如何处理海洋平台节点处焊缝过近问题的建议

2020-06-11 208 上传者：管理员

摘要：焊缝重合和焊缝过近容易导致热影响区重合,使被覆盖区域受热增加,对于有热裂纹倾向的钢材容易造成金属晶粒组织发生变化,从而产生应力集中,致使材料性能变差,产生裂纹,结构破坏。根据现场众多工程实际案例,简单介绍海洋平台结构节点处焊缝重合及过近的主要形式,以及此类问题的常规处理方法,最后对如何规避此类问题提出了一些建议。

关键词：
复杂节点
应力集中
海洋工程
焊缝过近
焊缝重合
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随着海洋工程技术的快速发展,海上钻采平台的吨位从千级、万吨级发展到现在的数万吨级。平台吨位增加的同时,结构形式变得越来越复杂。节点处杆件密集,立柱、环板、箱型梁、组合梁、次梁、加强筋板等结构杆件相互交错集中,同类杆件之间、不同类杆件之间、不同专业的构件之间相交处焊缝较多。在众多焊缝交汇处,不可避免会经常出现焊缝过近甚至重合,造成相应结构整体性能变差,给现场施工及检验人员带来诸多不便,也对项目施工质量有一定影响。

1、概述

本文依据众多现场实际案例以及与设计、业主等各方沟通意见,简单介绍了几种焊缝重合或焊缝过近的形式以及常规处理方法,为后期项目提供参考指导,以避免出现同类问题。

2、焊缝重合或过近形式

焊缝重合或过近主要有以下几种形式。

(1)甲板片上H型钢翼缘板与立柱环缝重合或过近,如图1所示。

图1型钢翼缘板与立柱环缝重合

(2)甲板片上H型钢翼缘板、腹板与组合梁翼缘板、腹板对接缝重合或过近,如图2所示。

(3)加强筋板与组合梁对接焊缝重合或过近,如图3所示。

(4)同一立柱有多个拉筋交汇,拉筋脚印间距过小导致焊缝过近,如图4所示。

(5)加强筋板之间距离过近,导致空间不足无法焊接,或者无法进行背部清根等焊后处理,如图5所示。

图2型钢腹板与组合梁腹板重合

图3筋板与组合梁拼缝过近

图4拉筋脚印间距过近

(6)槽钢与组合梁腹板对接焊缝过近,组合梁腹板的焊缝与槽钢背侧中心线距离是13.5mm,如图6所示。

(7)管内十字筋板与管纵缝重合问题,如图7所示。

(8)管段对接口处纵缝重合问题,如图8所示。

图5筋板间距过近

图6槽钢与组合梁腹板焊缝过近

图7管内十字筋板与管纵缝重合

图8管纵缝重合

对于焊缝重合或过近主要有以下几种处理方法。

(1)对于甲板片上H型钢翼缘板与立柱环缝重合或过近的形式,可采用将H型钢的翼缘进行削斜处理,见图9。

图9削斜处理

(2)对于H型钢梁翼缘板与组合梁翼缘板对接缝、H型钢腹板与组合梁腹板对接缝重合或过近的形式,在与设计沟通的基础上,在满足设计要求的前提下,可将H型钢向左右移动50～100mm来避开焊缝重合,见图10。

图10移动杆件

(3)对于H型钢与组合梁对接缝重合或过近、H型钢不能移动的情况下,在与设计、业主沟通的基础上,在满足设计要求的前提下,可以通过加横梁处理,见图11。

图11增加横梁

(4)对于立柱上多个拉筋交汇造成的脚印焊缝过近问题,在与设计、业主沟通基础上,在满足设计要求的前提下,可以考虑保主结构杆件,将次结构杆件做偏心处理。

(5)对于狭窄空间内的焊接问题,通过调整焊接顺序等现场措施无法解决的情况下,通常与设计、业主沟通降低焊接要求(如改双面坡口为单面坡口,改全熔透为半熔透)、降低检验要求等措施来满足现场施工。

(6)对于槽钢、角钢、栏杆等次要附件与立柱、拉筋、组合梁腹板对接缝过近时,通过与设计、业主沟通,可维持原状。

(7)对于管内十字筋板与管纵缝重合的问题,可通过将与纵缝重合的筋板取消,同时沿轴线对称增加两块筋板,筋板中心线与下方支撑腹板中心线一致的方法解决,见图12。

图12增加杆件

(8)对于一些重要结构节点的焊缝重合或过近问题,无法通过移动杆件来解决。例如,管段对接口处的纵缝重合或太近,在设计同意的前提下可按疲劳节点打磨处理,进行焊后热处理等方式释放应力,同时进行硬度测试,并在结构件服役的各个时期(装船前、拖拉装船过程中、上船后、离码头前、运输途中、浮托前)对这些焊缝进行检验控制。

除上述类型外,还有主结构与附件结构之间、结构专业与其他专业之间的焊缝重合或过近形式,如立柱、组合梁、型钢等主结构与梯子、栏杆、格栅等附件之间,结构杆件与管线、电缆托架、仪表支架、舾装龙骨等构件之间。这些焊缝重合和过近的处理,通常是各专业与设计、业主沟通,按结构形式及杆件的重要性、方便性等因素进行综合考虑并进行相应修改。

3、结语

在海洋固定平台建造过程中,针对项目进行中出现的焊缝重合或过近问题,可通过采取以下建议、措施来达到减少和避免的目的。

(1)加强设计图纸质量的管理,在设计阶段常做碰撞检查,避免结构之间、各专业之间的碰撞,减少焊缝重合或过近。

(2)设计人员应结合现场实际情况,提前考虑复杂节点处筋板等结构的定位间距、现场施工空间,避免出现焊接困难、焊缝过近等实际问题。

(3)加工设计人员应做好图纸审核工作,对设计图纸有问题的地方及时进行设计沟通,将问题解决在文件下发现场前。

(4)加工设计人员做技术文件时,在对立柱、拉筋、组合梁等结构进行断缝时,要充分考虑断缝位置处其他杆件是否有重合或过近现象,提前规避此类现场问题。

(5)各专业技术人员要加强沟通,重视界面处的构件,以此防止碰撞及重合问题。

总之,项目中出现的焊缝重合或过近问题需要设计等各方共同努力才能减少和规避。

参考文献：

[1]海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法-工作应力法[EB/OL].[2020-01-20].

[2]API海上结构标准化委员会.APISPEC2B-2001结构钢管制造技术规范[EB/OL].[2020-01-20].

[3]ANSI.AWSD1.1/D1.1M-2015钢结构焊接规范[EB/OL].[2020-01-20].