1 前 言

桩腿是自升式海洋石油钻井平台的关键构件，其焊接质量将会直接影响安全稳定性能。桩腿的焊接制造属于高强钢（Q690 级）大厚板焊接范畴（其中 400ft 自升式钻井平台桩腿窗户板厚度为82.55mm），焊接制造难度大，生产效率低。传统工艺采用手工焊条电弧焊方法进行焊接制造，焊前需进行预热，采用多层多道进行焊接，产品稳定性差，返修率高，焊接周期长，劳动强度大，生产环境恶劣，生产现场如图 1.1 所示。为此，本文提出一种采用超窄间隙热丝 TIG 焊接方法实现桩腿窗户板的高效焊接制作[1‐5]。

2.1 坡口设计及装配尺寸要求

2.2 焊接工艺研究

在进行打底焊接时，以下因素会增大打底焊接的操作难度：第一，由于焊接采用超窄间隙坡口形式，坡口根部宽度为 10——12mm，焊枪宽度为 8mm，可调整空间非常小，使实际观察和调整难度增大；第二，为实现窗户板热丝 TIG 全位置焊接，由于该焊接方法的局限性，如钨极尖端与母材距离要求高（2——3mm）、焊接填充量小、热输入低，使得打底焊接往往会出现侧壁熔合不良、焊缝区组织淬硬、焊道不连续、焊缝成形差等焊接缺陷，增大了打底焊接的难度；第三，实际坡口加工状况以及现场装配状态也会增大打底焊接的操作难度；第四，由于窗户板焊接属于高强钢焊接，焊接过程中如产生预热不足或热输入过低等情况，极易产生焊接裂纹以及淬硬组织等焊接问题，因此对焊接工艺提出了很高的要求。

在进行焊道修形和焊道填充时，焊枪位于坡口中间位置，钨极摇动，摇动角度为 60°（左侧‐30°，右侧 30°），根据装配后焊缝间隙也可做相应调整。钨极行走路径如图 2.9 所示，电流采用矩形脉冲电流，中间过渡位置采用基值电流 160——180A，两侧熔融位置采用峰值电流 240——260A，焊接电压为10——14V，焊道填充时送丝速度为 850——1000mm/min。打底焊缝形貌如图 2.10 所示。

3.1 无损探伤结果

3.2 力学性能检测

上述数据表明采用的此种超窄间隙热丝 TIG 焊接方法、工艺参数合理可行，所选用的焊接材料与母材匹配良好，完全能够满足桩腿窗户板焊接性能的要求。

4 结论

焊接时间需要大约 9h。焊接填充量相当于原来的 36%，焊接效率提升 1 倍以上。

（3） 采用的此种桩腿窗户板超窄间隙热丝 TIG 焊接新工艺评定试验各项性能达标，焊接接头综合机械性能良好，为后续桩腿自动化焊接生产奠定了坚实的基础。

[1]宋立新, 潘志明. 自升式钻井船桩腿齿条板焊接工艺研究[C]. 全国钢结学术年会论文集. 2010, (10).

[3]李宁, 窦磊, 李娜. Q690高强板焊接工艺评定[J]. 科学时代. 2010,(7).

[5]李亚江, 蒋庆磊, 暴一品. 焊接热输入对Q690高强钢热影响区组织和韧性的影响[J]. 中国科技论文在线. 2011,06(2).