角焊縫充氣試驗在自升式鉆井平臺上的應用

(渤海裝備公司研究院 海工裝備分院,遼寧 盤錦 124010)

作為預密性試驗主要方法之一的角焊縫充氣試驗，是把傳統造船模式中在船塢、碼頭階段進行的船體艙室密性試驗中的部分試驗提前到分段制作、中組階段進行，把原來對艙室密性的整體檢查轉變為對艙室各條角焊縫的密性檢查，化整為零[1]，從而達到施工工位前移、減少分段涂裝破壞面積、提高生產效率、改善施工條件的目的，為提高平臺分段涂裝完整性創造了良好的基礎。同時工作前移，也縮短了船臺周期[2]，客觀上滿足了《船舶專用海水壓載艙和散貨船雙舷側處所保護涂層性能標準》(PSPC標準)的要求[3]。由于海洋平臺所使用的材料、結構形式及建造工藝在很多方面與船舶相似，因此適合船舶建造的工藝及試驗的方法也適用于海洋平臺。在某型自升式鉆井平臺的設計建造中，采用角焊縫充氣試驗來檢查鉆井平臺艙室密性獲得了預期效益。

1 設計要求

角焊縫充氣試驗是預密性試驗中采用主要的方法。為了確保試驗順利進行，對平臺圖紙設計、分段施工提出了更高的要求。其中對設計的具體要求如下。

1)雙面填角焊水密構件厚度應不小于8 mm，以保證角焊縫氣道暢通。

2)深熔焊水密構件，坡口留根應不小于8 mm，見圖1。

圖1 深熔焊水密構件坡口留根要求

3)傾斜安裝的水密構件設計時要消除自然坡口，確保下料時水密構件坡口正確。

4)為保證水密構件邊緣質量，避免現場手工切割，設計時其邊緣不得加設裝配余量。

5)水密構件穿越孔、水密補板的切角a×a應比骨材貫穿件的焊角高度k大1 mm。水密補板不允許有反面坡口，見圖2。

圖2 水密構件及補板切角及坡口示意

6)生產設計進行結構三維建模時水密構件角焊縫應留出1mm焊縫間隙，以便在數切下料后施工時保證構件角接焊縫有一定寬度間隙。

7)設計時，角焊縫兩端各設一個截止孔或止漏焊段。

8)密性塊材質應和水密構件材質一致。

2 裝配和焊接要求

2.1 裝配要求

1)角接焊縫間隙留1～3mm，并且間隙均勻。

2)垂直安裝的水密構件垂直度為90°±3°，傾斜安裝的水密構件角度控制在α±3°之內(α為安裝角度)。

3)水密構件位置處底板上的對接焊縫余高要磨平，以保證角接焊縫間隙在要求的范圍內。

4)角焊縫處底板要保持清潔。

5)密性塊裝配好后，應立刻用膠帶將其上的眼孔封好，便于后期試驗時連接壓力表或壓縮空氣管。

6)水密構件為深熔焊時，密性塊裝配在構件未開坡口的一面；若水密構件為雙面坡口，則密性塊裝在水密構件同一側即可，但試驗結束后，應將密性塊拆除，未焊處補焊，并做密性試驗。

2.2 焊接要求

1)采用小電流焊接，嚴禁假焊，在焊縫塞內填雜物，保證焊縫氣道的暢通。

2)水密構件裝配前，水密構件處200mm范圍內骨材角焊縫應焊接完畢并達到規定的焊角高度。

3)由于數控切割存在自然坡口，定位焊應盡量在縫隙小的一側進行。

4)水密補板和密性塊與水密艙壁搭接重疊位置處，水密艙壁接焊縫不得進行定位焊。

3 試驗

角焊縫充氣試驗要在完成平臺結構的焊接、矯正工作后進行。試驗前，檢查需要做角焊縫密性試驗焊縫兩端的截止孔或止漏焊段的密性，確保試驗的順利進行。將試驗用的壓縮氣管、壓力表、控制閥、壓縮空氣瓶連接好。以設計部門設計的《平臺分段預密性試驗圖》中對角焊縫充氣試驗的相關要求為依據，按下列步驟進行試驗。

