■ 張劍利

陸地LNG模塊項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)建造中，節(jié)點(diǎn)是主要的受力結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)模塊的質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。而由于節(jié)點(diǎn)處焊縫數(shù)量多、板厚較大、位置受限、多層多道焊等因素，導(dǎo)致在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些缺陷和變形，從而影響工程效率和質(zhì)量。

由于節(jié)點(diǎn)的重要性，因此必須通過(guò)一系列的措施對(duì)節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量進(jìn)行控制。本文通過(guò)對(duì)陸地LNG模塊節(jié)點(diǎn)的常見(jiàn)缺陷的分析和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的施工最容易出現(xiàn)的就是未熔合和夾渣缺陷。未熔合主要分三種：一種是腹板和上下翼緣之間出現(xiàn)的直邊的未熔合，第二種是腹板和下翼緣出現(xiàn)的坡口側(cè)的未熔合，第三種是位置受限引起的未熔合。

以上幾種未熔合雖然從結(jié)果上來(lái)看是一樣的，但是在產(chǎn)生機(jī)理和控制措施上存在較大不同。除了未熔合之外容易出現(xiàn)的缺陷是夾渣，夾渣相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，主要通過(guò)提高責(zé)任心，注意焊前清理，層間清理，規(guī)范焊接參數(shù)等措施來(lái)解決。對(duì)于變形控制，主要通過(guò)加強(qiáng)剛性約束限制變形以及合理安排焊接順序等措施來(lái)解決。

圖1 上翼緣與腹板T接排焊示意

圖2 下翼緣與腹板T接排焊示意

1. 節(jié)點(diǎn)建造常見(jiàn)焊接缺陷

（1）未熔合 未熔合產(chǎn)生的原因主要是焊接規(guī)范不合適或者操作方法不當(dāng)，電流過(guò)小或電弧過(guò)長(zhǎng)、坡口角度過(guò)小、間隙過(guò)窄或鈍邊過(guò)大，焊條擺幅不當(dāng)?shù)取?由于未熔合大都發(fā)生在位置受限的焊縫中，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，返修都很困難，因此在焊接時(shí)應(yīng)尤其注意。

節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)的未熔合主要有以下三種：

第一，直邊的未熔合。直邊的未熔合主要是腹板和上下翼緣之間出現(xiàn)的未熔合。腹板和上下翼緣焊接時(shí)，都處于橫焊位置，焊工在該位置排焊時(shí)，由于焊槍角度太斜，焊絲干伸長(zhǎng)過(guò)大, 導(dǎo)致熔池下流形成溝槽。這個(gè)時(shí)候如果不做任何處理進(jìn)行下一道焊接時(shí)，就會(huì)在直邊位置出現(xiàn)連續(xù)的未熔合，并且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，如圖1、圖2所示。

解決措施：直邊處的未熔合往往是由于焊接角度引起的。由于位置受限，導(dǎo)致角度變化受限，不能及時(shí)調(diào)整角度，同時(shí)過(guò)大的焊絲干伸長(zhǎng)引起熔池流淌從而導(dǎo)致未熔合。因此在排焊時(shí)注意焊槍角度的控制，不能過(guò)大也不能過(guò)小，尤其是根部焊接的時(shí)候要保證熔透。對(duì)于角度不容易改變，位置不可達(dá)的地方，要通過(guò)調(diào)整身位來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接，不能讓干伸長(zhǎng)太長(zhǎng)。

第二，坡口未熔合。坡口未熔合主要出現(xiàn)在下翼緣和腹板焊接時(shí)。下翼緣和腹板焊接時(shí)，除了直邊處容易出現(xiàn)未熔合，在坡口一側(cè)也容易出現(xiàn)未熔合。該缺陷主要出現(xiàn)在腹板與下翼緣T接時(shí)的坡口邊部位，缺陷有的較長(zhǎng)，有的較短。分析原因如下：①在此位置排焊時(shí)，同樣由于焊槍角度問(wèn)題，位置受限導(dǎo)致焊絲干伸長(zhǎng)過(guò)大，熔池容易流淌形成溝槽。在這種情況下如果不做任何處理進(jìn)行下一道焊接時(shí)，就會(huì)在上部的坡口邊位置出現(xiàn)連續(xù)的未熔合，如圖3所示。②背面清根時(shí)，如果氣刨的張開(kāi)角度過(guò)小，對(duì)于FCAW—G工藝來(lái)說(shuō)，噴嘴直徑較大（20mm左右），容易造成擺動(dòng)困難，從而導(dǎo)致未熔合缺陷，如圖4所示。

解決措施：①在排焊時(shí)注意焊槍角度的控制，要及時(shí)調(diào)整焊槍角度，并控制焊絲干伸長(zhǎng)。多層多道焊要注意層間觀察，在出現(xiàn)溝槽的位置進(jìn)行打磨處理再焊下一道。②背面清根時(shí)，要通過(guò)氣刨和打磨盡量加大張開(kāi)角度，使坡口處于易焊的狀態(tài)。

第三，位置受限引起的未熔合。對(duì)于節(jié)點(diǎn)焊接，一般容易出現(xiàn)較大的角變形，為了避免變形過(guò)大，在控制熱輸入的基礎(chǔ)上一般會(huì)采用較多的剛性固定，在焊接到有支撐或者夾具的位置時(shí)（見(jiàn)圖5、圖6），焊槍角度不好調(diào)整，在該類(lèi)位置會(huì)出現(xiàn)多次熄弧和引弧，清理不徹底的話容易出現(xiàn)長(zhǎng)度較短的未熔合或夾渣。

