自升式钻井平台高压管线大口径全焊接球阀的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋工程钻井平台建造技术领域，具体涉及一种自升式钻井平台高压管线大口径全焊接球阀的焊接方法。
【背景技术】
[0002]自升式钻井平台是目前世界上油气田开采应用最为广泛的装备之一，具有造价低、可用于多种情况下的全天候钻井作业的特点，自升式钻井平台的设计制作水平直接决定着海洋油气田资源的开采能力。钻井平台除了能够对海底石油及天然气进行开采外，还必须能够对开采出的石油及天然气进行运输。
[0003]管线运输是石油和天然气的主要运输方式，具有压力高、口径大的特点。在运输管线系统中，球阀最适宜直接做开闭使用，具有节流和控制流量的用途。球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于气体和液体形式的一般工作介质，能够适应恶劣的工作条件。全焊接管线球阀因其具有开关迅速、流阻小、结构紧凑、质量轻和密封可靠等优点，是现在石油运输管道实现集输、分输及站内循环、设备连通、倒罐、越站和清管器收发等作业所使用的首选控制部件。
[0004]全焊接球阀结构形式的特殊性，使其制造难度较大，其中，技术难度主要表现在:中体与左、右体的环缝焊接收缩变形量，环缝及颈部的焊接质量，零部件加工精度和公差配合。本发明提供了一种自升式钻井平台高压管线大口径全焊接球阀的焊接方法，优化了焊接的工艺参数，减少了焊接工作量，提高全焊接球阀的焊接效率，节省了焊接成本。
【发明内容】
[0005]为了解决【背景技术】中提到的大口径全焊接球阀的制造问题，本发明提供了一种自升式钻井平台高压管线焊接技术，主要是对中体与左、右体环缝的焊接技术和中体与头颈座的角焊接技术的改进，能够更好的实现自升式钻井平台高压管线大口径全焊接球阀的焊接，是通过如下方案来实现的:
[0006]一、中体与左、右体环缝的焊接
[0007]中体5分别与左体1、右体4的环缝焊接是通过如下步骤来实现的:
[0008]第一步:坡口形式的选择
[0009]采用较窄间隙埋弧焊工艺对中体5分别与左体1、右体4的环缝进行焊接，由于中体与左体及右体的环形焊缝6工艺一致，仅以中体5与左体I的焊接为例进行说明。左体坡口面7设计为单边V形坡口形式，角度为3° ;中体破口面9设计为带钝边的U形坡口形式，U形坡口 R半径为6mm。该坡口 8的缝隙角度为8°，采用该种坡口形式，较单纯的带钝边U形坡口和单边V形坡口相比，既能够保证间隙具有较小的角度，又避免了中体5及左体I都加工为U形坡口面工作量大且难度高的问题，同时使得焊接的难度降低。
[0010]第二步:焊接
[0011]焊接时采用每层双焊道11焊接方法，底部设有工艺垫10，能够保证较窄的焊道坡口，采用的焊丝直径为1.6mm，焊接热输入量控制在15?20J/cm，焊剂碱度为2.5，焊接电流为200?220A，电压为30?32V，焊接速度为250mm/min，层间温度控制在100?120°C。
[0012]第三步:焊接后处理及检测
[0013]焊接完成后立即将焊接部位加热至100?120°C，用石棉布包扎缓冷，热处理完成后对焊缝按规范要求进行无损检测，检测方法为超声检测法。
[0014]二、中体与头颈座的角焊接
[0015]中体与头颈座的角焊接是通过如下步骤来实现的:
[0016]第一步:坡口形式的选择
[0017]中体5与头颈座3为角焊接，考虑到头颈座角焊缝2焊接时的熔敷金属在重力的作用及焊缝根部的焊接质量，本方案在原有焊接技术的基础上，头颈座坡口面12不变，将中体坡口由水平改为向上翘起20°，形成中体倒坡口面14的坡口形式，将角焊缝坡口 13角度由45°减小到38°为适应这一改进，对导电杆进行了设计，将导电杆头部15°的角度。
