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1、中远船务工程集团有限公司简介：中远船务工程集团有限公司（简称：中远船务集团）组建于2001年6月，是中国远洋运输（集团）总公司旗下，以大型船舶和海洋工程建造、改装及修理为主业，集船舶配套为一体的大型企业集团。目前在中国沿海大连、舟山、南通、广东、上海、连云港、天津、厦门等地拥有7家国内领先、国际享誉的大型海工和船舶造修企业和8家专业化船舶配套企业，形成了“北中南”科学合理的生产设置和空间布局。目前，公司坞容总量252万吨，厂区总面积逾600万平方米，各种配套设施设备先进，为总装化、集约化、专业化生产提供了充足保障。集团全系统在职员工1万余人，分承包方员工近4.5万人。基于专业化的服务和现代化的
2、管理，公司已经成为世界知名航运公司和海洋石油服务供应商首选合作伙伴。海工产品简介1号船项目获得“2011年度全国科技进步一等奖”该系列平台建造合同为：4+2模式，目前，2号船已交付使用；3号主体已下水，4号正在进行船台搭载海工产品简介海工产品简介海工产品简介目前南通船务在建N407、N408项目与该项目类似海工产品简介海工产品简介海工产品简介海工产品简介海工产品简介目录 一、课题背景 二、选题理由 三、现状检查 四、目标确定 五、原因分析 六、要因确定 七、要因分析 八、对策及实施八角“奥特宝”目录 九、效果检查 十、效果巩固 十一、小结打算云中矗立的海工平台一、课 题 背 景1.N262 和
3、和N389 项目概况项目概况2.CTOD 简简 介：介：1. N262 和和N389 项目概况：项目概况： N262 和和N389 项目项目为美国为美国船东船东公司建造，公司建造，是一个概念性项目，属是一个概念性项目，属于于“FDPSO”生产储油生产储油平台，平台，该海工产品集储该海工产品集储油、炼油功能于一体，油、炼油功能于一体，属于当今世界海洋钻井属于当今世界海洋钻井平台技术水平最高，作平台技术水平最高，作业水平能力最强的领先业水平能力最强的领先产品。（因保密条款要产品。（因保密条款要求，就不进一步介绍了）求，就不进一步介绍了）南通中远船务南通中远船务 高效焊接研究小组高效焊接研究小组 2
4、011年成果报告年成果报告 2.CTOD 简简 介：介： CTOD 试验是一种评价材料试验是一种评价材料和焊接接头抗断裂性能的有效方和焊接接头抗断裂性能的有效方法。法。 工业发达国家已在制造业中广工业发达国家已在制造业中广泛应用泛应用CTOD试验作为焊接接头试验作为焊接接头的评定方法，以评价焊接接头整的评定方法，以评价焊接接头整体抗开裂性能的优劣。如果体抗开裂性能的优劣。如果CTOD值足够，说明韧性足够，值足够，说明韧性足够，可以免除做焊后热处理。可以免除做焊后热处理。高效焊接工艺与降本增效二、选 题 理 由此项目的设计和检验标准主要依照此项目的设计和检验标准主要依照EEMUA 158:199
5、4规范，规范，而而在在EEMUA 158中，对中，对50mm以上的钢板要做焊后热处理（以上的钢板要做焊后热处理（PWHT）或）或CTOD试验，二者择一。试验，二者择一。Topside主体结构和主体结构和 keel-Guide & TTR连接结构连接结构，主要是由结构主要是由结构管、大型工字梁组成，管、大型工字梁组成，其结构材料选用其结构材料选用EQ43、API 2W Gr.60超高超高强钢和强钢和AB/EH36高强钢板高强钢板，焊接接头板厚最大达，焊接接头板厚最大达100mm。这些重这些重要节点是由大厚度钢板或结构管相接，结构管连接多是要节点是由大厚度钢板或结构管相接，结构管连接多是开单面坡开
6、单面坡口口，其中大约其中大约70%以上焊缝为以上焊缝为TKY节点节点和管子对接单面焊双面成和管子对接单面焊双面成型焊缝型焊缝。焊接接头厚度越大，拘束度也大，就越有可能产生裂纹。焊接接头厚度越大，拘束度也大，就越有可能产生裂纹。根据经验和一些标准要求，采用根据经验和一些标准要求，采用TMCP工艺的厚钢板不推荐做热工艺的厚钢板不推荐做热处理，熔敷金属和母材的力学性能在热处理后性能未必提高处理，熔敷金属和母材的力学性能在热处理后性能未必提高，焊，焊后热处理产生的热应力甚至引发裂纹，热处理成本也较高。后热处理产生的热应力甚至引发裂纹，热处理成本也较高。焊接接头必须具有足够的韧性；焊接接头必须具有足够的