解決措施：①盡可能的改造各種類(lèi)型的夾具，并減少數(shù)量。盡量通過(guò)減少熱輸入，改變焊接順序等方式來(lái)控制變形，對(duì)于必須要安裝的夾具，要控制夾具尺寸，以不影響焊接為原則，避免頻繁起弧收弧影響焊接質(zhì)量。②對(duì)于不可避免產(chǎn)生的焊接接頭，在熄弧和引弧處，必須要進(jìn)行認(rèn)真打磨處理，將焊道進(jìn)行平滑過(guò)渡之后再進(jìn)行焊接。

（2）夾渣 夾渣的出現(xiàn)主要是由于層間清理不及時(shí)造成的，另外，不按規(guī)范進(jìn)行操作，使用電流偏大或者偏小，焊接速度過(guò)慢也會(huì)造成焊道中的夾渣?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有些焊工在上一道焊接完成后，只用小錘敲擊焊渣，即進(jìn)行下一道焊接，這樣容易使難以去除的焊渣遺留在焊縫中，從而形成夾渣。

解決措施：焊接前首先要清理焊道，去除浮銹、油污、水汽。焊接過(guò)程中要認(rèn)真清理每一個(gè)焊道，將焊渣去除干凈，嚴(yán)格按照規(guī)范參數(shù)進(jìn)行焊接。焊工完成每一道焊縫后，對(duì)難以去除的焊渣進(jìn)行打磨，并打磨熄弧處，避免焊渣遺留。

圖3 下翼緣與腹板T接排焊示意

圖4 背面清根示意

圖5 剛性支撐

圖6 夾具

2. 變形

在LNG模塊節(jié)點(diǎn)焊接中，由于各種條件、因素綜合作用，焊接殘余變形的規(guī)律比較復(fù)雜，因此需要在對(duì)工程具體情況作具體的綜合分析。

采取的防止變形措施如下：

（1）采用小的坡口角度與間隙 在滿足設(shè)計(jì)圖樣與WPS要求的前提下盡量采用小的坡口角度與間隙，并嚴(yán)格控制組對(duì)質(zhì)量，進(jìn)行加強(qiáng)筋剛性固定。坡口角度選取設(shè)計(jì)文件允許的最小值45°。由于結(jié)構(gòu)截面對(duì)稱(chēng)、焊縫布置對(duì)稱(chēng)，所以采用先裝配成整體，使結(jié)構(gòu)在整體剛性較大的情況下焊接。組對(duì)完成后，在腹板兩側(cè)分別用加強(qiáng)筋進(jìn)行固定。在組合梁及半圓管焊接前需對(duì)稱(chēng)均布加強(qiáng)筋板，焊縫每側(cè)至少3個(gè)，視長(zhǎng)度及管徑增加。安裝的支撐應(yīng)避免對(duì)施焊產(chǎn)生影響，在焊接冷卻后再將其去掉。加強(qiáng)筋剛性固定的方法與自由狀態(tài)下相比，可以大大降低焊接變形。

（2）對(duì)稱(chēng)焊接 對(duì)于截面或焊縫布置對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)件，采用對(duì)稱(chēng)焊接法可以使對(duì)稱(chēng)焊縫的變形有一部分抵消，從而起到減小結(jié)構(gòu)焊接變形的目的。組合梁焊接時(shí)，安排焊工分別在腹板兩側(cè)中心對(duì)稱(chēng)位置進(jìn)行焊接，將一側(cè)坡口焊接至基本與母材平齊時(shí)，進(jìn)行坡口背面氣刨清根，然后焊接清根側(cè)坡口直至完成，最后再將另一側(cè)焊縫焊接完成。另外在半圓管的焊接時(shí)，腹板兩側(cè)的半圓管也需要整體進(jìn)行對(duì)稱(chēng)施焊。

（3）小熱輸入焊接方法選取 在實(shí)際焊接操作中，焊工采用FCAW—G工藝進(jìn)行焊接，并且采用短弧窄焊道焊接操作技術(shù)，較好地控制了焊接過(guò)程中的熱輸入。

由于熱輸入越大，焊接變形越嚴(yán)重，而FCAW—G工藝短弧窄焊道技術(shù)能夠較好的控制焊接熱輸入上限，因此對(duì)焊接變形的控制有一定程度的幫助。

（4）安排合理的焊接順序來(lái)控制變形 半圓管安裝焊接時(shí)，先焊接管軸向焊縫。具體順序?yàn)椋焊拱迕總?cè)先焊接中心半圓管的軸向焊縫，然后再分別焊接兩側(cè)的兩個(gè)半圓管的軸向焊縫。腹板兩側(cè)的半圓管焊接對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，然后再焊接管周向焊縫。具體順序?yàn)椋悍謩e焊接每個(gè)半圓管的打底焊及前3道的焊接，焊接完成后再分別將每個(gè)半圓管的剩余焊縫焊接完成。腹板兩側(cè)的半圓管焊接對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在排焊時(shí)加強(qiáng)焊槍角度和干伸長(zhǎng)的控制，氣刨清根時(shí)盡量加大張開(kāi)角度等措施，有效地解決了未熔合的問(wèn)題。通過(guò)加強(qiáng)焊道的清理，待焊渣去除干凈之后再進(jìn)行下一道的焊接解決了夾渣的問(wèn)題。對(duì)于焊接變形，主要采取剛性固定、對(duì)稱(chēng)焊接、選取合理的焊接順序與焊接方向、選用合適的焊接工藝等一系列的措施，使得節(jié)點(diǎn)的焊接變形得到了有效控制，達(dá)到了項(xiàng)目的尺寸精度要求。一系列問(wèn)題的解決，提升了我們的施工水平，也為公司承擔(dān)類(lèi)似項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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