均匀性及高质量，有效保证张力筋腱焊接接头的疲劳性能，通过背部焊道设计，降低管道内部焊接工作量，同时大幅提高管道内部疲劳性能，具有焊接质量高、劳动强度小、施工成本低及生产效率高的优点，尤其适用于工况恶劣，对焊缝疲劳性能要求高的张力腿平台张力筋腱的焊接，并且适用于深水浮式平台管对接或板对接疲劳节点的焊接。

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及海洋工程领域的张力腿平台张力筋腱的焊接工艺。

背景技术

张力腿平台(TLP) 因其优良运动性能、高性价比等特点, 逐渐发展成为深海油气田开发的主要平台之一，而整个TLP平台建造的重点和难点便是张力腿系统张力筋腱的焊接。目前在建的和现役的TLP全部为国外公司设计建造，国内公司尚无设计建造经验。

张力筋腱焊接接头要求具有较高的常规力学性能，其中拉伸、冲击韧性、硬度合格值都大大高于AWS D1.1和所用母材API 5L X70材料标准的要求；同时还要求具有较高的CTOD性能，合格值高达0.38；更为严格的是要求具有较高的疲劳性能，全尺寸疲劳性能试验结果需满足AWS C1曲线要求。焊接工艺研发难度极大，为发展张力腿平台，急需针对张力筋腱焊接工艺方法进行技术研发。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种张力腿平台张力筋腱的焊接工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种张力腿平台张力筋腱的焊接工艺，针对母材为张力筋腱材质为抗拉强度不小于586MPa的API 5L X70碳钢管，其包括以下步骤：

S1：设计和制作双面复合坡口；

S2：焊前准备：包括依次进行的焊接前坡口组对、坡口清理和焊前预热；

S3：焊接工序：设定焊接参数，进行焊接作业；

S4：焊缝疲劳打磨；

其中，所述焊接作业包括依次进行焊接的张力筋腱打底焊道、热焊道、填充焊道、盖面焊道和背部焊道；

所述打底焊道采用半自动氩弧焊焊接工艺，采用单层单道焊，焊接参数为：焊接电流130～150 A，焊接电压10～12 V，焊接速度40～50 mm/min，最大热输入量为2.5 KJ/mm；所述热焊道采用半自动氩弧焊焊接工艺，采用单层单道焊进行焊接，焊接参数为：焊接电流210～240 A，焊接电压12～14 V，焊接速度60～90 mm/min，最大热输入量为2.5 KJ/mm；

所述填充焊道和所述盖面焊道采用机械埋弧焊工艺，采用多层单道焊，所述填充焊道的焊接参数为：焊接电流260～500 A，焊接电压27～34 V，焊接速度350～500 mm/min，最大热输入量为2.5 KJ/mm；所述盖面焊道的焊接参数为：焊接电流400～450 A，焊接电压31～33 V，焊接速度420～500 mm/min，最大热输入量为2.0 KJ/mm；

所述背部焊道采用机械埋弧焊工艺，采用单层单道焊，焊接参数为：焊接电流450～500 A，焊接电压32～34 V，焊接速度350～400 mm/min，热输入量在2.5～3.0 KJ/mm间。