7、韧性；焊接接头要具有焊接接头要具有良好的抗裂性能；良好的抗裂性能； 提高焊提高焊接接头接接头具的韧具的韧性，性，通过通过CTOD试验，试验，不需要不需要PWHT热处理后的焊接接头韧性未必提高，热处理后的焊接接头韧性未必提高，甚至降低；甚至降低；热处理增加诸多困难和不便；热处理增加诸多困难和不便；热处理使成本增多；热处理使成本增多； 只要通过只要通过CTOD试验可以证明整体板厚的焊试验可以证明整体板厚的焊接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证CTOD 试验的通过，前期必须做大量调查和研试验的通过，前期必须做大量调查和研究工作。究工作。为了研究超厚超高强度钢为
8、了研究超厚超高强度钢API 2W Gr.60、AB/EH36级别的抗裂性能，还能级别的抗裂性能，还能同时兼同时兼顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我们成立了技术攻关小组，们成立了技术攻关小组，开展高效焊接工艺推开展高效焊接工艺推进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量，高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量，降低消耗，提高经济效益。降低消耗，提高经济效益。 高效焊接工艺与降本增效三、现 状 检 查Quality Management Department 2011/03/2
9、1 对焊后热处理工艺和做对焊后热处理工艺和做CTOD试验进行如下比较：试验进行如下比较：Welding OfficeQuality Management Department 对焊后热处理工艺和做对焊后热处理工艺和做CTOD试验进行如下比较：试验进行如下比较： 只要通过只要通过CTOD试验可以证明整体板厚的焊试验可以证明整体板厚的焊接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证接接头韧性优良，可以不做热处理。而保证CTOD 试验的通过，前期必须做大量调查和研试验的通过，前期必须做大量调查和研究工作。究工作。为了研究超厚超高强度钢为了研究超厚超高强度钢API 2W Gr.60、AB/EH36级别的抗裂性
10、能，还能级别的抗裂性能，还能同时兼同时兼顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我顾焊接结构的安全性和建造施工的经济性。我们成立了技术攻关小组，们成立了技术攻关小组，开展高效焊接工艺推开展高效焊接工艺推进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超进工作，制定合理的焊接工艺、研究和提高超高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量，高强钢焊接接头韧性和抗裂性能，提高质量，降低消耗，提高经济效益。降低消耗，提高经济效益。经查焊材经查焊材资料和公资料和公司的焊材司的焊材复验和复验和PQR数据，数据，DW-A55LSR焊材热处焊材热处理后，材理后，材料强度和料强度和冲击韧性冲击韧性都变差，都变差，如表如表1，表，
11、表2所示：所示：表表1可见，选择合适可见，选择合适的焊接方法和材的焊接方法和材料，制定出适用料，制定出适用的焊接工艺和焊的焊接工艺和焊后热处理，提高后热处理，提高焊接接头韧性，焊接接头韧性，会消耗大量的人会消耗大量的人力和物力，浪费力和物力，浪费能源、降低企业能源、降低企业效益；选择增做效益；选择增做CTOD试验，既试验，既能改进质量、降能改进质量、降低消耗，提高经低消耗，提高经济效益。济效益。 Charpy Impact Value ResultsCharpy Impact Value Results DW-A55LSR DW-A55LSR90105122154132766296110110
12、05010015020012345Weld Coupon #Weld Coupon #Impact ValuesImpact Values(Joules)(Joules) -60 -60o oC TestC TestTemperatureTemperatureAs Welded (Lot AX02185)PWHT (Lot AX02185) : temp 620C, time 1hr表表2高效焊接工艺与降本增效四、目 标 确 定确定目标标准&规格书焊接工艺参数CTOD / MPT 试验工艺文件完成拥有自主知识产权的带有完成拥有自主知识产权的带有CTOD试验数据的工艺报告和工艺文件，试验数据的工
