L780自升式鉆井平臺是大連船舶重工承接的為中國石油集團海洋工程有限公司建造的海洋工程產(chǎn)品。同時(shí)入級CCS利ABS。該產(chǎn)品主要用來(lái)滿(mǎn)足海上石油和天然氣勘探、開(kāi)采工程等作業(yè)的需要。自升式鉆井平臺焊接結構中，樁腿齒條的焊接結構有其自身顯著(zhù)的特點(diǎn)，在焊接建造方面存在著(zhù)鋼板厚度大、強度級別高、焊后精度要求高等特點(diǎn)。
針對這些特點(diǎn)，我們對L780鉆井平臺的樁腿齒條焊接進(jìn)行了試驗研究，根據該產(chǎn)品的結構特殊性，查閱分析相關(guān)的數據資料，進(jìn)行一系列的焊接試驗，最終制定合格的焊接工藝并得到船級社認可，確保了產(chǎn)品建造的順利進(jìn)行并保證其焊接建造質(zhì)量。
1.材料分析L780自升式鉆井平臺的樁腿齒條材料為ASTM A514 GR.Q，厚度為127mm和154mm兩種規格。在公司各型產(chǎn)品的建造中，該材料的焊接尚屬首次，因此沒(méi)有先前經(jīng)驗可以借鑒。在齒條材料供貨階段與業(yè)主的談判過(guò)程中，曾交流過(guò)與其相關(guān)的焊接工藝，供貨商也提供給了船廠(chǎng)供參考的焊接工藝，經(jīng)過(guò)我們的分析，該工藝不適合船廠(chǎng)的焊接施工，為此船廠(chǎng)必須自主開(kāi)發(fā)出適合于船廠(chǎng)實(shí)際的焊接工藝，確保海洋工程產(chǎn)品的順利建造。
樁腿齒條材料調質(zhì)鋼ASTMA514GR．Q，屈服極限為690MPa，抗拉強度為770/931MPa，縱向沖擊要求在-40℃時(shí)不低于34J。美國材料實(shí)驗協(xié)會(huì )對A514的規定如表1所示。
由表1可以看出，該齒條材料的性能要求要比傳統意義的A514材料高出許多，因此，在焊
材選配及試驗參數的調節過(guò)程中不可能按部就班，必須重新設計新的滿(mǎn)足設計要求的參數。
2.焊接方法及接頭設計根據船廠(chǎng)的實(shí)際情況，本產(chǎn)品樁腿齒條的焊接方法確定為手工電弧焊。焊接接頭坡口型式的設計要以其選擇的焊接方法為依據。本齒條的厚度有127mm和154mm兩種規格，焊接建造階段分為胎上組立（立焊位置，3G）階段、構件預合攏（橫焊位置，2G）階段及船塢合攏（橫焊位置，2G）階段。同時(shí)，根據ABS、CCS船級社規范對焊接接頭的設計要求以及齒條材料的來(lái)料精度要求，最終與結構設計部門(mén)確定如下的焊接接頭坡口地式，圖1為橫焊位置（2G）階段，圖2為立焊位置（3G）階段。
3.焊接材料的選擇根據AWS D1.1鋼結構規范、ABS和CCS海洋工程規范，結合本產(chǎn)品的建造特點(diǎn)，該齒條ASTM A514改良型材料的手工電弧焊條選擇為如表2所示的材料。上述材料經(jīng)過(guò)熔敷金屬試驗，滿(mǎn)足技術(shù)規格書(shū)的要求
4.預熱的要求對于本產(chǎn)品齒條的焊接，合適的預熱溫度能夠大大提高焊接接頭的抗裂性，防止冷裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)降低熱影響區組織的硬度，并提高其低溫沖擊韌性。預熱能降低馬氏體轉變時(shí)的冷卻速度，通過(guò)馬氏體的自回火作用來(lái)提高抗裂性能。但是預熱溫度是要嚴格控制的。預熱溫度過(guò)低達不到預期的效果。當預熱溫度過(guò)高時(shí)，不僅對防止冷裂沒(méi)有必要，而相反會(huì )使800℃～500℃的冷卻速度低于出現脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區出現明顯的脆化。選擇適當的加熱溫度，焊接時(shí)保持合適的層間溫度，焊后采取后熱、緩冷等措施進(jìn)行后熱處理，不僅能消除部分焊接殘余應力，而且有利于擴散氫的排除，從而使焊接接頭的低溫沖擊韌性得到提高。通過(guò)大量的分析和試驗，在本試驗中最后確定焊前預熱溫度為≥120℃，控制層間溫度在適當范圍，焊后進(jìn)行后熱處理，保溫時(shí)間2小時(shí)。
5.焊接工藝認可試驗及編制焊接工藝規程按照ABS和CCS海洋工程規范，采用上述焊接方法和焊接材料，在焊接試驗室進(jìn)行了焊接工藝評定試驗。焊后的試驗板焊縫成型良好，符合焊縫外現質(zhì)量評定標準。焊縫的無(wú)損探傷檢驗（NDT）完全合格。焊縫試樣的機械性能試驗，包括拉伸試驗、彎曲試驗和沖擊試驗等，其結果完全滿(mǎn)足規范要求，獲得了ABS和CCS的認可。
焊接評定試驗是制定焊接工藝的依據，根據焊接試驗結果及現場(chǎng)施工條件，制定了焊接工藝規程，并同樣獲得了ABS和CCS船級社的認可，該工藝可作為實(shí)用指導文件用于L780海洋鉆井平臺ASTM A514改良型材料的樁腿齒條的焊接建造。表3為ASTM A514GR.Q厚度（127mm）的焊接工藝參數，以橫焊（2G）為例。
6.結束語(yǔ)經(jīng)過(guò)L780自升式鉆井平臺的樁腿齒條部分的順利焊接建造，充分證實(shí)了我們的焊接工藝規程的可靠性。整個(gè)工程進(jìn)展順利，齒條的焊接成型美觀(guān)，各項指標均達到船東船檢的求。該工藝為我公司海洋工程產(chǎn)品的成功建造打下堅實(shí)的焊接技術(shù)基礎，也提升了公司在海洋工程建造市場(chǎng)上的競爭力。
