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摘要：海洋平台钢结构作为海上油气钻采作业的支撑结构物，对于海洋油气的开发意
义重大；而焊接作为海洋平台钢结构中最主要的连接型式，在海洋平台钢结构建造过程中发
挥着越来越重的作用。焊接工序是钢结构制造、安装生产中的一道关键工序，焊接作为钢结
构的主要连接方式之一，直接影响钢结构的施工质量，本文作者根据多年工作经验，介绍海
洋平台结构修理时的焊接要求和焊接方法。
关键词：海洋平台;钢结构;焊接;检验
中图分类号：K928.44文献标识码：A
引言：
随着经济的快速发展，海洋作为能源、原材料等物质的重要来源地，已经成为世界各国
研究、开发的重点领域；而在海洋工程开发中，海洋平台领域则成为海洋工程领域技术研发
的重中之重。
海洋平台结构大型化趋势显著，结构复杂，焊接工作量大，节点焊接本来就很困难，加
之应力集中程度高，使其结构处在了更加危险的状态；而海洋平台结构大型化，迫使构件厚
度增加，其破坏的危险性也就愈来愈大。因此在海洋平台建造及修理时，对结构焊接的要求
也越来越高。
一、焊接基本要求
焊接需根据有关结构施工图纸或技术规格书的要求施工，平台结构也应严格按已认可的
焊接工艺规程进行焊接施工。
1.1焊接工艺特点
为了防止冷裂缝和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和超低氢型碱性焊条。
焊接热量输入通常限制在40～50kJ／cm的范围，以确保焊接接头的韧性和抗脆断性。
厚板焊件，一般焊前需预热，预热温度的允许变化范围在+50℃到0℃之间。最大层间
温度不超过250℃，对于指定的50℃或更高温度的预热将采用电加热器或气加热器，以防
止裂纹发生。管节点和关键部件焊后还需要进行热处理，以消除焊接残余应力。管件桁架结
构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接。承受交变应力的管节点和关键构件的角焊
缝还需磨修或熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。
1.2常用焊接形式
管材的坡口形式有X型和V型两种。厚度小于20mm时多采用V型坡口，大于20mm
时，多采用X型坡口，但在管直径较小的情况下，为了便于焊工在管内的焊接操作，虽然
板材较厚，也需要选用V型坡口。板材的坡口形式有双坡、单坡及填脚焊三种。如遇节点
时多采用双坡及单坡焊，非节点处则多采用填脚焊
1.3常用焊接方法
钢结构常用的焊接方法有：埋弧自动焊、手工电弧焊和CO2气体保护焊，具体采用那
种焊接方法要根据构件特点而定。
二、焊接前准备工作
2.1待焊构件的边缘准备应精确和均匀，并应清除水气、油脂、油漆、锈污及其它氧化
物等。
装配应符合认可的焊接工艺规程，为了矫正不适当的装配所采取的任何措施都应使检验
师满意。如果对接焊的根部开口过大，需边缘补焊长肉，应经检验师认可，每个边缘补焊
长肉不应超过t/2或12.5mm（取小者），t是较薄构件的厚度。切割在转角处应有适宜的半
径，以使局部应力集中，保持在最低程度。应采取措施，如焊码或定位焊等，使待焊构件处
于正确位置和对中。对于承动载荷的厚度差超过4mm板材对接焊接头，较厚板应进行削斜
处理，削斜长度一般不超过厚度差的4倍。管状构件形成的节点应有精确的对中度，并且
其圆周的坡口角度应连续的从最大过度到最小。是否需要焊前预热，要根据工件厚度和环境
温度确定，或根据工艺规程中的规定进行。
2.2施焊工艺
根据平台构件的用钢等级和平台设计要求，为了避免焊缝金属的腐蚀，在焊接材料的选
取上，应使焊缝金属的电极电位正于母材金属和过热区。焊接过程中，断裂处的焊缝金属和
焊接接头必须与非断裂处保持着相同性能，包括韧性、硬度、疲劳和腐蚀。衡量材料韧性的
主要指标是夏比V型缺口冲击韧性值。焊接工作应在具有防风、防雨雪的遮蔽条件下进行，