13、艺报告和工艺文件，实现集团内实现集团内CTOD试验工艺文件的零突破。确保工程顺利进行，提高工试验工艺文件的零突破。确保工程顺利进行，提高工程质量，改善施工工艺和环境，提高经济效益程质量，改善施工工艺和环境，提高经济效益。争取在争取在TTR项目上节约成本项目上节约成本200万万。选定焊接工艺参数，提高焊接接头韧性，选定焊接工艺参数，提高焊接接头韧性，确保超确保超高强度钢焊接试板高强度钢焊接试板力学性能达到标准力学性能达到标准、项目规格书项目规格书、工艺文件和船东、工艺文件和船东要求。确保要求。确保CTOD的试验成功，满足的试验成功，满足CTOD 尖端开口距离不小于尖端开口距离不小于0.25mm的
14、目标（标准的目标（标准规定不小于规定不小于0.15mm）。）。高效焊接工艺与降本增效五、原 因 分 析 5M1E分析分析高效焊接工艺与降本增效六、要 因 确 认高效焊接工艺与降本增效七、要 因 分 析高效焊接工艺与降本增效八、对 策 及 实 施目前集团内没有做过包含目前集团内没有做过包含CTODCTOD的焊接工艺，的焊接工艺，按按EEMUA 158：1994 建造此建造此类结构，在集团内类结构，在集团内尚属首次，没有可借鉴的经验。尚属首次，没有可借鉴的经验。经过调研和多方协商，制定了对策表：经过调研和多方协商，制定了对策表：8 8.1.1对策及实施计划表对策及实施计划表1）编制）编制pWPS和
15、和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）试验程序）8 8.2. .2. 实施实施 2011年年1月，小组查阅资料，结合试验和建造经验，选用韧月，小组查阅资料，结合试验和建造经验，选用韧性良好的焊材性良好的焊材DW-55LSR，KRYO1；选择合理的焊接参数，规定手工焊热输入不大于选择合理的焊接参数，规定手工焊热输入不大于3KJ/mm，在在1.4-2.5KJ/mm；规定药芯气体保护焊热输入在；规定药芯气体保护焊热输入在0.6-1.3 kj/mm（2G横焊位置）、横焊位置）、0.8-1.6KJ/mm(3G立焊位置立焊位置)范围范围内内；研究设计图纸、标准和规格书等文件，编制完成研
16、究设计图纸、标准和规格书等文件，编制完成PWPS和和CTOD TEST PROGRAME试验程序，提交给船东和船检，试验程序，提交给船东和船检，并得到认可。并得到认可。1）编制）编制pWPS和和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）试验程序）8 8.2. .2. 实施实施 选用焊材：根据选用焊材：根据AWS D1.1和和EEMUA 158标准要求，对于标准要求，对于420Mpa和和355Mpa级别对接接级别对接接头，选用头，选用DW-A55LSR进行焊接，进行焊接，KRYO 1用于返修。用于返修。以下是公司部分焊材熔敷金属焊后状态下的的数据：以下是公司部分焊材熔敷金属焊后状态
17、下的的数据：从表中可以综合看出，焊材具有良好的力学性能。从表中可以综合看出，焊材具有良好的力学性能。1）编制）编制PWPS和和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）试验程序）8 8.2. .2. 实施实施 拟定拟定PWPS：拟定力学性能试验拟定力学性能试验项目项目（MPT&CTOD）：）：1）编制）编制pWPS和和CTOD TEST PROGRAME（CTOD试验程序）试验程序）8 8.2. .2. 实施实施 拟定拟定PWPS：拟定力学性能试验拟定力学性能试验项目项目（MPT&CTOD）：）：8 8.2. .2. 实施实施 2）制定国外）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作
18、方：试验计划和确立试验合作方： 国内国内CTOD试验起步较晚，国内一些院校和企业经验和技术上比发达国家还有一定试验起步较晚，国内一些院校和企业经验和技术上比发达国家还有一定的差距，而且费用也高。目前，英国、挪威和美国等国家对焊接接头低温韧性测试技的差距，而且费用也高。目前，英国、挪威和美国等国家对焊接接头低温韧性测试技术的研究较多。美国术的研究较多。美国ANDERSONS实验室实验室CTOD试验设备达到世界一流，技术相对国试验设备达到世界一流，技术相对国内也比较成熟，试验结果具有权威性。内也比较成熟，试验结果具有权威性。2月初，在船东协调和帮助下，取消在国内武汉理工大学及其他焊接研究所的试验，
