大型透平發電機底座焊接質量控制及效果

楊洪所，王志強，胡 雙

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

0 引言

某油田在 FPSO（Floating Production Storage and of Fload-ing Unit，浮式生產儲卸油裝置）上安裝1臺7.5 MW級天然氣、柴油兩用透平發電機，利用油田生產過程中產生的伴生氣發電，以節省燃油。由于透平機組底座屬海洋工程中重要的鋼結構，焊接質量要求嚴格。在透平發電機底座安裝時，底座的焊接質量直接影響透平發電機在海上石油平臺上的安全與平穩運行，因此透平發電機底座的焊接質量控制尤為重要，需要分階段采用不同的質量控制措施，以保證滿足嚴格的質量要求。

實際生產中，提高工件的質量主要從焊接工藝著手，包括應加強焊接工藝手段、焊接工藝紀律、焊接材料的管理、焊接工藝裝備和跟蹤檢驗等環節的質量控制。以上環節可以提高安裝單位現場管理能力與質量控制能力，可以確保安裝現場焊接質量。

1 焊接前質量控制

1.1 材料到貨檢驗、材料跟蹤

核對數量、尺寸、材質證書，對主要材料做材料跟蹤，方法為采用低應力鋼印將鋼材的爐批號打在材料上，并在鋼材下料時保證爐批號轉移到桿件上。項目用到的鋼材為：H588型鋼（588 mm×300 mm×12 mm×20 mm JIS G3106 490YB）、H300型鋼 （300 mm×150 mm×6.5 mm×9 mm GB/T 700—2006 Q235B）、PL30 鋼板 （GB 712—2000 D36）、PL8 鋼板（GB/T 700—2006 Q235B）。其中H588型鋼、PL20鋼板為主要材料，所制作的結構屬主結構類別，相對應的非主要材料H300型鋼、PL8鋼板制作的結構為次要結構。

1.2 噴砂噴漆檢驗

為保證透平發電機底座在制作過程中不會造成腐蝕，需對到貨并檢驗合格的材料進行噴砂并預涂底漆。噴砂工藝參考GB 8923—1988，執行噴砂等級Sa2.5。噴漆規格見表1。噴砂噴漆要求是：淤噴砂不能直接暴露在雨、水和霧中，或任何潮濕條件下進行；于金屬表面溫度比露點溫度應逸3℃，空氣濕度應約85%時才允許噴砂；盂噴砂、噴漆應在白天進行；榆清理后的表面需在4 h內，并在當天日落前表面未生銹時涂上底漆。

1.3 組對及尺寸檢驗

（1）結構桿件下料完成后，進行組對及尺寸檢驗。根據焊接工藝要求，組對檢驗內容包括坡口角度、坡口間隙、焊縫打磨情況。

表1 油漆類型及所需干膜厚度

（2）對于鋼材下料過程中，由于切割、打磨等原因造成桿件尺寸減小，組對間隙變大并超過以上要求的，可以采用堆焊焊接工藝對桿件進行接長，但接長長度需約20 mm。間隙>20 mm的焊縫需將原桿件打斷重新接長或重新下料，桿件接長時兩道焊縫間距應逸150 mm。組對檢驗的同時，需對結構進行尺寸檢驗，尺寸檢驗要求見表2。在對透平發電機底座進行預制前，需對基座進行測平，要求水平誤差臆3 mm。

2 焊接過程中質量控制

（1）透平發電機底座的焊接需由經過培訓且焊工證在有效期內的焊工來操作。全融透焊接工藝為手把焊打底焊接，CO2焊填充蓋面的方法。為保證焊接質量，焊道背面焊接時需進行碳弧氣刨清根。焊條焊絲分別為LB-52U及TWE-711Ni，全融透組對間隙（2～4）mm，雙 V 形接口，坡口角度 60±5°，填角焊組對間隙（0～4）mm。焊接前，需經焊接質量控制程序進行驗證并對其進行技術支持。

（2）焊接過程中，其他需注意的控制措施：淤防風。因透平發電機底座為冬季露天施工，因此焊接前需搭設防風棚，以避免焊接電弧及保護氣體受到外部風力的影響，造成氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷。于預熱。焊接前需采用烤把對焊道進行預熱，預熱最小溫度40℃，預熱范圍為焊道兩側至少75 mm。盂坡口打磨。焊接前，采用砂輪或鋼絲刷對焊道兩側至少25 mm的范圍進行清理，防止鐵銹、油漆等其他物質對焊道的影響。榆焊條烘干。焊條使用前需進行烘干處理，以去除水分。焊條烘干時間為2 h，烘干溫度為300℃，烘干完成后采用150℃進行保溫，使用時放入約75℃的保溫桶內。

表2 結構尺寸檢驗要求

3 焊接后質量控制

（1）透平發電機底座焊接完成后，需進行外觀及無損檢測。檢驗需在焊接完成后應逸24 h后進行，以避免焊接冷裂紋被漏檢。焊后外觀檢驗中，檢驗標準參考AWS D1.1對非管材連接周期荷載結構的要求：淤焊道沒有表面裂紋及焊瘤，不論尺寸大小和位置都不可接受；于焊縫的相鄰焊層之間以及焊縫金屬與母材之間必須完全融合。盂咬邊深度臆1 mm。榆焊后余高臆3 mm。虞全融透焊道中嚴禁出現管狀氣孔，填角焊中的管狀氣孔的直徑臆2.5 mm，且每100 mm焊道中，嚴禁超出現氣孔等情況。

（2）由于焊縫的形狀及尺寸直接影響到焊縫的質量及性能，因此必須經外觀檢驗合格后，才能對焊道進行無損檢驗，無損檢驗類型及比例（按焊口數量）如表3。磁粉檢驗中，禁止有表面及近表面的裂紋及未融合類缺陷。超聲波檢驗的標準：淤單個缺陷的最大長度約20 mm。于整個受檢焊縫長度范圍內缺陷總長度約20 mm。盂不允許存在線性缺陷。榆焊縫根部缺陷嚴禁>3 mm。

表3 焊后無損檢驗類型及比例

（3）無損檢驗完成后，需對不合格焊道進行返修，焊道需采用打磨或碳弧氣刨的方式去除，返修結束后需重新進行檢驗。非主結構焊縫接點的同一位置可返修2次，如2次返修后仍有缺陷，需將改接頭切除。主結構的返修只允許進行1次。

（4）透平發電機底座制作完成并經檢驗合格后，對焊道及其他底漆破損部位進行清理后補底漆，底漆完成后，進行中漆及面漆噴涂，噴涂規格同表1。

4 結論

項目采用的質量控制措施分為材料到貨及跟蹤，材料噴沙噴漆，型材組對檢驗，焊后外觀及無損檢驗，焊后補中漆、面漆。采用合理的過程質量控制措施，極大保證了透平發電機底座焊接質量。透平發電機自投用以來，運行情況良好，全面系統的質量控制措施已起到重要的作用。透平底座的一次檢驗合格率:外觀99.21%，磁粉檢驗100%，超聲波檢驗96.85%（按口數）、99.09%（按長度），超過了項目對焊接生產合格率的要求。檢出的缺陷多為背面焊接清根不徹底所造成的夾渣及未焊透，修復后經二次檢驗合格。