特别是在露天进行气体保护焊时。一定要有防风措施。施焊时的环境温度不得低于经批准的
焊接工艺认可试验所规定的最低温度，在恶劣的天气条件下焊接时，应采取适当措施，坡口
两侧应保持干燥，其温度至少是5℃。海上设施结构的对接缝一般应全焊透，对厚度超过
6mm的对接全焊透焊缝，为保证全部厚度充分焊透，应开坡口，进行单面或双面焊。由结
构特点和焊接成形引起的应力集中，是影响焊接接头疲劳寿命的重要因素，特殊构件的角焊
缝对其形状和缺陷必须移整，并与母材表面光滑过渡。且填角焊缝的焊喉尺寸不应小于0.7
倍的焊脚高度，如果构件配合面的间隙超过2mm，但不超过5mm，焊脚高度应增加一个间
隙量。
对单层焊的焊缝或多层焊的根部和盖面焊缝不应使用锤击的方法矫正变形。多层焊的层
间焊熔敷金属凝固后消除焊渣使用锤击的方法，可以矫正变形或减少残余应力。
三、焊后热处理
接头焊完后，如果不立即进行焊后热处理，可以进行后热处理，常用的办法是：用加热
垫等将焊道及两侧加热到250～350℃，再用保温带保温0.5～1h，然后空气中冷却。焊后
热处理，先将焊道及两侧加热到310℃左右，然后以每小时100～200℃的升温速度加热到
590～650℃，保温1.5h，最后空气中冷却。
3.1焊缝修复
焊缝修复应按着认可的修复工艺进行，且在同一区域，焊接修理不能超过两次。为了确
保焊缝的修复质量，单个焊缝的修理长度不应小于50mm，清除焊缝中的缺陷时，不应伤及
钢材。
3.2焊接检验
应对海上设施结构焊接施工实施全程质量监控，要有专职检验人员按照按着认可的建造
检验工艺对结构焊接质量进行检验，严格执行三级检验制度。即自检、互检和专检，检验范
围包括过程检验和完工检验，待全部合格后报第三方检验机构和业主认可。
（1）过程检验和控制
1）烧低氢焊条时，焊工在领取焊条前一定要带保温筒，而且保温筒在使用时一定要
接上电源。
2）每个焊工在施焊前要带好锤子、钢丝刷或风铲等必备工具，而且要检查电源线的
连接是否牢固，检查施工区域的环境卫生及风力和风向，并采取一定的预防措施，这是保证
焊缝质量的前提条件。
3）进行打底焊时，施工人员要非常认真，不能因为反面要气刨而大意，实际上对于
焊缝质量的好坏，打底焊的质量起着非常重要的作用。
4）对于对接焊和全焊透的角焊缝，在焊接之前要进行50℃～100℃预热，且在多层
多道焊时，每道焊缝层间温度要控制在100℃～150℃之间，每条焊缝要尽量一次性连接不
断地焊完，不能因为外界因素影响而间歇进行操作，这样才能保证层间温度。
5）在多层多道焊时，下一道焊缝焊接之前要对前一道焊缝进行敲渣和适量的打磨，
并进行100%目检，在确保没有任何缺陷后才能进行下一道焊缝的焊接工作，否则要及时消
除缺陷才能继续焊接。
6）所有对接焊缝和全焊透角焊缝背面都要进行碳刨，碳刨深度一般为5mm左右，对
于有缺陷的部分可以透当刨深到消除缺陷为止。
（2）完工检验
1）外观检验焊接完成48小时后，在清除表面焊渣不涂防锈漆的状态下，报第三方检
验机构和业主检验。
2）焊缝无损检测检验人員应通过有效的视力检查（如满足AWS中相关要求），并应
在检查的三年有效期内才可以执行工作。无损探伤一般应在焊后48小时进行，当焊件被要
求做焊后热处理时，无损探伤应在热处理后进行。主要采用射线、超声波、磁粉或者着色检
测方法或几种检测方法的联合使用。
综上所述，相比陆地钢结构而言，由于海洋钢结构所处环境较为复杂，且逐渐向深海迈
进，海洋钢结构焊接工艺与质量控制变得尤为重要，所以严格按照结构设计及建造文件对焊
接各环节的技术要求，才能确保海洋平台钢结构在设计年限内的安全使用。
参考文献：
［1］中国船级社，材料与焊接规范［M］.北京：人民交通出版社,2012.
［2］吴玖，姜世振，韩俊嫒，双相不锈钢［M］.北京：冶金工业出版社，1999.
［3］中国机械工程学会焊接学会，焊接手册［M］.北京：机械工业出版社，1992.
［4］中国机械工程学会焊接分会，焊接手册（第2卷）［M］.北京：机械工业出版社，
2002.