19、确月初，在船东协调和帮助下，取消在国内武汉理工大学及其他焊接研究所的试验，确定和美国定和美国ANDERSONS实验室共同完成了含有实验室共同完成了含有CTOD试验的焊接工艺评定（试验的焊接工艺评定（WPQT），并），并制定了试验计划（见附录制定了试验计划（见附录I）。）。4月上旬，从启东将月上旬，从启东将DW-A55LSR、KRYO130公斤左右焊材，通过上海运往美国实验室。公斤左右焊材，通过上海运往美国实验室。2011年年5月上旬至月上旬至6月月16日，经过近两个月的日，经过近两个月的WPQT和和CTOD试验，南通中远船务焊接试验，南通中远船务焊接室和美国室和美国ANDERSONS研究所按照
20、编制和试验程序，顺利完成了所有试验，得到船东和研究所按照编制和试验程序，顺利完成了所有试验，得到船东和船检的认可。船检的认可。8 8.2. .2. 实施实施 2）制定国外）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作方：试验计划和确立试验合作方：WPQT试验项目切割分布示意图：试验项目切割分布示意图： 8 8.2. .2. 实施实施 2）制定国外）制定国外WPQT试验计划和确立试验合作方：试验计划和确立试验合作方：CTOD试验项目图试验项目图片片： CTOD试验设备和仪器试验设备和仪器 CTOD试样（缺口位置放大图）试样（缺口位置放大图）高效焊接工艺与降本增效九、效 果 检 查Quality Man
21、agement Department Welding Office9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告：每个焊评的每个焊评的CTOD平均值分别为平均值分别为0.84mm，0.877mm，1.043mm，远高于，远高于0.15mm的标的标准要求，完成不小于准要求，完成不小于0.25mm目标，焊接接头抗裂性能很好。目标，焊接接头抗裂性能很好。 CTOD 尖端开口距离尖端开口距离m越大，表明焊接接头整体越大，表明焊接接头整体韧性韧性越越高高，越耐抗裂。，越耐抗裂。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告：每个焊评的每个焊评的CTOD平平均值分别为均值分别为0.
22、84mm，0.877mm，1.043mm，远高于远高于0.15mm的标准要的标准要求，完成不小于求，完成不小于0.25mm目标，焊接接头抗裂性目标，焊接接头抗裂性能很好。能很好。 C CT TOOD D V Va al lu ue e R Re es su ul lt ts s0.910.840.880.860.850.810.960.971.200.20.40.60.811.21.4123WWe el ld d C Co ou up po on n # #C CT TOOD D d di is sp pl la ac ce eV Va al lu ue es s ( (mmmm) ) - -
23、1 10 0 T Te es st t357-2G Weld Metal: 358-3G Weld Metal:359-3G Repair weld metal: CTOD 尖端开口距离尖端开口距离m越大，表明焊接接头整体越大，表明焊接接头整体韧韧性性越越高高，越耐抗裂。，越耐抗裂。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： PQR-NT-01-357-2G 各点硬度值都低于各点硬度值都低于325 HV的标准的标准要求，硬度分布图表明，焊接接头焊要求，硬度分布图表明，焊接接头焊缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。9.1 试验效果及试验效果及WP
24、QT和和CTOD报告：报告： PQR-NT-01-358-3G 各点硬度值都低于各点硬度值都低于325 HV的标准的标准要求，硬度分布图表明，焊接接头焊要求，硬度分布图表明，焊接接头焊缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： PQR-NT-01-359-3G Repair 各点硬度值都低于各点硬度值都低于325 HV的标准的标准要求，硬度分布图表明，焊接接头焊要求，硬度分布图表明，焊接接头焊缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。缝金属、熔合区、热影响区韧性优良。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报
