角焊缝充气试验在自升式钻井平台上的应用

(渤海装备公司研究院 海工装备分院,辽宁 盘锦 124010)

作为预密性试验主要方法之一的角焊缝充气试验，是把传统造船模式中在船坞、码头阶段进行的船体舱室密性试验中的部分试验提前到分段制作、中组阶段进行，把原来对舱室密性的整体检查转变为对舱室各条角焊缝的密性检查，化整为零[1]，从而达到施工工位前移、减少分段涂装破坏面积、提高生产效率、改善施工条件的目的，为提高平台分段涂装完整性创造了良好的基础。同时工作前移，也缩短了船台周期[2]，客观上满足了《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准》(PSPC标准)的要求[3]。由于海洋平台所使用的材料、结构形式及建造工艺在很多方面与船舶相似，因此适合船舶建造的工艺及试验的方法也适用于海洋平台。在某型自升式钻井平台的设计建造中，采用角焊缝充气试验来检查钻井平台舱室密性获得了预期效益。

1 设计要求

角焊缝充气试验是预密性试验中采用主要的方法。为了确保试验顺利进行，对平台图纸设计、分段施工提出了更高的要求。其中对设计的具体要求如下。

1)双面填角焊水密构件厚度应不小于8 mm，以保证角焊缝气道畅通。

2)深熔焊水密构件，坡口留根应不小于8 mm，见图1。

图1 深熔焊水密构件坡口留根要求

3)倾斜安装的水密构件设计时要消除自然坡口，确保下料时水密构件坡口正确。

4)为保证水密构件边缘质量，避免现场手工切割，设计时其边缘不得加设装配余量。

5)水密构件穿越孔、水密补板的切角a×a应比骨材贯穿件的焊角高度k大1 mm。水密补板不允许有反面坡口，见图2。

图2 水密构件及补板切角及坡口示意

6)生产设计进行结构三维建模时水密构件角焊缝应留出1mm焊缝间隙，以便在数切下料后施工时保证构件角接焊缝有一定宽度间隙。

7)设计时，角焊缝两端各设一个截止孔或止漏焊段。

8)密性块材质应和水密构件材质一致。

2 装配和焊接要求

2.1 装配要求

1)角接焊缝间隙留1～3mm，并且间隙均匀。

2)垂直安装的水密构件垂直度为90°±3°，倾斜安装的水密构件角度控制在α±3°之内(α为安装角度)。

3)水密构件位置处底板上的对接焊缝余高要磨平，以保证角接焊缝间隙在要求的范围内。

4)角焊缝处底板要保持清洁。

5)密性块装配好后，应立刻用胶带将其上的眼孔封好，便于后期试验时连接压力表或压缩空气管。

6)水密构件为深熔焊时，密性块装配在构件未开坡口的一面；若水密构件为双面坡口，则密性块装在水密构件同一侧即可，但试验结束后，应将密性块拆除，未焊处补焊，并做密性试验。

2.2 焊接要求

1)采用小电流焊接，严禁假焊，在焊缝塞内填杂物，保证焊缝气道的畅通。

2)水密构件装配前，水密构件处200mm范围内骨材角焊缝应焊接完毕并达到规定的焊角高度。

3)由于数控切割存在自然坡口，定位焊应尽量在缝隙小的一侧进行。

4)水密补板和密性块与水密舱壁搭接重叠位置处，水密舱壁接焊缝不得进行定位焊。

3 试验

角焊缝充气试验要在完成平台结构的焊接、矫正工作后进行。试验前，检查需要做角焊缝密性试验焊缝两端的截止孔或止漏焊段的密性，确保试验的顺利进行。将试验用的压缩气管、压力表、控制阀、压缩空气瓶连接好。以设计部门设计的《平台分段预密性试验图》中对角焊缝充气试验的相关要求为依据，按下列步骤进行试验。

