海洋平臺及導管架焊接預熱施工方法

陳 陽，宮 晨，楊風艷，仝 強

（海洋石油工程（青島）有限公司 山東 青島 266520）

海洋平臺及導管架在焊接作業前通常需要對其母材進行預熱，使其達到一定的溫度方可進行焊接作業，在實際施工過程中由于其接頭的多樣性以及預熱工具特別是電加熱片的布置和固定上如果選擇不合理或是操作不規范，很容易造成預熱溫度不足進而導致焊接質量問題的出現，本文旨在介紹海洋平臺及導管架焊接預熱的常規要求及施工操作方法。

1 焊接預熱的常規要求

焊接預熱要求通常以《鋼結構焊接規范》及項目焊接工藝規程為依據，主要如下：

（1）最高預熱溫度和最高層間溫度應滿足焊接工藝規定，即：最高預熱溫度和最高層間溫度相同，最低層間溫度與最低預熱溫度相同。

（2）必須在焊接開始前保持最低預熱溫度，且焊接過程中保證最低層間溫度。

（3）通常情況下，當接頭中較厚件的母材厚度t≤38時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為20℃；當38mm＜t≤50mm時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為65℃；當t＞50mm時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為110℃。返修焊縫的最低預溫度要求比原焊縫的最低預熱溫度要求高40～50℃。

（4）焊道所有方向上不得小于焊件最大厚度值，至少75mm。

（5）對于重要節點、高拘束的構件及母材厚度超過38mm的情況，通常采用電阻加熱。

（6）焊接預熱進行過程中需要對預熱溫度進行實時檢測，避免溫度不足及過熱。

海洋平臺及導管架厚板較多，主要采用電阻（電加熱片）進行預熱，當38mm＜t≤50mm時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為65℃，優先考慮采用拷把加熱，不能滿足預熱要求時采用電阻加熱。當t＞50mm時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為110℃，采用電阻加熱。電加熱片的布置及固定要求如下：

（1）電加熱片寬度W＜300mm時，寬度方向兩端各采用一個角鐵進行固定；W＞300mm時，寬度方向兩端各采用2個角鐵進行固定。電加熱片長度300mm＜L＜900mm時，長度方向兩側各采用2個角鐵進行固定；L＞900mm時，長度方向兩側各采用3個角鐵進行固定。如圖1所示。

圖1 電加熱片固定要求

（2）電加熱片與鋼材接觸面不能緊密貼合時應根據情況增加角鐵數量。

（3）多塊加熱片同時鋪設時，間隔距離為50mm。

（4）角鐵應根據加熱片具體尺寸分別在寬度和長度方向上進行平均分布。

（5）角鐵厚度不小于3mm，寬度不小于15mm，在加熱片邊沿的固定長度不小于50mm。

（6）角鐵底部與母材采用填角焊進行連接。

2 烤把預熱的選擇及施工方法

烤把預熱通常適用范圍較小，操作相對簡單，當t≤38mm時，接頭焊縫的最低預熱溫度要求為20℃，采用拷把進行預熱，具體如下：

（1）采用拷把預熱時，應當在焊道周圍100mm范圍內持續移動，保證焊道受熱的均勻性，禁止對同一區域持續長時間加熱，加熱過程中應當先去除水汽，并對預熱溫度進行檢測，待水汽完全去除，且預熱溫度達到要求后進行焊接作業。

（2）預熱主要采用燃氣烤把進行，氧乙炔或割槍不能用來加熱。采用氣體火焰預熱應注意防止被加熱面過熱、熔化或發藍而引起材料失效。

3 電阻預熱的選擇及施工方法

海洋平臺中預熱溫度要求超過65℃要使用電阻加熱，主要的接頭形式及施工操作如下：

（1）板、梁的T形接頭，加熱片應當距離焊道200mm，以便于施工人員進行焊接作業，加熱片應當超過焊道邊沿100mm，當加熱片在板、梁上方時，除采用角鐵進行固定外，可采用鐵塊等非可燃物進行壓緊，但要保證其穩定性和安全性，見圖2。

圖2 T型接頭電加熱片布置

（2）板、梁的對接接頭，加熱片應當距離焊道200mm，以便于施工人員進行焊接作業，加熱片應當超過焊道邊沿100mm，當加熱片在板、梁上方時，除采用角鐵進行固定外，除采用角鐵進行固定外，可采用鐵塊等非可燃物進行壓緊，但要保證其穩定性和安全性，如圖3所示。

圖3 對接接頭電加熱片布置

圖4 拉筋端部電加熱片布置

（3）拉筋落在梁格或板材上，加熱片應當距離焊道200mm位置在拉筋上進行包裹，以便于施工人員進行焊接作業，并盡可能完成拉筋整個圓周方向的包裹。

導管架項目通常預熱溫度要求超過65℃需要使用電阻加熱，主要為單個拉筋與主管相交及多個拉筋與主管相交的形式，見圖5。

圖5 導管典型架接頭形式

導管架的接頭形式相對復雜，不同的接頭形式要采取不同的施工操作方法，具體如下：

（1）當拉筋與主管相交，主管內部空間允許施工時，在主管內部拉筋焊口背面布置電加熱片，加熱片應當覆蓋整個拉筋口并超出拉筋邊沿不小于100mm的距離。具體方式參見圖6。

（2）當單個拉筋與主管相交，如果主管內部無法進入，加熱片在拉筋口兩側沿導管母線方向進行敷設，加熱片應當距離焊道200mm，以便于施工人員進行焊接作業，加熱片應超過焊口區域100mm，見圖7。

圖6 主管內側電加熱片布置

圖7 拉筋接口兩側電加熱片布置

當室溫較低采用圖7形式無法達到預熱溫度的情況下，采用圖8方式在接口四周進行電加熱片的布置，見圖8。

（3）當接口處為多個拉筋，采用上述圖8布置方式無法達到預熱溫度要求時，則在圖7的基礎上，再在拉筋端部距離拉筋口200mm的位置，使用加熱片對拉筋進行覆蓋加熱，如圖9所示。

4 總結

圖8 拉筋接口四周電加熱片布置

圖9 拉筋根部電加熱片布置

規范的施工操作可以避免施工過程中由于加熱片位置、數量布置不合理，加熱片貼合不好等問題導致的預熱溫度不足問題，能夠有效的保證焊接作業正常實施，減少焊接質量問題，同時也能很大程度上減少施工用電量，降低生產成本。