25、告：报告： CNV冲击试验：冲击试验：Quality Management Department Welding Office9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： CNV冲击试验：冲击试验：9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： CNV冲击试验：冲击试验：9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： CNV冲击试验：冲击试验：CNVCNV试验试验去，所有试去，所有试样，全部高样，全部高于标准不同于标准不同焊接线能量焊接线能量下，焊接接下，焊接接头母材、焊头母材、焊缝、返修焊缝、返修焊缝、熔合区、缝、熔合区、热影响区的热影响区的韧分布
26、，如韧分布，如右表右表：C Ch ha ar rp py y I Immp pa ac ct t V Va al lu ue e R Re es su ul lt ts s119133248298127102102871521492432361142262022742742762361441291641191102392451448411450100150200250300FL+5mm-EH36FL+2mm-EH36FL-EH36/capFL-EH36/RootWM-OWM/HAZWM-CAPWM-ROOTFL-2W60/RootFL-2W60/CapFL+2mm-2W60FL+5mm-2W6
27、0C CV VNN C Co ou up po on n # #Impact test Values (Joules) -40 Test Temperature357-2G Weld Metal: 358-3G Weld Metal:359-3G Repair WM: 359-3G FL Original WM: 359-3G FL+2 Original WM: 359-3G FL+5 Original WM: 焊缝及熔合区的相对焊缝及熔合区的相对偏差。焊接接头区域偏差。焊接接头区域的韧性分布如图所示。的韧性分布如图所示。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： CNV冲击
28、试验：冲击试验：C Ch ha ar rp py y I Immp pa ac ct t V Va al lu ue e R Re es su ul lt ts s119133248298127102102871521492432361142262022742742762361441291641191102392451448411450100150200250300FL+5mm-EH36FL+2mm-EH36FL-EH36/capFL-EH36/RootWM-OWM/HAZWM-CAPWM-ROOTFL-2W60/RootFL-2W60/CapFL+2mm-2W60FL+5mm-2W60C C
29、V VNN C Co ou up po on n # #Impact test Values (Joules) -40 Test Temperature357-2G Weld Metal: 358-3G Weld Metal:359-3G Repair WM: 359-3G FL Original WM: 359-3G FL+2 Original WM: 359-3G FL+5 Original WM: 359-3G KRYO1 对原始对原始焊缝焊缝DW-A55LSR的焊缝的焊缝热影响区的冲击韧性比热影响区的冲击韧性比DW-A55LSR（358-3G）的韧性有所提高。的韧性有所提高。359-3
30、G KRYO1 对母材对母材API 2W-Gr.60一侧的影响，冲一侧的影响，冲击韧性从击韧性从FL到到FL+5mm的的区域内比区域内比358-3G中有所提中有所提高，甚至高于高，甚至高于357-2G中的中的冲击韧性。这是因为返修冲击韧性。这是因为返修焊缝对近坡口处的母材和焊缝对近坡口处的母材和原始焊缝金属起到了热处原始焊缝金属起到了热处理的作用。理的作用。焊缝区域焊缝区域：359-3G用用KRYO 1返修焊缝中，纯返修焊缝中，纯KRYO 1熔敷金属的冲击熔敷金属的冲击值低于值低于359-3G的的DW-A55LSR原始焊缝。且二原始焊缝。且二者在焊缝区域低于者在焊缝区域低于357-2G中中DW
