打桩船桩架管节点焊接研究

泰州口岸船舶有限公司 （江苏 225300） 朱 斌 齐 伟

1.概述

由我公司承接制造的国内某公司83m架高打桩船，桩架是此项目船建造过程中的主体构件，如图1所示。此桩架高83m，宽12m，结构净重约310 t。

图1 桩架

桩架结构是打桩船的主要部件，其建造质量，尤其是焊接质量好坏直接影响着整个打桩船能否正常进行工作。本船桩架结构形式为三角形桁架，采用分片建造法建造，主体结构呈倒三角形，在胎架上组装。桩架主舷管材料由DH36钢板卷制而成，支管材料为410II无缝管。

由于桩架结构的特殊性，焊接工艺除了要满足对焊缝力学性能的要求外，还要适应桩架结构焊缝较集中，现场焊接位置操作难度大，装配精度要求高的特点。为此，我们针对该项目进行了焊接工艺研究和试验，得出了最合适的焊接工艺。

2.坡口形式

（1）主管对接坡口 按照船舶行业有关标准，通常管对接的坡口形式均为Y形，角度为60°，钝边1～3mm，间隙3～4mm。但对于φ950mm，每段长度达10m，壁厚达到18mm的桩架主管的对接焊缝，为减少焊接工作量及焊材消耗，提高效率，我们将坡口形式改为V形，角度40°，无钝边，间隙6mm，采用CO2气体保护焊，背面贴陶瓷衬垫，单面焊双面成形，如图2所示。

图2 坡口对比

（2）主管与支管焊接坡口 多为Y形、K形连接，一般都要求焊透，如图3所示。

无论主管与支管轴线夹角大小，A、B区坡口几乎不受影响，而C区的坡口却受很大影响，可以分下列两种情况：①主管与支管轴线夹角α＞30°。②主管与支管轴线夹角α＜30°。

按照CCS《材料与焊接规范2012》的标准，主管与支管轴线夹角＞30°时，C区坡口角度为α/2；假设当轴线夹角为32°时，则C区坡口角度为16°（见图4）。从图4中可看出，对于壁厚为18mm的支管，开坡口的长度达63mm。很显然在实际施工中是极其困难的，对于手工开坡口则更加不现实。

图4

当主管与支管轴线夹角＜30°时， CCS《材料与焊接规范2012》上没有提及，通过查阅大量资料及焊接工艺试验，我们将C区坡口形式改为图5所示，当主管与支管轴线夹角＜40°时，都改用此形式坡口。

通过对桩架结构图中主管与支管轴线夹角的统计发现，水平横撑支管与主管的夹角大多都＞45°，斜撑支管与主管的夹角都＜40°，因此图5中C区坡口在焊接试验和实际施工中都没有问题。

图5

3.焊接工艺

采用CO2气体保护焊，药芯焊丝SQJ501，多层多道焊，控制层间温度≤250℃。打底层特别重要，接头处要处理好。由于焊接位置固定，对焊工操作水平要求较高，坡口间隙对打底层的反面成形影响很大，要严格按照焊接工艺要求执行。主管与支管的焊脚尺寸和间隙如表1所示，具体焊接参数如表2所示。

表1 主管与支管的焊脚尺寸和间隙

注意T的尺寸不包括为了使焊缝表面平顺过渡到基体金属所形成的凹陷，坡口角度和焊脚尺寸均应连续光滑的过渡到基体金属。

表2 焊接参数

试件焊后进行了射线、超声波探伤，探伤合格后按照CCS 《材料与焊接规范2012》的要求进行焊接接头拉伸、弯曲、低温冲击、宏观和硬度试验，试验结果全部合格，满足了技术要求。

4.结语

打桩船桩架管节点焊接是桩架建造的关键技术之一，实际生产中合理的坡口形式是焊接质量的基础，合理的焊接工艺更是焊缝质量的保障。我公司生产的几艘同类型船舶，出厂后使用至今桩架未发现问题，获得船东的高度认可及赞扬。