1)开启控制阀，将压缩空气注入角焊缝根部间隙中，当压力表上指针达到0.015MPa时，关闭控制阀，保持15min。

2)检查压力表指针是否有下降，如在静压15min后压力有明显下降，则检查连接接头，并寻找压力下降的原因。如压力没有下降，可在角焊缝表面涂5%肥皂液，检查角焊缝表面是否有翻泡现象，如无气泡产生，则认为角焊缝密性符合规定标准。

3)试验中，如发现角焊缝存在渗漏的地方，用粉笔做出标识，待压力排空后进行修补，焊缝修补长度应不小于50mm，修补焊缝后重新对修补区域进行试验直到其密性符合规定标准。

4)试验完工后，如果角焊缝是双面填角焊，密性块上的眼孔必须用电焊填满并做着色试验检查眼孔处焊接密性；如果角焊缝是深熔焊，则把将密性块切除，将水密构件角焊缝未焊处焊好并进行密性检查。

4 问题及解决方法

1)角焊缝内部出现锈蚀现象。角焊缝内部形成铁锈的原因主要有两种。

①由高温潮湿的环境引起的。在高温潮湿环境下施工，很容易在焊缝内部产生铁锈，给试验造成很大的困难，这种情况改用抽真空试验来代替角焊缝充气试验。

②结构装配完后等待焊接时间过长造成的。针对这种情况，生产部门应该在装配完成后尽快焊接避免铁锈形成。

2)角焊缝存在较多的焊透现象。角焊缝多个部位出现焊透的现象，原因有两种。

①角接接头间隙不均匀，部分位置间隙超出最大间隙要求。这种情况一般是在施工过程中底板变形较大造成的，因此施工时应严格按工艺执行，提高角焊缝处的底板平整度。

②钻井平台板较薄。自升式钻井平台为降低自身重量，大量使用高强度结构用钢，这样必然会造成平台板厚降低，水密构件厚度有时会接近角焊缝充气试验板材厚要求的下限，实际焊接时难免会出现较多的焊透现象。针对这种情况，施焊时角焊缝封底焊使用较小电流焊接；再使用较大电流焊接，使角焊缝达到规定的焊角高度。这样既可以解决焊透现象又可保证施工效率。

3)分体式补板对接缝不易焊接和打磨。自升式平台在设计时，水密补板设计为整体式补板。施工单位为便于装配，现场增加了补板断缝，给补板对接焊及焊缝余高打磨带来了诸多不便；同时补板对接焊缝也要进行密性试验，无形中增加了施工工作量，降低了生产效率。因此建议施工单位调整补板装配顺序，以适应角焊缝充气试验对装配的要求。

5 结束语

将角焊缝充气试验应用于自升式钻井平台，试验方法有改进，即在试验结束后，将所有密性块做了切除处理，对降低平台空船重量，进一步提高

其可变载荷有一定帮助，同时也提高了疲劳寿命。角焊缝充气试验在海洋平台上的使用尚处于探索阶段，为适应平台板厚较小的特点，可进一步研究角焊缝施工工艺，以便使角焊缝充气试验适合更小的板厚要求。

自升式钻井平台采用角焊缝充气试验，将原来舱室密性试验由分段合拢后前移到分段涂装前，既保证了后期涂装质量，又提高了分段涂装的完整性，有利于分段这一中间产品成品化；同时由于工位前移，改善了施工条件，提高了工作效率，缩短了自升式平台的船台周期，客观上降低了企业成本，增强了企业市场竞争力，让企业从新工艺、新技术中获得了良好的经济和社会效益。

[1] 周 枫,刘在良.预密性试验应用研究[J].船海工程,2012,41(4)85-87.

[2] 张丽华.充气密性试验在32万t VLCC上的应用[J].船舶工程,2010,32(1):79-80.

[3] 罗伯豪.船体分段预密试的方法和实践[J].广船科技,2010,108(2):15-19.