專利名稱：海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝及其專用工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋鉆井平臺樁腿主旋管加工工藝，還涉及一種實現(xiàn)海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝的專用工裝。
背景技術(shù)：
隨著海洋開發(fā)步伐的加快，海洋工程裝備業(yè)的發(fā)展前景越來越廣闊。在海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)中，鉆井平臺的技術(shù)水平最高，其海洋平臺樁腿主旋管是自升式海洋鉆井平臺的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)如圖1、2、3所示，主要包括中部的齒條I以及齒條I兩側(cè)的半圓形弦管2，弦管2與齒條I焊接固定，產(chǎn)品具有承受載荷大、尺寸精度要求高、焊接難度大的特點，制造困難。目前國內(nèi)傳統(tǒng)的樁腿主旋管在制造時，弦管與齒條焊接大多數(shù)采用手工焊條電弧焊，存在焊接效率低，焊工勞動強度大、技術(shù)要求高，焊接精度難以控制，工作環(huán)境差，生產(chǎn)成本聞等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)效率高、成本低且質(zhì)量符合技術(shù)要求的海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝，還提供一種實現(xiàn)該自動焊接工藝的專用工裝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝，其創(chuàng)新點在于所述工藝步驟為一次預(yù)熱將待焊接的齒條、弦管放置到電爐內(nèi)預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透；一次焊接通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接；一次焊后處理對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序；二次預(yù)熱將經(jīng)過打底焊的齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透；二次焊接采用自動埋弧焊對重新預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫；熱處理焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度 230-300°C，時間 120-200min。進一步的,所述一次焊接工序中，焊接溫度150-230°C,焊接速度400-460mm/min。進一步的，所述二次焊接工序中，焊接溫度150-230°C，焊接速度350-550mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C。一種實現(xiàn)上述海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝的專用工裝，其創(chuàng)新點在于包括一對垂直方向且對稱設(shè)置的夾緊板，所述夾緊板的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有剛好可與 弦管嵌合的凹弧形槽，夾緊板的上、下端分別設(shè)置有上連接板和下連接板，在上、下連接板上沿水平方向設(shè)置有兩個或以上的螺栓連接孔，兩夾緊板對應(yīng)的上連接板之間以及對應(yīng)的下連接板之間可分別通過螺栓組連接固定。
本發(fā)明的優(yōu)點在于通過數(shù)次預(yù)熱、焊接相結(jié)合的方式，并通過合理的焊接溫度、速度控制實現(xiàn)海洋鉆井平臺樁腿主旋管的制作，其核心參數(shù)拱度< 2. 5_，垂直度< 2_之間，扭曲< O. 25°，焊接質(zhì)量、焊接變形控制以及焊后尺寸精度均滿足設(shè)計要求，使得生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量大大提高，解決了傳 統(tǒng)制作工藝勞動強度大，產(chǎn)品合格率低、作業(yè)環(huán)境差、焊料利用率低等問題，為自升式鉆井平臺樁腿主旋管的生產(chǎn)提供了一種有效、實用的生產(chǎn)制作方式。


圖I為海洋平臺樁腿主旋管主視圖。圖2為海洋平臺樁腿主旋管俯視圖。圖3為海洋平臺樁腿主旋管剖視圖。圖4為本發(fā)明中海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝用專用工裝主視圖。圖5為本發(fā)明中海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝用專用工裝俯視圖。圖6為圖4中沿A-A線剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明具體工藝步驟為
a)一次預(yù)熱將待焊接的齒條I、弦管2放置到電爐內(nèi)預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透；
b)一次焊接通過專用工裝將齒條I及兩側(cè)的弦管2定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接，具體的雙人同時焊接齒條I頂部與兩側(cè)弦管2上端之間的兩道焊縫，再翻轉(zhuǎn)180度焊接另兩道焊縫；焊接溫度150-230°C，焊接速度400-460mm/min ；
該步驟中，該專用工裝如圖4、5、6所示，包括一對垂直方向且對稱設(shè)置的夾緊板3，夾緊板3的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有剛好可與弦管2嵌合的凹弧形槽，夾緊板3的上、下端分別設(shè)置有上連接板4和下連接板5，在上連接板4、下連接板5上沿水平方向設(shè)置有兩個或以上的螺栓連接孔，兩夾緊板3對應(yīng)的上連接板4之間通過螺栓6連接，對應(yīng)的下連接板5之間通過螺栓7連接，從而由夾緊板3將齒條I和弦管2夾緊固定，實現(xiàn)定位；
c)一次焊后處理對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序；
d)二次預(yù)熱將經(jīng)過打底焊的齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透；
e)二次焊接采用自動埋弧焊對重新預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫；在二次焊接中，具體的先由兩臺焊機焊接上端的兩道焊縫，根據(jù)下端溫度情況，上面兩道焊縫在焊接一定道數(shù)后，再翻身焊接另外兩條焊縫；如此循環(huán)往復(fù)，直至完成焊接，焊接過程中如出現(xiàn)溫度低于規(guī)定的層間溫度，必須重新加熱。焊接溫度150-230°C，焊接速度350-550mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C ；
f) 熱處理焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度230-300°C，時間120_200min。采用上述方法進行焊接的實施例
實施例I :焊接齒條厚度127mm，弦管壁厚38mm的樁腿主旋管。將待焊接的齒條、弦管放置到電爐內(nèi)進行一次預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-200°C，整體熱透。然后通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接，焊接溫度150-230°C，焊接速度430-456mm/min。對打底焊縫進行
