海洋鋼結構T、Y、K型管節點焊縫尺寸控制

張歡歡

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋鋼結構T、Y、K型管節點焊縫尺寸控制

張歡歡

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋石油平臺導管架T、Y、K型管節點焊接完成后，為了幫助焊工、焊接檢驗員和UT技術人員確定焊道的有效焊喉tW及焊角尺寸L滿足規范、WPS（焊接工藝規程）或者書面程序的要求，在組對檢驗時，通過測量T、Y、K型管節點的二面角、根部間隙和坡口角度，從而建立起一套參考標記系統。實踐證明，在焊接和檢驗過程中，借助這套參考標記系統能夠有效避免T、Y、K型管節點焊縫尺寸不足的問題。

T、Y、K型管節點；導管架和平臺；二面角測量；參考標記系統；組對外觀檢驗

0 前言

在海洋工程鋼結構領域，T、Y、K節點主要用于拉筋之間、拉筋和導管腿、拉筋和立柱的連接上。導管腿、立柱等鋼結構屬于主結構，除了要承受自身質量外，在海面及海底還要常年承受大風、浪涌、極冷極熱、機械振動甚至海嘯和地震等外力作用[1]。由于T、Y、K節點坡口開在直徑較小的管材上，受管徑空間限制，焊工無法進行背面焊接，因此坡口設計均為單面焊，焊接完成后無法從背面查看其焊接情況。因此，為了有效控制T、K、Y節點的焊縫尺寸，保證導管架的建造質量，需要在組對階段測量和記錄各種必要參數，從而為后續階段的施工和檢驗工作建立一套參考標記系統。

AWS D1.1/D1.1M[2]-2010中的圖3給出了T、K、Y節點截面形狀的要求，涉及到有效焊喉tw和焊角尺寸L的要求。可以看到，對于節點的二面角位置不同，這兩個尺寸的要求是不一樣的?？墒呛负鬅o法測量這兩個尺寸，最好的方法是在焊前組對時標記出每一個點所需的有效焊喉tw和焊角尺寸L，再將這些點連成一條線，稱為“參考線”。焊接完成后，UT人員可根據這條參考線來判斷有效焊喉tw和焊角尺寸L是否達標。

1 測量T、Y、K管節點焊接接頭區域二面角

如圖1所示，T、Y、K管節點在接頭處連接形成一條曲線，在該曲線上的任一點作一條切線，沿此切線的兩個方向作垂線，兩條垂線的夾角即為T、Y、K管節點二面角ψ。根據ψ的大小，可以將T、Y、K管節點分為圖1中的A，B，C，D四個區域。

與這四個區域相對應的二面角范圍如表1所示。在各細節區的二面角是有重疊的，這意味著接頭幾何形狀并不是從一個細節區突然變為下一個細節區，而是連續變化的。

使用二面角測量工具沿T、Y、K管節點表面依次進行測量，根據表1中的二面角區域劃分，用記號筆在接頭表面標記出這四個區域，如圖2所示。

圖1 免除評定全熔透T、Y、K管連接定義和細節選擇

表1 免除評定全熔透T、Y、K管連接詳細的二面角分區

圖2 管材T、Y、K連接全熔透坡口焊免除評定接頭細節-標準平焊截面

2 組對檢驗

組對檢驗T、Y、K管節點接頭。分別測量接頭的根部間隙R和坡口角度φ，如圖3、圖4所示。

圖3 開始接頭組對的測量（各細節區邊界已經標于支管上）

圖4 組對時的測量和標記（各細節區邊界已經標于支管上）

根部間隙和坡口角度是接頭重要的參數指標根部間隙過大，容易產生燒穿和焊瘤；根部間隙過小，焊條伸不進去，根部不易焊透。坡口角度過大，會增加焊材填充量和焊接時間，效率低下，并造成熱輸入過大，降低焊縫組織性能；坡口角度過小，則根部不易焊透，會造成接頭強度不夠[3]。根部間隙R和坡口角度φ范圍如表2、表3所示。

