海洋石油平台TKY节点焊接缺陷处理方法的应用

海洋石油平台TKY节点焊接缺陷处理方法的应用

1肖飒,2伦玉国

1中海福陆重工有限公司  广东珠海  519090  2中海石油（中国）有限公司深圳分公司  广东深圳  518000

摘要：海洋石油平台在陆地建造过程中，拉筋、立柱等TKY节点的焊接质量控制至关重要，焊接缺陷也往往容易出现在这些部位。本文结合某海洋平台建造过程中出现的质量缺陷，有针对性的制定处理措施，最终达到项目质量要求。

关键词：石油平台；焊接；缺陷

1一次返修焊接质量控制措施

1.1缺陷清除

采用碳弧气刨方式去除，气刨前必须预热，预热温度参照返修工艺，预热应覆盖返修区域及其周围至少等于壁厚长度（但不小于75mm）范围。

气刨区域坡口大小参考图1。

图1气刨示意图

去除缺陷后焊道应使用机械打磨方式去除，露出金属光泽，严谨有油污锈蚀及其他杂物存在。

去除缺陷后，应采用磁粉检验或必要的超声波检验辅助，以保证缺陷完全去除。

1.2焊接返修

一次返修的焊口选用原工艺返修。

焊接时预热温度为原焊接工艺温度增加35℃，预热范围应该覆盖返修区域及其周围至少等于壁厚长度（但不小于75mm）范围。

焊接时，每层焊道要清理干净，以免产生焊接缺陷，层间温度要求控制在250℃内。

所有弧击位置应完全打磨清除，残留的凹点应与周围材料平滑过渡。弧击的焊接修复部位应打磨光滑。

返修过程中QC人员应全过程旁站。

应成立返修小组由经验丰富高水平的焊工进行返修工作，焊工必须具有焊工资质，且有较高的通过率。

1.3无损检测

返修区域应使用和检验原始焊缝相同的无损检验方法（VT、MT、UT）进行检验。无损检验应在热处理完成48小时后和14天后各进行一次，并应包括全部返修焊缝及其两侧各50mm的范围。对所有的返修操作应做明确的记录。

1.4控制措施

返修前应通知各方人员且QC需要填写返修监控检查清单，对焊口信息进行核对，确认焊材与焊工资质是否符合WPS，焊前准备是否符合要求。

对焊工进行焊接工艺宣贯。

返修过程中安排QC全程旁站并填写旁站记录表。

2二次返修焊接质量控制措施

2.1缺陷清除

通过NDT再次对缺陷位置进行确认，准确的定位并画出缺陷位置。

准备施工前应进行安全风险评估，保证施工作业安全。

开始清除缺陷前应在焊接工程师及QC指导下完成。

采用碳弧气刨方式去除，气刨前必须预热，预热温度最低145℃，预热应覆盖返修区域及其周围至少等于壁厚长度（但不小于75mm）范围。预热方法采用电加热，预热温度用测温笔或表面温度计测量，预热温度在整个去除缺陷过程中必须保持。气刨区域应至少有50°的坡口角度，且在气刨的根部应圆滑过渡倒角最小5mm，气刨沿长度标识缺陷两端各增加50mm，深度增加3-5mm，坡口深宽比≤1.气刨后应使用砂轮机打磨去除残留的渗碳层。

气刨以及打磨过程随时关注缺陷是否有去除。

采用取型规对返修焊缝进行取型，测量返修清理深度和宽度是否达到要求，去除缺陷后焊道应使用机械打磨方式去除，露出金属光泽，严禁有油污锈蚀及其他杂物存在。

去除缺陷后，应采用磁粉检验或必要的超声波检验辅助，以保证缺陷完全去除。

2.2焊接

选择天气环境良好的施工条件下进行焊接返修。

焊接返修区域周围应采取防风、防雨措施，搭设采用防风棚、防风屏式结构，至少围挡三面（迎风面及两侧），可用角钢、钢筋、脚手架等焊出支架系上防雨防火布等。

缺陷清除后，缺口部位进行补焊。

焊接时预热温度至少为145℃，预热范围应覆盖返修区域及其周围至少等于壁厚长度（但不小于75mm）范围，采用电加热、预热温度用测温笔或测温枪测量，预热温度在整个焊接过程中必须保持。

