海工结构钢的焊接工艺要求

20.4.3　海工结构钢的焊接工艺要求

1）焊接材料

通常海洋结构使用的焊接材料都要求有相应的船级社证书，并且焊接材料的熔敷金属的力学性能及冲击韧性应能满足所焊钢材的机械性能。对用于特殊构件的焊接材料，对新购焊接材料应进行焊接试验，复查焊接接头和熔敷金属的力学性能和冲击韧性。

为了确保焊接接头的质量，海洋结构使用的焊接材料应为低氢型，对于屈服强度≥390MPa钢使用的焊接材料应为超低氢型。

焊接材料应密封包装并贮藏于相对湿度不大于45%，温度不低于15℃的干燥处。焊接材料贮藏、烘焙、领用应根据被认可的程序文件执行。

2）焊接工艺认可试验（PQR）及焊接工艺规程书（WPS）

焊接工艺认可试验和焊接工艺规程书应根据相应的船级社规范或经船检、业主认可的国际上公认的标准、规范执行，并在焊接施工前应得到船检的认可。若建造单位6年内未用此工艺从事类似结构的焊接生产，则此工艺在重新使用前应重新进行认可试验。对于海洋结构应严格按已认可的焊接工艺规程进行焊接施工。

3）焊工或焊接操作人员

焊工或焊接操作人员必须根据相应的船级社规范或国际上公认的标准、规范进行资质考试，在考试合格后，方能进行焊接工作。对于间断焊接工作超过6个月的焊工或焊接操作人员，在焊接工作开始前必须重新进行资质考试。

4）施焊条件

焊接工作应在具有防风、雨、雪的遮蔽条件下进行。施焊时的环境温度不应低于工艺认可试验所规定的最低温度。在严寒天气焊接时应采取适当的措施，焊接时在坡口两侧应加热去潮，其温度至少为5℃。

手工焊不应在焊缝以外引弧。埋弧焊应在焊件两端使用引弧板和熄弧板。

5）焊前准备

焊接前坡口及其两侧区域应除去水分、油脂、油漆、锈污及其他氧化物等。焊接前应根据焊接材料的产品说明书进行焙烘，然后贮存于保温容器中，携带至焊接地点待用。埋弧焊所用的焊剂应保持干燥，如果受潮，应重新加热烘干。

临时固定焊和定位焊应由合格的焊工施焊。所用的焊条应与正式施焊时相同。定位焊的数量应控制到最小，定位焊焊缝的厚度应不小于根部焊道的厚度，其长度不小于较厚焊件厚度的4倍或50mm（取其中小者）。定位焊的焊缝质量要求与正式施焊的焊缝要求相同。如定位焊有不允许存在的缺陷，则应消除缺陷后再进行正式施焊。

对要求全焊透的焊接接头，除确能保证焊透者外，应清根后再进行反面焊接。当使用碳弧气刨清根时，应避免在焊缝和母材上产生渗碳或过热现象。如有渗碳或过热现象，应予打磨。打磨出的槽口形状应符合焊接工艺要求。

坡口加工要和详细接头设计准确一致，焊件的装配也要按照已批准的接头形式。更正不正确的装配所采取的任何措施都要得到验船师的认可。待焊钢板间存在超过3mm的厚度差，要有斜边过渡。斜边过渡的长度不能低于4倍的厚度差。

6）焊前预热和道间温度

预热温度应根据钢结构特点、施焊环境、焊接方法、钢材牌号、化学成分、钢材焊接工艺性能、焊件的拘束度等参数及焊接工艺认可试验的结果确定。预热温度应不小于焊接认可试验的预热温度，层间温度应不大于认可的焊接工艺规程上的要求，且现场焊接时的预热温度不应大于层间温度。预热范围是在焊接点所有方向上不得小于焊件的最大厚度值，但不得小于75mm。定位焊接的预热和层间温度要求同正式焊接一致。当预热温度较高或预热温度与环境温度温差较大时，应做好防护措施以保证在整个焊接过程中焊接区的温度不低于预热温度。

7）焊接要求

海洋工程结构的对接焊缝一般应全焊透。焊缝余高部分的外形应符合要求，并应平顺地过渡到母材。对于角接焊缝如焊件间存在有允许的装配间隙，则焊缝厚度应相应增加间隙值。对重要的角接焊缝以及可能出现疲劳现象的强受力构件的角接焊缝应完全焊透。施焊时可采用交替对称焊以及坡口表面预先堆焊焊道等工艺措施，并在焊后对焊缝表面进行打磨，使其带有一定凹度的光滑的表面以提高焊缝的疲劳寿命。应采用合理的装配步骤和焊接顺序，以控制焊接变形，避免过大的残余应力和防止裂纹产生。

8）大厚度构件（厚度t＞50mm）及管节点的焊接

大厚度构件和管节点的焊接应采用低氢型焊条和合理的焊接工艺，并保证完全焊透。焊前应做好预热。焊后应做好消除应力热处理。

管节点在施焊时，不应烧穿，焊缝表面应连续、均匀，两管连接处要逐渐平顺过渡。建议采用小直径焊条进行盖面焊，以改善节点的疲劳性能。如设计要求打磨管节点焊缝，则打磨后焊缝表面曲率半径应符合设计和制造的有关规定。

9）焊后热处理

对厚度大于50mm的焊接接头和受力复杂的管节点，一般应进行焊后消除内应力的热处理。若有资料证明焊接接头具有良好的断裂韧性，则可免作焊后热处理。目前，国内一些建造方通过进行CTOD试验来达到免作焊后热处理。

一般而言焊后热处理的温度为550～620℃。保温时间按焊件最厚部位的尺寸，以每25mm保温1h来确定。加热速度要适当，以避免产生变形和裂纹。加热炉内的温差应控制在15℃范围内。保温焊件的内外表面的温差应不超过30℃。当加热温度在300℃以上时，沿对称线或对称面的温差应不超过30℃。

对较大构件个别部位可作局部消除内应力的焊后热处理。热处理时，在焊缝两侧至少等于材料厚度的3倍区域内应保持规定的温度。隔热区外缘的温度应不超过300℃。

10）缺陷修补

在修补特殊构件和主要构件的焊接缺陷时，需要编制详细的修补焊接工艺说明书。焊补前应完全消除焊缝中的缺陷，必要时可用磁粉检测或着色检测方法进行检查。当进行浅层和局部修补时，预热温度和施焊温度应比通常施焊时采用的温度高50℃，且至少100℃。为保证重要焊缝的修补质量，在修补焊缝缺陷时，其焊缝长度应不小于100mm。特殊构件上的同一部位的缺陷一般只允许修补2次。对较长的焊缝缺陷可以分段修补，以避免产生过高的内应力和裂纹。焊后经过热处理的焊接接头，修补后应再次进行热处理，在施焊过程中，如缺陷重复出现或缺陷的范围较大时，应审查焊接工艺和焊工的资格。

11）临时附件去除

海洋结构物在建造过程中所安装焊接的临时附件，严禁采用锤击方式去除，应采用切割＋打磨方式。为了避免割伤结构，应在距结构3～5mm处进行切割，然后打磨去除剩下的3～5mm高度的附件。当临时附件在特殊构件上或相关文件中有规定时，在临时附件去除后，应对构件上的临时附件焊接处用磁粉检测或着色检测方法进行检查，确保无不可接受的缺陷。