1)開啟控制閥，將壓縮空氣注入角焊縫根部間隙中，當壓力表上指針達到0.015MPa時，關閉控制閥，保持15min。

2)檢查壓力表指針是否有下降，如在靜壓15min后壓力有明顯下降，則檢查連接接頭，并尋找壓力下降的原因。如壓力沒有下降，可在角焊縫表面涂5%肥皂液，檢查角焊縫表面是否有翻泡現象，如無氣泡產生，則認為角焊縫密性符合規定標準。

3)試驗中，如發現角焊縫存在滲漏的地方，用粉筆做出標識，待壓力排空后進行修補，焊縫修補長度應不小于50mm，修補焊縫后重新對修補區域進行試驗直到其密性符合規定標準。

4)試驗完工后，如果角焊縫是雙面填角焊，密性塊上的眼孔必須用電焊填滿并做著色試驗檢查眼孔處焊接密性；如果角焊縫是深熔焊，則把將密性塊切除，將水密構件角焊縫未焊處焊好并進行密性檢查。

4 問題及解決方法

1)角焊縫內部出現銹蝕現象。角焊縫內部形成鐵銹的原因主要有兩種。

①由高溫潮濕的環境引起的。在高溫潮濕環境下施工，很容易在焊縫內部產生鐵銹，給試驗造成很大的困難，這種情況改用抽真空試驗來代替角焊縫充氣試驗。

②結構裝配完后等待焊接時間過長造成的。針對這種情況，生產部門應該在裝配完成后盡快焊接避免鐵銹形成。

2)角焊縫存在較多的焊透現象。角焊縫多個部位出現焊透的現象，原因有兩種。

①角接接頭間隙不均勻，部分位置間隙超出最大間隙要求。這種情況一般是在施工過程中底板變形較大造成的，因此施工時應嚴格按工藝執行，提高角焊縫處的底板平整度。

②鉆井平臺板較薄。自升式鉆井平臺為降低自身重量，大量使用高強度結構用鋼，這樣必然會造成平臺板厚降低，水密構件厚度有時會接近角焊縫充氣試驗板材厚要求的下限，實際焊接時難免會出現較多的焊透現象。針對這種情況，施焊時角焊縫封底焊使用較小電流焊接；再使用較大電流焊接，使角焊縫達到規定的焊角高度。這樣既可以解決焊透現象又可保證施工效率。

3)分體式補板對接縫不易焊接和打磨。自升式平臺在設計時，水密補板設計為整體式補板。施工單位為便于裝配，現場增加了補板斷縫，給補板對接焊及焊縫余高打磨帶來了諸多不便；同時補板對接焊縫也要進行密性試驗，無形中增加了施工工作量，降低了生產效率。因此建議施工單位調整補板裝配順序，以適應角焊縫充氣試驗對裝配的要求。

5 結束語

將角焊縫充氣試驗應用于自升式鉆井平臺，試驗方法有改進，即在試驗結束后，將所有密性塊做了切除處理，對降低平臺空船重量，進一步提高

其可變載荷有一定幫助，同時也提高了疲勞壽命。角焊縫充氣試驗在海洋平臺上的使用尚處于探索階段，為適應平臺板厚較小的特點，可進一步研究角焊縫施工工藝，以便使角焊縫充氣試驗適合更小的板厚要求。

自升式鉆井平臺采用角焊縫充氣試驗，將原來艙室密性試驗由分段合攏后前移到分段涂裝前，既保證了后期涂裝質量，又提高了分段涂裝的完整性，有利于分段這一中間產品成品化；同時由于工位前移，改善了施工條件，提高了工作效率，縮短了自升式平臺的船臺周期，客觀上降低了企業成本，增強了企業市場競爭力，讓企業從新工藝、新技術中獲得了良好的經濟和社會效益。

[1] 周 楓,劉在良.預密性試驗應用研究[J].船海工程,2012,41(4)85-87.

[2] 張麗華.充氣密性試驗在32萬t VLCC上的應用[J].船舶工程,2010,32(1):79-80.

[3] 羅伯豪.船體分段預密試的方法和實踐[J].廣船科技,2010,108(2):15-19.