［5］刘占国，海洋平台焊接头的CTOD韧度研究［D］.武汉理工大学;2010
义重大；而焊接作为海洋平台钢结构中最主要的连接型式，在海洋平台钢结构建造过程中发
挥着越来越重的作用。焊接工序是钢结构制造、安装生产中的一道关键工序，焊接作为钢结
构的主要连接方式之一，直接影响钢结构的施工质量，本文作者根据多年工作经验，介绍海
洋平台结构修理时的焊接要求和焊接方法。
关键词：海洋平台;钢结构;焊接;检验
中图分类号：K928.44文献标识码：A
引言：
随着经济的快速发展，海洋作为能源、原材料等物质的重要来源地，已经成为世界各国
研究、开发的重点领域；而在海洋工程开发中，海洋平台领域则成为海洋工程领域技术研发
的重中之重。
海洋平台结构大型化趋势显著，结构复杂，焊接工作量大，节点焊接本来就很困难，加
之应力集中程度高，使其结构处在了更加危险的状态；而海洋平台结构大型化，迫使构件厚
度增加，其破坏的危险性也就愈来愈大。因此在海洋平台建造及修理时，对结构焊接的要求
也越来越高。
一、焊接基本要求
焊接需根据有关结构施工图纸或技术规格书的要求施工，平台结构也应严格按已认可的
焊接工艺规程进行焊接施工。
1.1焊接工艺特点
为了防止冷裂缝和提高热影响区的韧性，多采用低氢型和超低氢型碱性焊条。
焊接热量输入通常限制在40～50kJ／cm的范围，以确保焊接接头的韧性和抗脆断性。
厚板焊件，一般焊前需预热，预热温度的允许变化范围在+50℃到0℃之间。最大层间
温度不超过250℃，对于指定的50℃或更高温度的预热将采用电加热器或气加热器，以防
止裂纹发生。管节点和关键部件焊后还需要进行热处理，以消除焊接残余应力。管件桁架结
构大多采用全位置、全熔透、多层多道手工焊接。承受交变应力的管节点和关键构件的角焊
缝还需磨修或熔修，以修整焊缝和消除表面缺陷，减少应力集中，提高疲劳寿命。
1.2常用焊接形式
管材的坡口形式有X型和V型两种。厚度小于20mm时多采用V型坡口，大于20mm
时，多采用X型坡口，但在管直径较小的情况下，为了便于焊工在管内的焊接操作，虽然
板材较厚，也需要选用V型坡口。板材的坡口形式有双坡、单坡及填脚焊三种。如遇节点
时多采用双坡及单坡焊，非节点处则多采用填脚焊
1.3常用焊接方法
钢结构常用的焊接方法有：埋弧自动焊、手工电弧焊和CO2气体保护焊，具体采用那
种焊接方法要根据构件特点而定。
二、焊接前准备工作
2.1待焊构件的边缘准备应精确和均匀，并应清除水气、油脂、油漆、锈污及其它氧化
物等。
装配应符合认可的焊接工艺规程，为了矫正不适当的装配所采取的任何措施都应使检验
师满意。如果对接焊的根部开口过大，需边缘补焊长肉，应经检验师认可，每个边缘补焊
长肉不应超过t/2或12.5mm（取小者），t是较薄构件的厚度。切割在转角处应有适宜的半
径，以使局部应力集中，保持在最低程度。应采取措施，如焊码或定位焊等，使待焊构件处
于正确位置和对中。对于承动载荷的厚度差超过4mm板材对接焊接头，较厚板应进行削斜
处理，削斜长度一般不超过厚度差的4倍。管状构件形成的节点应有精确的对中度，并且
其圆周的坡口角度应连续的从最大过度到最小。是否需要焊前预热，要根据工件厚度和环境
温度确定，或根据工艺规程中的规定进行。
2.2施焊工艺
根据平台构件的用钢等级和平台设计要求，为了避免焊缝金属的腐蚀，在焊接材料的选
取上，应使焊缝金属的电极电位正于母材金属和过热区。焊接过程中，断裂处的焊缝金属和
焊接接头必须与非断裂处保持着相同性能，包括韧性、硬度、疲劳和腐蚀。衡量材料韧性的
主要指标是夏比V型缺口冲击韧性值。焊接工作应在具有防风、防雨雪的遮蔽条件下进行，
特别是在露天进行气体保护焊时。一定要有防风措施。施焊时的环境温度不得低于经批准的
焊接工艺认可试验所规定的最低温度，在恶劣的天气条件下焊接时，应采取适当措施，坡口
