DH36钢湿法焊条多层多道焊海试结果分析.pdf

第38卷第4期
焊接学报
2 0 1 4f 4 F TRANSACTONS OE THE CHINA WELDING INSTITUTON April 20 1 7
DH36钢湿法焊条多层多道焊海试结果分析
程方杰2,刘阳',高文斌,王东坡,刘永良,许成
(1.天津大学材料科学与工程学院,天津300072:;2.天津大学天津市现代连接技术重点实验室
天津300072:3.海洋石油工程股份有限公司,天津300452
摘要:通过对潜水员焊工的培训,成功实现了不同接头形式的水下湿法手工多层多道焊,并且在渤海海域的11
22m两个水深分别进行了对接接头平焊、搭接接头横焊及立焊和形接头立焊炇船形位置焊的焊接试验.结果表
明,在两种水深的对接接头和搭接接头中都未发现夹渣、气孔及未熔合等缺陷,并且两种水深的对接接头和搭接接
头在各项力学性能指标上都满足AWSD3.6M:2010关于B数接头的要求.与11m水深的焊缝相比,22m水深的
焊鏠柱状晶区的针状铁素体减少,块状铁素体明显增多.两种水深接头的热影响区粗晶区组织差异不大,主要由板
条状马氏体组成
关键词:水下焊接;湿法焊条电弧焊;多层多道焊;海上试验
中图分类号:TG456.5文献标识码:A文章编号:0253-360X(2017)04-011-04
0
以及力学性能,课题组依托“渤中134至岐口18
1APP海底管道昑越黃骅港航道停输改造项目”,在
随着人口增长以及社会经济的发展,人类对海渤海海域的中13 WHPB平台附近进行了海上试
洋油气资源的依赖正遂年増加”.海洋资源勘探业验.作业海域的具体地理位置为东经11752'、北纬
正蓬勃发展.海洋平台是海洋油气资源开发过程中38919·试验选择11,2m两个水深,水温为21℃.
工人作业以及生活的重要场所.然而,海洋平台在
试验的接头类型包括对接接头和角接头(T形
服役过程中承受着多种随机载荷,环境非常复杂,非接头和搭接接头).试验内容为:对接接头平焊、搭
常恶劣.目前,已经有大部分临近寿命的海洋平台接接头立焊和横焊、T形接头立焊和船型位置焊.试
出现了裂纹等缺陷.行之有效的水下焊接修复技术验所选母材为DH36海洋结构钢,其化学成分(质量
正成为海洋石油工业日益増长的需求.而水下湿法分数,%)为C0.12,Mn1.54,Si0.34,S0.002,P
焊接仍然是最为常见的一种修复方法,被广泛应用0.04,Nb0.03.所选焊条为美国海军认证的Boo
于海洋工程当中2
UwCS1,其化学成分(质量分数,%)为C0.073,
在这种背景下,天津大学水下焊接课题组与中Mn0.46,Si0.31,A10.006,00.006,T0.012.母材
国海洋石油总公司合作,研究开发水下湿法焊接多与焊条的力学性能见表1.焊接电源选用 KEMPPI
层多道焊修复工艺.课题组通过对潜水员焊工的培公司生产的 MASTER2850焊机,接线方法为DCEP.
训,成功实现了不同接头形式的水下湿法手工多层焊接电流为150~180A,电压为30V,焊接速度为
多道焊,并且在渤海海域成功进行了海上试验.为
mm/S
渤海海域石油钴井平台的水下实际修复奠定了坚实
的实践基础.
表1母材DH36与焊条 Broco UW-S1的力学性能
Table 1 Mechanical properties of DH36 steel and Broco
1海试任务及设备
UW-CS-1
为了培训澘水员焊工在实际海洋环境下对多层
屈服强度抗拉强度断后伸长率
试验材料
R,/MIPA
4(%
多道焊工艺的操作技能,探究DH36钢在实际海洋
环境下不同类型接头的混法多层多道焊的工艺性能
母材DH36
收稿目期:2瓦立落場1
焊条 Broco UW-CS4
476
112
焊接学报
第38卷
372HV,已接近AWSD3.6M:20101关于B级焊缝
2海试结果与力学性能分析
硬度要求的上限值375HV.且22m水深的焊缝区
硬度比11m水深的要小
2.1对接接头外观与力学性能分析
400
图1为对接接头的宏观腐蚀图,可以看出,两种
1-11m
水深的对接接头都无气孔、夹渣、裂纹等缺陷.
焊缝
22m
300母材
母材
250
出
200
热影响一
热影响区
100
6 mm
距焊缝中心的距离Dmm
(a)1lm水深
图2盖面焊道的硬度分布
Fig 2 Hardness distribution of the cap passes
图3为对接接头焊缝的X射线无损检测形貌.
由图3可以看出,在整个焊缝长度上未发现裂纹、气
6 mm
孔、夹渣等缺陷.
(b)22m水深
图1不同水深下对接接头宏观形貌
Fig. 1 Macro picture of butt joint
表2为两种水深条件下得到的对接接头的力学
性能.由表2可知,械截而拉伸断裂位置都为忖材
焊缝强度都不低于母材强度.焊缝以及热影响区的
(a)11m
冲击吸收功平均值都大于美国标准AWSD3.6M:
2010°关于B级接头所要求的27J.但22m水深的
冲击吸收功平均值要比11m水深的低,且22m水
深的4个侧弯件中有一个出现了小于3mm的裂纹
说明随着水深的増加,焊接接头的塑性变差,但在
22m水深内仍符合标准要求.
b)22
表2对接接头力学性能
图3对接接头焊缝无损检测形貌
Table 2 Mechanical properties of butt joints
Fig 3 Nondestructive examination picture of butt joint
焊缝冲山热影响区
水深抗拉强度断裂
h/mR。/MPa位置
吸收功冲击吸收功
侧弯
2.2T形接头压断裂试验
11m水深的T形接头的宏观形貌如图4所示
11567丹材37
合格,未出现裂纹
由图4可以看出,接头焊缝致密,未发现气孔、夹渣
22548舟材29
47合格,但一个试样出裂纹等缺陷.对T形板平焊位置和船形焊位置的多
现小J3mm的裂纹层多道焊接头进行压断裂试验.图5为压断后的形
貌,可以看出在整个焊缝长度上根部熔合良好,未发
图2为两种压力条件下盖面焊道的硬度测试结现夹渣、气孔及未熔合等缺陷.
果.两种水深接头的最高硬度都出现在热影响区熔2.3搭接接头拉剪试验
合线附近,与文献[3]的结果一致,11m水深接头的
对搭接接头进行了横向和纵向拉剪试验.表3
最高硬度另v,22m水深接头的最高硬度为为得到的搭接接头抗拉强度