[0018]第二步:焊接
[0019]焊接时采用专用焊接设备座于头颈座3，并与其内径卡住，焊接导电杆伸入头颈座的角焊缝坡口 13内，并沿着头颈座圆弧运动进行埋弧焊焊接。采用的焊丝直径为1.6_，焊接热输入量控制在18?25J/cm，焊剂碱度为2.5，焊接电流为150?250A，电压为25?35V，焊接速度为250?300mm/min，层间温度控制在100?150°C。焊道排列形式为每层双焊道。
[0020]第三步:焊接后处理及检测
[0021]焊接完成后立即将焊接部位加热至100?120°C，用石棉布包扎缓冷，热处理完成后对焊缝按规范要求进行无损检测，检测方法为超声检测法。
[0022]有益效果
[0023]1.本发明对现有全焊接球阀左、右体与中体的焊接技术进行了改进，采用埋弧焊工艺，焊接坡口窄、焊缝面积小，后层焊道对前层焊道的重复加热，起到了对前层焊道的回火作用；焊接热量输入低，焊接接头的热影响区域小，接头区域的力学性能得到了改善，特别是对低温的冲击韧性改善明显；熔敷金属量少，焊接的应力水平和焊接收缩变形量均有所降低。焊道排列形式采用每层双焊道，焊渣易清除，工艺要求低，线能量低，焊缝韧性好。
[0024]2.本发明对现有全焊接球阀头颈座与中体的焊接技术进行了改进，采用专用焊接设备置于头颈座底部，并将头颈座内径卡住。采用埋弧焊工艺，焊接导电杆插入头颈座的焊接坡口内，并沿头颈座圆弧运动进行焊接，工件不动，导电杆运动。设备的一次性投资较小，设备占用的生产场地小，装配简单。坡口形式改进后，焊丝用量减少了 80%以上，工作量减少了 60%左右。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述的自升式钻井平台高压管线大口径全焊接球阀的结构示意图:
[0026]1-左体，2-中体与头颈座角焊缝，3-头颈，4-右体，5-中体，6_中体与左体及右体的环形焊缝；
[0027]图2是中体与左体环形焊缝坡口形式示意图:
[0028]7-左体破口面，8-坡口，9-中体坡口面，10-工艺垫，11-双焊道；
[0029]图3是中体与头颈座角焊缝坡口形式示意图:
[0030]12-头颈座坡口面，13-角焊缝坡口，14-中体倒坡口面。
【具体实施方式】
[0031]结合说明书附图对本发明的中体5与左体I的焊接进行详细说明:
[0032]实施例1:
[0033]1.坡口形式的选择
[0034]左体坡口面7设计为单边V形坡口形式，角度为3° ;中体破口面9设计为带钝边的U形坡口形式，U形坡口 R半径为6mm。该坡口 8的缝隙角度为8°。
[0035]2.焊接
[0036]焊接时采用每层双焊道11焊接方法，底部设有工艺垫10，采用的焊丝直径为1.6mm，焊接热输入量控制在15J/cm，焊剂碱度为2.5，焊接电流为200A，电压为30V，焊接速度为250mm/min，层间温度控制在100°C。
[0037]3.焊接后处理及检测
[0038]焊接完成后立即将焊接部位加热至100°C，用石棉布包扎缓冷，热处理完成后对焊缝按规范要求进行无损检测，检测方法为超声检测法。
[0039]实施例2:
[0040]1.坡口形式的选择
[0041]左体坡口面7设计为单边V形坡口形式，角度为3° ;中体破口面9设计为带钝边的U形坡口形式，U形坡口 R半径为6mm。坡口 8的缝隙角度为8°。
[0042]2.焊接
[0043]焊接时采用每层双焊道11焊接方法，底部设有工艺垫10，采用的焊丝直径为
1.6mm，焊接热输入量控制在18J/cm，