31、-A55LSR焊缝金属焊缝金属的冲击韧性。的冲击韧性。9.1 试验效果及试验效果及WPQT和和CTOD报告：报告： CNV冲击试验：冲击试验：C Ch ha ar rp py y I Immp pa ac ct t V Va al lu ue e R Re es su ul lt ts s119133248298127102102871521492432361142262022742742762361441291641191102392451448411450100150200250300FL+5mm-EH36FL+2mm-EH36FL-EH36/capFL-EH36/RootWM-OWM/H
32、AZWM-CAPWM-ROOTFL-2W60/RootFL-2W60/CapFL+2mm-2W60FL+5mm-2W60C CV VNN C Co ou up po on n # #Impact test Values (Joules) -40 Test Temperature357-2G Weld Metal: 358-3G Weld Metal:359-3G Repair WM: 359-3G FL Original WM: 359-3G FL+2 Original WM: 359-3G FL+5 Original WM: 同种焊材和母材，焊同种焊材和母材，焊缝区域缝区域357-2G比比3
33、58-3G位置的冲击韧性好，位置的冲击韧性好，和焊接线能量有关。和焊接线能量有关。母材母材API 2W Gr.60和和EH36侧冲击韧性跟焊侧冲击韧性跟焊接线能量对母材的热接线能量对母材的热处理有关。处理有关。其他力学性详见焊接工其他力学性详见焊接工艺评定报告（艺评定报告（WPQR）。）。 9.3 用到生产施工结果：用到生产施工结果： 2011年年8月初南通中远船务焊接室派人负责建造海工项目月初南通中远船务焊接室派人负责建造海工项目“奥奥特宝特宝”井口导向结构（井口导向结构（TTR&Keel Guide）工程，到）工程，到2011年年11月月29日，工程全部完成。日，工程全部完成。该项目井口导
34、向结构（该项目井口导向结构（TTR&Keel Guide）工程为满足英国北）工程为满足英国北海恶劣海况下生产要求，执行海恶劣海况下生产要求，执行EEMUA 158标准，是中远船务标准，是中远船务承接建造承接建造EEMUA 158标准首个工程，这样节约了大量人力物标准首个工程，这样节约了大量人力物力财力，并且大大缩短了施工工期。力财力，并且大大缩短了施工工期。 最终实现最终实现UT合格率合格率99.44%，无二次返修及裂纹等缺陷。整体尺寸达到，无二次返修及裂纹等缺陷。整体尺寸达到10mm（规（规范要求范要求25mm以内），井口结构尺寸达到以内），井口结构尺寸达到4mm（规范要求（规范要求10mm
35、以内）。得到船东、船检的一致好评，同时也为后续执以内）。得到船东、船检的一致好评，同时也为后续执行行EEMUA 158标准的标准的“勤奋号勤奋号”（N389）海工项目建造积累）海工项目建造积累了宝贵经验。通过拟定合理的编制焊接工艺、包含了宝贵经验。通过拟定合理的编制焊接工艺、包含CTOD的焊的焊接工艺评定试验（接工艺评定试验（WPQT），最终取得试验和），最终取得试验和“奥特宝奥特宝”井口井口导向结构（导向结构（TTR&Keel Guide）建造的成功。）建造的成功。7月初，根据月初，根据WPQR完成完成WPS-NT-01-357-358的组合工艺和的组合工艺和WPS-NT-01-359返修工
36、艺返修工艺, 并将焊接工艺规程并将焊接工艺规程WPS复印件提交给项目使用。复印件提交给项目使用。9.2 完成完成WPS工艺文件工艺文件：节约250万避免避免PWHT，降低危险降低危险节省人工和工期节省人工和工期节省电费、耗材费节省电费、耗材费 9.3 用到生产施工结果：用到生产施工结果：产生的经济效益情况：产生的经济效益情况： CTOD 试验可以免除海洋结构钢焊后热处理，大大节省成本和试验可以免除海洋结构钢焊后热处理，大大节省成本和工期。工期。 通过粗略成本估计，通过粗略成本估计，38mm-76mm厚钢板，厚钢板，1000mm焊焊缝，需要热处理缝，需要热处理62020。升温、保温、降温，大概需
37、要。升温、保温、降温，大概需要8-12小时。加热设备功率：小时。加热设备功率：2400kWh。每个加热器可以接。每个加热器可以接6块加热片，块加热片，总长大约总长大约6m。假设在钢材单面加热，每米焊缝耗平均电量。假设在钢材单面加热，每米焊缝耗平均电量 Q= 2400106=4000 kwh，电费假设为，电费假设为1元每度。每米焊缝花费元每度。每米焊缝花费电费电费: Money= 40001=4000元元/米米。N262项目上的井口导向和立管结构，超过项目上的井口导向和立管结构，超过50mm厚的节点，大厚的节点，大概概32处，一处大概处，一处大概16m，总长大约，总长大约512m。仅电费节省就节
