打樁船樁架管節點焊接研究

泰州口岸船舶有限公司 （江蘇 225300） 朱 斌 齊 偉

1.概述

由我公司承接制造的國內某公司83m架高打樁船，樁架是此項目船建造過程中的主體構件，如圖1所示。此樁架高83m，寬12m，結構凈重約310 t。

圖1 樁架

樁架結構是打樁船的主要部件，其建造質量，尤其是焊接質量好壞直接影響著整個打樁船能否正常進行工作。本船樁架結構形式為三角形桁架，采用分片建造法建造，主體結構呈倒三角形，在胎架上組裝。樁架主舷管材料由DH36鋼板卷制而成，支管材料為410II無縫管。

由于樁架結構的特殊性，焊接工藝除了要滿足對焊縫力學性能的要求外，還要適應樁架結構焊縫較集中，現場焊接位置操作難度大，裝配精度要求高的特點。為此，我們針對該項目進行了焊接工藝研究和試驗，得出了最合適的焊接工藝。

2.坡口形式

（1）主管對接坡口 按照船舶行業有關標準，通常管對接的坡口形式均為Y形，角度為60°，鈍邊1～3mm，間隙3～4mm。但對于φ950mm，每段長度達10m，壁厚達到18mm的樁架主管的對接焊縫，為減少焊接工作量及焊材消耗，提高效率，我們將坡口形式改為V形，角度40°，無鈍邊，間隙6mm，采用CO2氣體保護焊，背面貼陶瓷襯墊，單面焊雙面成形，如圖2所示。

圖2 坡口對比

（2）主管與支管焊接坡口 多為Y形、K形連接，一般都要求焊透，如圖3所示。

無論主管與支管軸線夾角大小，A、B區坡口幾乎不受影響，而C區的坡口卻受很大影響，可以分下列兩種情況：①主管與支管軸線夾角α＞30°。②主管與支管軸線夾角α＜30°。

按照CCS《材料與焊接規范2012》的標準，主管與支管軸線夾角＞30°時，C區坡口角度為α/2；假設當軸線夾角為32°時，則C區坡口角度為16°（見圖4）。從圖4中可看出，對于壁厚為18mm的支管，開坡口的長度達63mm。很顯然在實際施工中是極其困難的，對于手工開坡口則更加不現實。

圖4

當主管與支管軸線夾角＜30°時， CCS《材料與焊接規范2012》上沒有提及，通過查閱大量資料及焊接工藝試驗，我們將C區坡口形式改為圖5所示，當主管與支管軸線夾角＜40°時，都改用此形式坡口。

通過對樁架結構圖中主管與支管軸線夾角的統計發現，水平橫撐支管與主管的夾角大多都＞45°，斜撐支管與主管的夾角都＜40°，因此圖5中C區坡口在焊接試驗和實際施工中都沒有問題。

圖5

3.焊接工藝

采用CO2氣體保護焊，藥芯焊絲SQJ501，多層多道焊，控制層間溫度≤250℃。打底層特別重要，接頭處要處理好。由于焊接位置固定，對焊工操作水平要求較高，坡口間隙對打底層的反面成形影響很大，要嚴格按照焊接工藝要求執行。主管與支管的焊腳尺寸和間隙如表1所示，具體焊接參數如表2所示。

表1 主管與支管的焊腳尺寸和間隙

注意T的尺寸不包括為了使焊縫表面平順過渡到基體金屬所形成的凹陷，坡口角度和焊腳尺寸均應連續光滑的過渡到基體金屬。

表2 焊接參數

試件焊后進行了射線、超聲波探傷，探傷合格后按照CCS 《材料與焊接規范2012》的要求進行焊接接頭拉伸、彎曲、低溫沖擊、宏觀和硬度試驗，試驗結果全部合格，滿足了技術要求。

4.結語

打樁船樁架管節點焊接是樁架建造的關鍵技術之一，實際生產中合理的坡口形式是焊接質量的基礎，合理的焊接工藝更是焊縫質量的保障。我公司生產的幾艘同類型船舶，出廠后使用至今樁架未發現問題，獲得船東的高度認可及贊揚。