返修焊接选用底氢焊条，焊条使用前在340℃-360℃的条件下进行烘干并在此温度下保温2小时。使用保温桶装载焊条，焊接时保温桶须通电加热，保证保温桶内温度在120℃-150℃之间，且焊工一次领取焊条数量不超过4小时用量。

焊接时，每层焊道要清理干净，以免产生焊接缺陷，层间温度要求控制在250℃内。

焊接过程要注意引弧必须在坡口内进行，不得在坡口外引弧。严格按照焊接工艺参数的要求执行。焊接时采用短弧摆动，窄焊道操作，最大摆动幅度为焊条直径的3倍。

所有的弧击应完全打磨清除，残留的凹点应与周围材料平滑过渡。弧击的焊接修复部位应打磨光滑。

2.3焊缝检验

返修区域应使用和检验原始焊缝相同的无损检验方法（VT、MT、UT）进行检验。无损检验应在热处理完成48小时后和14天后各进行一次，并应包括全部返修焊缝及其两侧各50mm的范围。对所有的返修操作应做明确的记录。

3横向缺陷焊接质量控制措施

针对每道返修焊口应配备相应资质的施工作业人员，焊接工程师1名，焊工2名，QC检验员1名，无损检验员1名，电工2名，辅助人员2名，安全员1名。

3.1返修前焊缝消氢

对于已经确定的裂纹焊口在NDT定位前，应对整条焊口采用225℃±25℃保温4小时的消氢处理，之后缓慢冷却。

图2返修前消氢温度曲线

准备施工前应进行安全风险评估，保证施工作业安全。针对每道焊缝的消氢操作应同时参考详细方案执行。

通过热电偶控制加热及保温，同时QC全程旁站，使用测温枪检测辅助，热处理设备保持稳定状态。

电加热操作人员应具备丰富的电加热工作经验，选用校准后的电加热设备完成消氢作业，辅助人员应遵照电加热操作人员的指导进行施工作业。

电加热设备在使用前需得到良好的保管维护，热电偶必须经过校准且在使用期内，同时经过业主和第三方的认可。温度记录仪的校正期不超过一年，校正周期每年一次。电加热应采用K型铠装热电偶，热电偶固定采用磁吸式。至少使用2条温度记录仪来记录加热工件的温度。

电加热过程中需要对加热工件每15分钟使用测温枪测量，确保电加热过程温度保持稳定，避免出现过热的情况。电加热摆放参照每道焊口详细方案，后热操作开始之前需提前确认电加热摆放，并得到业主批准。

电加热施工应充分考虑到支管防雨措施，避免雨水沿支管流入加热片。

3.2缺陷定位与裂纹清除

为了便于裂纹位置跟踪，在返修前，无损检验人员应再次对裂纹位置进行准确定位，标出每个裂纹的位置，并在旁边标注可准确定位裂纹位置的X值、Y值、裂纹深度Z值和裂纹长度L值。

根据无损检验结果，完成每道焊缝的缺陷定位示意图，用于指导缺陷清除工作。

焊缝或母材上裂纹的清除和返修应得到业主的确认。

涉及到裂纹清除和返修焊接的相关工作需要质量人员进行旁站。

碳弧气刨前的预热温度不低于气刨后焊接采用的WPS中规定的预热温度。

凹坑或表面裂纹应打磨清除，深度裂纹应使用气刨清除，坡口和毛边应

打磨光滑去除渗碳层和铁锈。所有的气刨后都应使用砂轮去除残留的碳层。

焊接裂纹清除应由距裂纹末端最少2寸（50mm）处开始，向内清除到裂纹中心，然后同样的过程从裂纹另一端开始直至裂纹完全被清除。裂纹清除后末端应为锥形，最小锥度为3：1.坡口最小角度不小于50°气刨形成的坡口底部圆弧最小半径为5mm，深度/宽度应小于等于1，如下图：