38、省了。仅电费节省就节省了大约大约204.8万元。再加上人工、加热片、保温棉、传感器、设备万元。再加上人工、加热片、保温棉、传感器、设备和耗材等材料等产生的直接和间接费用，总共大概节约和耗材等材料等产生的直接和间接费用，总共大概节约250万元万元左右。左右。 9.3 用到生产施工结果：用到生产施工结果：工期方面：工期方面：假设假设6台加热设备用到该结构，不考虑流水施工方法，单计算工期，热处理估计用台加热设备用到该结构，不考虑流水施工方法，单计算工期，热处理估计用15天天左右。及节省左右。及节省15天的工期。天的工期。 9.4 对对N389 CHEVIOT-OCTABUOY 产生的经济效益估算：产
39、生的经济效益估算：后续的后续的N389 CHEVIOT-OCTABUOY 八角上部结构，八角上部结构，建造难度更大，结构复杂，建造难度更大，结构复杂，38-100mm厚板连接的厚板连接的TKY和对接和对接节点更多，焊缝更长。如果热节点更多，焊缝更长。如果热处理，付出的代价更高。处理，付出的代价更高。N389项目上，项目上，100多个这种节点，焊多个这种节点，焊缝总长度超过缝总长度超过TTR&Keel Guide的的4倍，初步估计，因不倍，初步估计，因不做热处理至少可以节省做热处理至少可以节省1000多多万元。万元。 9.5 产生无形效果：产生无形效果：1. 改善施工环境，避改善施工环境，避免了
40、热处理施工产生免了热处理施工产生的安全隐患。的安全隐患。2. 提高了组员团队意提高了组员团队意识及个人能力，培养识及个人能力，培养和锻炼了人才。和锻炼了人才。3. 提升公司建造能力提升公司建造能力和质量品牌，可以为和质量品牌，可以为承接类似结构的建造承接类似结构的建造提供技术资料和凭证。提供技术资料和凭证。高效焊接工艺与降本增效十、效 果 巩 固 10.2 中远中远船务船务焊研室焊研室完成了焊接工艺评定报告（完成了焊接工艺评定报告（WPQR），），PQR-NT-01-357&358、PQR-NT-01-359和和WPS-NT-01-357-358的组合工艺、的组合工艺、WPS-NT-01-35
41、9返修工艺。返修工艺。 此次焊接工艺评定是集团内首个按照此次焊接工艺评定是集团内首个按照EEMUA 158 标准建造导管架结构的焊接工艺评定标准建造导管架结构的焊接工艺评定项目，并形成了拥有自主知识产权的项目，并形成了拥有自主知识产权的CTOD试验数据的工艺报告和工艺文件，填补了国试验数据的工艺报告和工艺文件，填补了国内内API 2W Gr. 60 和和AB/EH36 76mm厚钢板对在（厚钢板对在（3G）和（）和（2G）两个位置不同接焊线）两个位置不同接焊线能量范围的焊接以及能量范围的焊接以及SMAW返修返修FCAW焊缝的焊缝的CTOD试验空白，也填补了国内按照试验空白，也填补了国内按照EE
42、MUA 158:1994，BS7447，AWS D1.1/D1.1M:2008，ABS Rules Part 2，UK-HSE OTR01015 Steel，API RP 2Z六个标准进行的六个标准进行的CTOD和力学性能实验的空白。和力学性能实验的空白。10.1 中远中远船务船务焊研室焊研室完成集团内第一个完成集团内第一个同时同时满足满足6种标准种标准（EEMUA 158:1994，BS7447，AWS D1.1/D1.1M:2008，ABS Rules Part 2，UK-HSE OTR01015 Steel，API RP 2Z）的的CTOD试验程序：试验程序：N262-CTOD TEST
43、 PROGRAM和和CHEVIOT-OCTABUOY PROJECT CTOD TEST PROGRAM。高效焊接工艺与降本增效十一、小 结 打 算Quality Management Department Welding Office （1） 设计：设计：结构按照结构按照EEMUA 158:199和和AWS D1.1 2008标准设计要求标准设计要求设计焊缝节点和坡口型式。设计焊缝节点和坡口型式。 76mm厚对接接头厚对接接头开单面开单面V V型型坡口坡口，焊后，焊后焊缝根部残焊缝根部残余应力更大，比双面坡口余应力更大，比双面坡口的的根部更容易产生冷裂纹，根部更容易产生冷裂纹，对编制焊接工艺