两侧应保持干燥，其温度至少是5℃。海上设施结构的对接缝一般应全焊透，对厚度超过
6mm的对接全焊透焊缝，为保证全部厚度充分焊透，应开坡口，进行单面或双面焊。由结
构特点和焊接成形引起的应力集中，是影响焊接接头疲劳寿命的重要因素，特殊构件的角焊
缝对其形状和缺陷必须移整，并与母材表面光滑过渡。且填角焊缝的焊喉尺寸不应小于0.7
倍的焊脚高度，如果构件配合面的间隙超过2mm，但不超过5mm，焊脚高度应增加一个间
隙量。
对单层焊的焊缝或多层焊的根部和盖面焊缝不应使用锤击的方法矫正变形。多层焊的层
间焊熔敷金属凝固后消除焊渣使用锤击的方法，可以矫正变形或减少残余应力。
三、焊后热处理
接头焊完后，如果不立即进行焊后热处理，可以进行后热处理，常用的办法是：用加热
垫等将焊道及两侧加热到250～350℃，再用保温带保温0.5～1h，然后空气中冷却。焊后
热处理，先将焊道及两侧加热到310℃左右，然后以每小时100～200℃的升温速度加热到
590～650℃，保温1.5h，最后空气中冷却。
3.1焊缝修复
焊缝修复应按着认可的修复工艺进行，且在同一区域，焊接修理不能超过两次。为了确
保焊缝的修复质量，单个焊缝的修理长度不应小于50mm，清除焊缝中的缺陷时，不应伤及
钢材。
3.2焊接检验
应对海上设施结构焊接施工实施全程质量监控，要有专职检验人员按照按着认可的建造
检验工艺对结构焊接质量进行检验，严格执行三级检验制度。即自检、互检和专检，检验范
围包括过程检验和完工检验，待全部合格后报第三方检验机构和业主认可。
（1）过程检验和控制
1）烧低氢焊条时，焊工在领取焊条前一定要带保温筒，而且保温筒在使用时一定要
接上电源。
2）每个焊工在施焊前要带好锤子、钢丝刷或风铲等必备工具，而且要检查电源线的
连接是否牢固，检查施工区域的环境卫生及风力和风向，并采取一定的预防措施，这是保证
焊缝质量的前提条件。
3）进行打底焊时，施工人员要非常认真，不能因为反面要气刨而大意，实际上对于
焊缝质量的好坏，打底焊的质量起着非常重要的作用。
4）对于对接焊和全焊透的角焊缝，在焊接之前要进行50℃～100℃预热，且在多层
多道焊时，每道焊缝层间温度要控制在100℃～150℃之间，每条焊缝要尽量一次性连接不
断地焊完，不能因为外界因素影响而间歇进行操作，这样才能保证层间温度。
5）在多层多道焊时，下一道焊缝焊接之前要对前一道焊缝进行敲渣和适量的打磨，
并进行100%目检，在确保没有任何缺陷后才能进行下一道焊缝的焊接工作，否则要及时消
除缺陷才能继续焊接。
6）所有对接焊缝和全焊透角焊缝背面都要进行碳刨，碳刨深度一般为5mm左右，对
于有缺陷的部分可以透当刨深到消除缺陷为止。
（2）完工检验
1）外观检验焊接完成48小时后，在清除表面焊渣不涂防锈漆的状态下，报第三方检
验机构和业主检验。
2）焊缝无损检测检验人員应通过有效的视力检查（如满足AWS中相关要求），并应
在检查的三年有效期内才可以执行工作。无损探伤一般应在焊后48小时进行，当焊件被要
求做焊后热处理时，无损探伤应在热处理后进行。主要采用射线、超声波、磁粉或者着色检
测方法或几种检测方法的联合使用。
综上所述，相比陆地钢结构而言，由于海洋钢结构所处环境较为复杂，且逐渐向深海迈
进，海洋钢结构焊接工艺与质量控制变得尤为重要，所以严格按照结构设计及建造文件对焊
接各环节的技术要求，才能确保海洋平台钢结构在设计年限内的安全使用。
参考文献：
［1］中国船级社，材料与焊接规范［M］.北京：人民交通出版社,2012.
［2］吴玖，姜世振，韩俊嫒，双相不锈钢［M］.北京：冶金工业出版社，1999.
［3］中国机械工程学会焊接学会，焊接手册［M］.北京：机械工业出版社，1992.
［4］中国机械工程学会焊接分会，焊接手册（第2卷）［M］.北京：机械工业出版社，
2002.
［5］刘占国，海洋平台焊接头的CTOD韧度研究［D］.武汉理工大学;2010