图3返修坡口示意图

外观检验人员应确认缺陷位置气刨/打磨的深度超过缺陷深度，并出具外观检验合格报告。气刨及打磨过程随时关注缺陷是否有去除。

使用适当的无损检测（MT/PT）对缺陷去除处进行检验，以确认缺陷完全去除。

采用取型规对返修焊缝进行取型，去除缺陷后焊道应使用机械打磨方式去除，露出金属光泽，严禁有油污锈蚀及其他杂物存在。

针对每道焊缝的裂纹去除操作应参照详细方案执行。

3.3返修

返修应指派经验丰富的焊工进行焊接操作，焊接作业前应提前练习，适应焊条的适应性，保证返修质量。选择天气环境良好的施工条件下进行焊接返修，返修工作应可能在白天完成。

焊接返修区域周围应采取防风、防雨措施，搭设采用防风棚、防风屏式结构，至少围挡三面（迎风面及两侧），可用角钢、钢筋、脚手架等焊出支架系上防雨防火布等。

返修焊接时应选用底氢焊接方法辅以适当的预热，预热应尽量采用电加热方式进行，预热温度最低为145℃，层间温度不超过WPS规定的最大层间温度。预热范围应覆盖返修区域及其周围至少等于壁厚长度（但不小于75mm）范围，并保持至返修完成。

返修焊接选用底氢焊条，焊条使用前在340℃-360℃的条件下进行烘干并在此温度下保温2小时。为了避免已烘干的焊条返潮，焊条需运送至120℃-140℃的保温烘箱内，使用保温桶装载焊条，焊接时保温桶须通电加热，保证保温桶内温度在75℃左右，且焊工一次领取焊条数量不超过4小时用量。

引弧必须在坡口内进行，不得在坡口外引弧。严格按照焊接工艺参数的要求执行。焊接时采用短弧摆动，窄焊道操作，最大摆动幅度为焊条直径的3倍。

焊接时，每层焊道要清理干净，以免产生焊接缺陷，层间温度要求控制在250℃内。

每一道焊缝返修，一次返修完成，避免焊接中断。相邻返修焊缝可清理成一处补焊焊道，避免造成应力集中。

返修焊接时尽可能采用排焊，可排可不排的一定要排焊，避免单道大热输入焊接。排焊顺序要合理，每层焊道起弧收弧位置应错开，避免接头重叠导致应力集中，每层焊道的排序应从底板处向侧板的坡口处排焊，减少横向焊接收缩残余应力。针对每道返修焊接，应制定独立的焊道排序方案。

图4返修焊道排布图

3.4返修焊接后消氢

返修焊接后，将返修焊道加热到225℃±25℃并保温4小时后空冷，加快焊缝及热影响区中氢的逸出，避免延迟裂纹的产生。

3.5无损检测

返修焊缝应使用和检验原始焊缝相同的无损检验方法进行检验。返修完成48小时后进行整口无损检验。

为避免自由状态下杆件晃动导致外载荷应力造成的延迟裂纹，因此，在解除自由状态一周后再进行最终NDT检验。

对所有的返修操作应做明确的记录。返修记录包括但不限于以下信息：返修部件类型、母材种类、母材炉号、缺陷尺寸、类型、位置、修复控制程序、适用的WPS、焊材、焊接参数、无损检测方法和结果。

结束语

焊接质量对于海洋平台建造至关重要，出现焊接缺陷后对于如何进行处理，处理结果如何成为人们关注的重点。本文对于焊接一次返修、二次返修、横向缺陷的质量问题处理措施进行总结，为类似项目提供经验借鉴。

参考文献

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