44、提出了更对编制焊接工艺提出了更高的要求。高的要求。通过试验和现通过试验和现场成功应用，积累了厚板场成功应用，积累了厚板单面坡口焊的成功应用经单面坡口焊的成功应用经验。验。 从设计、选用标准、工艺文件和试验结果几方面总结如下：从设计、选用标准、工艺文件和试验结果几方面总结如下： （2）完成的工艺和技术文件：）完成的工艺和技术文件： 完成了完成了WPS-NT-01-357-358的组合工艺和的组合工艺和WPS-NT-01-359返修工艺。返修工艺。 不同组别强度钢不同组别强度钢API 2W Gr.60（AWS Group III） 和和AB/EH36(AWS Group II)焊接，完焊接，完成了
45、成了SMAW+FCAW-G组合工艺以及组合工艺以及SMAW（ Repair ）手工焊条返修种焊接工艺。可以覆盖）手工焊条返修种焊接工艺。可以覆盖AWS Group III 跟跟AWS Group II&AWS Group I 中的任一材料进行焊接。通过两个焊评试验，中的任一材料进行焊接。通过两个焊评试验，可以免除很多材料和厚度焊接接头的评定试验。此工艺同时满足可以免除很多材料和厚度焊接接头的评定试验。此工艺同时满足EEMUA 158: 1994，BS7447，AWS D1.1/D1.1M:2008，ABS Rules Part 2，UK-HSE OTR01015 Steel，API RP 2Z
46、六个标准的力学性能试验和六个标准的力学性能试验和CTOD是试验。评定的标准多，以后在标准上应用范围更多，是试验。评定的标准多，以后在标准上应用范围更多，为以后建造同类结构积累了技术经验和承建资质。为以后建造同类结构积累了技术经验和承建资质。根据根据CTOD和力学性能报告以及以往大量的试验数据，制定了对于屈服强度和力学性能报告以及以往大量的试验数据，制定了对于屈服强度355Mpa及其及其以上强度海洋结构钢焊接线能量参考的内部标准：以上强度海洋结构钢焊接线能量参考的内部标准：FCAW-G（除了根部焊道）的线能量一般不得高于（除了根部焊道）的线能量一般不得高于1.5KJ/mm，不低于，不低于0.8K
47、J/mm；SMAW线能量一般在线能量一般在12.5KJ/mm；SAW线能量控制在线能量控制在1.5-3KJ/mm，比，比EENUA 158：1994标准要求要高。标准要求要高。 （3）韧性分析结论与提高：韧性分析结论与提高： API 2W Gr. 60 和和AB/EH36 76mm厚钢板对接焊线能量最大（厚钢板对接焊线能量最大（3G）和最小（）和最小（2G）两）两个位置焊接以及返修后的个位置焊接以及返修后的CTOD和和CVN冲击试验，冲击试验，CTOD结果平均值结果平均值m(3G)=0.84mmm(2G)=0.877mmm(SMAW Repair)=1.043mm。而冲击试验结果跟。而冲击试验
48、结果跟CTOD试验结试验结果表明了一致的结果。果表明了一致的结果。2G线能量比线能量比3G和返修焊缝小，同位置手工焊条返修焊缝的线能和返修焊缝小，同位置手工焊条返修焊缝的线能量比药芯焊丝焊缝的线能量大，但是对原始焊缝有热处理的作用。从两个方面分析了焊量比药芯焊丝焊缝的线能量大，但是对原始焊缝有热处理的作用。从两个方面分析了焊接接头的韧度影响因素：接接头的韧度影响因素：一、焊接材料与焊接工艺；二、宏观断口与微观组织（这里不做分析）。一、焊接材料与焊接工艺；二、宏观断口与微观组织（这里不做分析）。总结如下：总结如下： 同种焊接方法和焊材：主要是焊接线能量的变化对熔合区与焊缝中心的同种焊接方法和焊材
49、：主要是焊接线能量的变化对熔合区与焊缝中心的CTOD和和CVN冲击值都有显著影响。冲击值都有显著影响。 焊接线能量：焊接线能量对得到的焊缝组织也稍有不同。线能量太小，得到的组织焊接线能量：焊接线能量对得到的焊缝组织也稍有不同。线能量太小，得到的组织淬硬；线能量太大，得到粗大的晶粒和组织，韧性都差，线能量控制在合理的范围，得淬硬；线能量太大，得到粗大的晶粒和组织，韧性都差，线能量控制在合理的范围，得到的韧性相对较好。到的韧性相对较好。 韧性分析结论与提高：韧性分析结论与提高：焊材：主要是焊材本身力学性能对焊缝中心和热影响区的焊材：主要是焊材本身力学性能对焊缝中心和热影响区的CTOD值有影响。纯药
50、芯焊丝值有影响。纯药芯焊丝DW-A55LSR较纯较纯KRYO1的熔敷金属的韧性好。的熔敷金属的韧性好。手工返修焊缝焊接工艺：手工返修焊缝焊接工艺：CTOD试验结果和试验结果和CVN试验结果表明手工焊条试验结果表明手工焊条KRYO1返修药芯返修药芯焊丝焊丝DW-A55LSR的焊缝比纯药芯焊丝的焊缝比纯药芯焊丝DW-A55LSR的韧性好，这跟返修焊缝对近坡口处的韧性好，这跟返修焊缝对近坡口处金属起到回火热处理有大关系。金属起到回火热处理有大关系。 手工返修焊缝焊接工艺：手工返修焊缝焊接工艺：CTOD试验结果和试验结果和CVN试验结果表明手工焊条试验结果表明手工焊条KRYO1返修药返修药芯焊丝芯焊丝