適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序。齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新進行二次預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-20(TC，整體熱透。然后進行二次焊接，采用自動埋弧焊對二次預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫，焊接溫度150-230 V，焊接速度470-550mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C。焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度230-300°C，時間120-200min。制得的樁腿主旋管經(jīng)檢驗，其核心參數(shù)拱度彡2. 3mm，垂直度彡1mm，扭曲(O. 22°。實施例2 :焊接齒條厚度152. 4mm,弦管壁厚38_的樁腿主旋管。將待焊接的齒條、弦管放置到電爐內(nèi)進行一次預(yù)熱，預(yù)熱溫度170-230°C，整體熱透。然后通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接，焊接溫度150-230°C，焊接速度420-440mm/min。對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序。齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新進行二次預(yù)熱，預(yù)熱溫度170-230°C，整體熱透。然后進行二次焊接，采用自動埋弧焊對二次預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫，焊接溫度150-230°C，焊接速度430-490mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C。焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度230-300°C，時間120-200min。制得的樁腿主旋管經(jīng)檢驗，其核心參數(shù)拱度< 2. 2mm，垂直度< I. 3mm，扭曲(O. 23°。實施例3 :焊接齒條厚度177. 8mm,弦管壁厚68_93mm的樁腿主旋管。將待焊接的齒條、弦管放置到電爐內(nèi)進行一次預(yù)熱，預(yù)熱溫度180-250°C，整體熱透。然后通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接，焊接溫度150-230°C，焊接速度400-430mm/min。對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序。齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新進行二次預(yù)熱，預(yù)熱溫度180-250°C，整體熱透。然后進行二次焊接，采用自動埋弧焊對二次預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫，焊接溫度150-230°C，焊接速度350-420mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C。焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度230-300°C，時間120-200min。制得的樁腿主旋管經(jīng)檢驗，其核心參數(shù)拱度彡2. 5mm，垂直度彡2mm，扭曲(O. 25°。
權(quán)利要求
1.一種海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝，其特征在于所述工藝步驟為 a)一次預(yù)熱將待焊接的齒條、弦管放置到電爐內(nèi)預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透； b)一次焊接通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位，采用藥芯焊絲氣體保護焊進行打底焊，采用雙人對稱同向焊接； c)一次焊后處理對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷，探傷合格后進入下道工序； d)二次預(yù)熱將經(jīng)過打底焊的齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新預(yù)熱，預(yù)熱溫度150-250°C，整體熱透； e)二次焊接采用自動埋弧焊對重新預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面，焊接時，采用兩臺埋弧焊機對稱同步焊接齒條及兩側(cè)弦管之間的焊縫； f)熱處理焊接完成后立即進爐進行消氫熱處理，加熱溫度230-300°C，時間120_200mino
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝，其特征在于所述一次焊接工序中，焊接溫度150-230°C,焊接速度400-460mm/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝，其特征在于所述二次焊接工序中，焊接溫度150-230°C，焊接速度350-550mm/min，焊接過程中控制層間溫度在150-230°C。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I所述海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝的專用工裝，其特征在于包括一對垂直方向且對稱設(shè)置的夾緊板，所述夾緊板的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有剛好可與弦管嵌合的凹弧形槽，夾緊板的上、下端分別設(shè)置有上連接板和下連接板，在上、下連接板上沿水平方向設(shè)置有兩個或以上的螺栓連接孔，兩夾緊板對應(yīng)的上連接板之間以及對應(yīng)的下連接板之間可分別通過螺栓組連接固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海洋鉆井平臺樁腿主旋管整體加熱自動焊接工藝及其專用工裝，工藝步驟為一次預(yù)熱后通過專用工裝將齒條及兩側(cè)的弦管定位并打底焊；一次焊后處理對打底焊縫進行適當打磨，打磨后進行熱磁粉探傷；二次預(yù)熱將經(jīng)過打底焊的齒條、弦管置于電爐內(nèi)重新預(yù)熱；二次焊接采用自動埋弧焊對重新預(yù)熱后的齒條、弦管進行填充、蓋面；最后熱處理。通過數(shù)次預(yù)熱、焊接相結(jié)合的方式，并通過合理的焊接溫度、速度控制實現(xiàn)海洋鉆井平臺樁腿主旋管的制作，焊接質(zhì)量、焊接變形控制以及焊后尺寸精度均滿足設(shè)計要求，使得生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量大大提高，為自升式鉆井平臺樁腿主旋管的生產(chǎn)提供了一種有效、實用的生產(chǎn)制作方式。
文檔編號B23K9/16GK102699494SQ20121022765
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者任志華, 史偉民, 宋冰 申請人:上海振華重工集團(南通)傳動機械有限公司