表2 免除評定全熔透T、Y、K管連接接頭根部間隙及坡口寬度要求

表3 免除評定全熔透T、Y、K管連接接頭坡口角度要求

C區、D區的測量和標記與A區和B區類似，略有不同。與根部間隙不同的是有一個“W”尺寸。良好的焊縫金屬必須在這個坡口寬度上開始。超出W尺寸，如深入到坡口里面，焊縫金屬（AWS圖3.8中的“背部焊道”）不需要被探測[4]，也避免了不存在焊縫金屬的情況。如果兩個構件的C區和D區的組對間隙大于等于W，焊道必然會滲透到支管的坡口面（就像A區和B區一樣）。測量這些區域最小焊喉即計算W最簡單的方法，就是拿一根一定長度的尺子，在端部做個斜切，使剩余寬度等于W。將這個工具插入坡口內，直到接觸到斜邊，就可直接讀出焊喉尺寸。

3 計算焊縫尺寸tw和L，做參考標記系統

利用表4中的公式計算焊縫尺寸tw和L。以70°二面角、支撐管壁厚tb=25 mm為例，則最小焊喉tw=tb/sin70°=25/sin70°=26.6 mm。計算出結果后，在接頭表面標記出長度。需要注意的是，該點焊接完成后，坡口被焊道覆蓋，無法在接頭內部測量此處的有效焊喉tw，因此需要標記一個參考點，該參考點距離接頭100mm，即參考點就是距離接頭根部126.6mm（26.6 mm的最小焊喉加上100 mm）的點。連接這些參考點，就形成一條關于該接頭最小焊喉尺寸的參考線。

表4 免除評定全熔透T、Y、K管連接接頭焊縫尺寸要求

4 焊道尺寸檢驗

焊接作業完成后，根據AWS D1.1/D1.1M-2010外觀檢驗接收標準[2]檢驗T、Y、K型管節點焊道截面和尺寸。結果表明，焊道外觀尺寸滿足要求。

5 結論

（1）進行組對檢驗時，需確保T、Y、K型管節點坡口角度、根部間隙和鈍邊情況滿足WPS等要求。

（2）測量 T、Y、K 型管節點 4 個區域（A、B、C、D）的二面角，做好關于所需最小焊喉和焊角尺寸的參考標記系統。

（3）本套參考標記系統為焊工、焊接檢驗員和UT技術人員能夠準確判斷T、Y、K型管節點焊縫尺寸提供了有效參考，提高了檢驗合格率。

[1]API RP2A-WSD，RecommendedPracticeforPlanning，Designingand Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design.Washington，D.C.USA[S].

[2]AWS D1.1/D1.1M，Structural Welding Code—Steel[S].

[3]管金鈺，劉錦明，花建軍，等.坡口角度對熔深的影響[J].船海工程，2013，42（2）：46-47.

[4]API RP2X，RecommendedPracticeforUltrasonicandMagnetic Examination of Offshore Structural Fabrication and Guidelines for Qualification of Technicians[S].

Weld size control of T，Y and K type round tubular joints for offshore steel structure

ZHANG Huanhuan
（Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China）

After welding the T，Y and K type round tubular joints of offshore oil platform jackets，in order to help the weld er，welding inspector and ultrasonic testing technician ascertain the effective throat(tW)and size of leg(L)and meet the requirements of specifications，welding procedure specification (WPS)and written procedures，a set of reference marking system is established by measuring the dihedral angles，root gaps and groove angles of T，Y and K type round tubular joints during assembly inspection.The practice proves that during welding and inspection，under the help of this reference marking system，the undersize of the welds on the T，Y and K type round joints can be avoided effectively.

T，Y and K type round tubular joint；jacket and platform；dihedral angle measurement；reference marks system；assembly and visual inspection

TG457

B

1001－2303（2017）06－0095-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.06.20

2017-01-16；

2017-03-17

張歡歡（1984—），男，滿族，工程師，學士，主要從事海洋采油平臺鋼結構質量控制的研究工作。E-mail：ZHH474@163.com。

本文參考文獻引用格式：張歡歡.海洋鋼結構T、Y、K型管節點焊縫尺寸控制[J].電焊機，2017，47（06）：95-97.