大型透平發(fā)電機(jī)底座焊接質(zhì)量控制及效果

楊洪所，王志強(qiáng)，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(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置）上安裝1臺(tái)7.5 MW級(jí)天然氣、柴油兩用透平發(fā)電機(jī)，利用油田生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的伴生氣發(fā)電，以節(jié)省燃油。由于透平機(jī)組底座屬海洋工程中重要的鋼結(jié)構(gòu)，焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格。在透平發(fā)電機(jī)底座安裝時(shí)，底座的焊接質(zhì)量直接影響透平發(fā)電機(jī)在海上石油平臺(tái)上的安全與平穩(wěn)運(yùn)行，因此透平發(fā)電機(jī)底座的焊接質(zhì)量控制尤為重要，需要分階段采用不同的質(zhì)量控制措施，以保證滿足嚴(yán)格的質(zhì)量要求。

實(shí)際生產(chǎn)中，提高工件的質(zhì)量主要從焊接工藝著手，包括應(yīng)加強(qiáng)焊接工藝手段、焊接工藝紀(jì)律、焊接材料的管理、焊接工藝裝備和跟蹤檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。以上環(huán)節(jié)可以提高安裝單位現(xiàn)場(chǎng)管理能力與質(zhì)量控制能力，可以確保安裝現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量。

1 焊接前質(zhì)量控制

1.1 材料到貨檢驗(yàn)、材料跟蹤

核對(duì)數(shù)量、尺寸、材質(zhì)證書，對(duì)主要材料做材料跟蹤，方法為采用低應(yīng)力鋼印將鋼材的爐批號(hào)打在材料上，并在鋼材下料時(shí)保證爐批號(hào)轉(zhuǎn)移到桿件上。項(xiàng)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(jié)構(gòu)屬主結(jié)構(gòu)類別，相對(duì)應(yīng)的非主要材料H300型鋼、PL8鋼板制作的結(jié)構(gòu)為次要結(jié)構(gòu)。

1.2 噴砂噴漆檢驗(yàn)

為保證透平發(fā)電機(jī)底座在制作過程中不會(huì)造成腐蝕，需對(duì)到貨并檢驗(yàn)合格的材料進(jìn)行噴砂并預(yù)涂底漆。噴砂工藝參考GB 8923—1988，執(zhí)行噴砂等級(jí)Sa2.5。噴漆規(guī)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(jìn)行；于金屬表面溫度比露點(diǎn)溫度應(yīng)逸3℃，空氣濕度應(yīng)約85%時(shí)才允許噴砂；盂噴砂、噴漆應(yīng)在白天進(jìn)行；榆清理后的表面需在4 h內(nèi)，并在當(dāng)天日落前表面未生銹時(shí)涂上底漆。

1.3 組對(duì)及尺寸檢驗(yàn)

（1）結(jié)構(gòu)桿件下料完成后，進(jìn)行組對(duì)及尺寸檢驗(yàn)。根據(jù)焊接工藝要求，組對(duì)檢驗(yàn)內(nèi)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(duì)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(duì)間隙變大并超過以上要求的，可以采用堆焊焊接工藝對(duì)桿件進(jìn)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(shí)兩道焊縫間距應(yīng)逸150 mm。組對(duì)檢驗(yàn)的同時(shí)，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，尺寸檢驗(yàn)要求見表2。在對(duì)透平發(fā)電機(jī)底座進(jìn)行預(yù)制前，需對(duì)基座進(jìn)行測(cè)平，要求水平誤差臆3 mm。

2 焊接過程中質(zhì)量控制

（1）透平發(fā)電機(jī)底座的焊接需由經(jīng)過培訓(xùn)且焊工證在有效期內(nèi)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(zhì)量，焊道背面焊接時(shí)需進(jìn)行碳弧氣刨清根。焊條焊絲分別為LB-52U及TWE-711Ni，全融透組對(duì)間隙（2～4）mm，雙 V 形接口，坡口角度 60±5°，填角焊組對(duì)間隙（0～4）mm。焊接前，需經(jīng)焊接質(zhì)量控制程序進(jìn)行驗(yàn)證并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)支持。

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

表2 結(jié)構(gòu)尺寸檢驗(yàn)要求

3 焊接后質(zhì)量控制

（1）透平發(fā)電機(jī)底座焊接完成后，需進(jìn)行外觀及無損檢測(cè)。檢驗(yàn)需在焊接完成后應(yīng)逸24 h后進(jìn)行，以避免焊接冷裂紋被漏檢。焊后外觀檢驗(yàn)中，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參考AWS D1.1對(duì)非管材連接周期荷載結(jié)構(gòu)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(yán)禁出現(xiàn)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(yán)禁超出現(xiàn)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(zhì)量及性能，因此必須經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格后，才能對(duì)焊道進(jìn)行無損檢驗(yàn)，無損檢驗(yàn)類型及比例（按焊口數(shù)量）如表3。磁粉檢驗(yàn)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(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)：淤單個(gè)缺陷的最大長度約20 mm。于整個(gè)受檢焊縫長度范圍內(nèi)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(yán)禁>3 mm。

表3 焊后無損檢驗(yàn)類型及比例

（3）無損檢驗(yàn)完成后，需對(duì)不合格焊道進(jìn)行返修，焊道需采用打磨或碳弧氣刨的方式去除，返修結(jié)束后需重新進(jìn)行檢驗(yàn)。非主結(jié)構(gòu)焊縫接點(diǎn)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(jié)構(gòu)的返修只允許進(jìn)行1次。

（4）透平發(fā)電機(jī)底座制作完成并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，對(duì)焊道及其他底漆破損部位進(jìn)行清理后補(bǔ)底漆，底漆完成后，進(jìn)行中漆及面漆噴涂，噴涂規(guī)格同表1。

4 結(jié)論

項(xiàng)目采用的質(zhì)量控制措施分為材料到貨及跟蹤，材料噴沙噴漆，型材組對(duì)檢驗(yàn)，焊后外觀及無損檢驗(yàn)，焊后補(bǔ)中漆、面漆。采用合理的過程質(zhì)量控制措施，極大保證了透平發(fā)電機(jī)底座焊接質(zhì)量。透平發(fā)電機(jī)自投用以來，運(yùn)行情況良好，全面系統(tǒng)的質(zhì)量控制措施已起到重要的作用。透平底座的一次檢驗(yàn)合格率:外觀99.21%，磁粉檢驗(yàn)100%，超聲波檢驗(yàn)96.85%（按口數(shù)）、99.09%（按長度），超過了項(xiàng)目對(duì)焊接生產(chǎn)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(fù)后經(jīng)二次檢驗(yàn)合格。