D36船用鋼板在海洋鉆機中的應用

南陽二機石油裝備（集團）有限公司 榮曉玲 尹一曉 劉振義 涂學洋 程傳靜 尹 娜

D36船用鋼板在海洋鉆機中的應用

南陽二機石油裝備（集團）有限公司 榮曉玲 尹一曉 劉振義 涂學洋 程傳靜 尹 娜

隨著世界經濟的高速發展，人類對資源的需求越來越大，尤其是對石油資源的需求。為此，人類的石油開采步伐不斷加大，同時也推動了鉆機行業的高速發展。但作為有限資源的石油在陸地的儲量越來越少，人們逐漸把目光瞄向海洋——這個占地表3/4的巨大聚寶盆。

20世紀60年代以來，世界海上石油開采行業迅速發展，近幾年發展尤為迅猛。但是，海洋開采環境也比陸地環境更加惡劣，高鹽霧、高霉菌環境對鉆機的要求更為嚴格。南陽二機石油裝備（集團）有限公司在海洋石油281項目的鉆機設計中，嘗試對重要受力部件選用D36船用鋼板，通過材料性能分析、焊接評定、拉力試驗、沖擊試驗及應用情況分析，對選用D36鋼板的可行性、優越性進行了論證。

一、D36鋼板分析

1.D36鋼板的化學成分及相關試驗。

（1）D36鋼板的化學成分。D36鋼板的化學成分見表1。

表 1 D36鋼板的化學成分

（2）D36鋼板拉力試驗。試驗結果見表2。

表 2 D36鋼板的拉力試驗

（3）D36鋼板沖擊試驗。試驗結果見表3。

表 3 D36鋼板沖擊試驗結果

2.D36鋼板碳當量計算?？砂匆韵鹿接嬎悖?/p>

計算的碳當量Ceq（%）結果為：批號A929960為0.3525，批號A93115為0.3941，批號A929653為0.3841，批號A902171為0.3963。通過對照標準及計算碳當量，確定所采購各批次D36材料均符合國標（GB712—2000）規定要求，即合格。

二、D36鋼板的焊接工藝評定

按照美國國家標準《AWS D1.1鋼結構焊接規范》，對D36鋼板進行焊接工藝評定。該規范是一部被廣泛應用的國際性經典規范，并與美國ASME鍋爐壓力容器規范標準和API規范標準之間的關系極為密切，是互相引用和參照的標準。焊接工藝評定內容主要包括：母材性質、焊材性質、評定條件、焊接工藝、焊后熱處理、焊接試件檢驗結果、試驗參加者、評定結論等8項。

1.母材。所選母材D36鋼板實際的各項性能均符合國標要求。

2.焊接材料。焊絲采用ER50-G/Φ1.2和H10Mn2/Φ4，保護氣體為CO2純度99.8。焊接材料化學成分質保書各項指標均符合標準值要求。

3.評定條件。采用GMAW和SAW兩種焊接方法，對接接頭，雙面半V型坡口，無襯板，環境溫度15℃，相對濕度65%，層間溫度15～180℃，焊接位置1 G，設備型號為NBC-500和ZX5-1000，坡口及焊道布置如圖1、圖2所示。

4.焊接工藝。焊接工藝參數見表4。

5.焊接試件檢驗結果。

（1）外觀檢測。成形良好，雙面焊縫寬22 mm，無咬邊、氣孔等缺陷，檢測結果為合格。

（2）無損檢測。采用RT檢測方法，按照AWSD1.1和D1.1M—2006標準規定，檢測結果為合格。

（3）機械性能測試。

①拉伸試驗。σb為590，590 MPa，檢測結果為合格。

②彎曲試驗。經檢測，面、背彎（A=38.1mm）合格。

表4 焊接參數

③沖擊試驗（Akv）。焊縫中心74，72，70 J，熔合線92，90，86 J，融合線122，120，122 J。檢測結果為合格。

6.評定結論。本評定按照AWSD1.1和D1.1M—2006標準規定，對制備試件、焊接、檢驗和理化性能進行了測定。評定結論為合格。

三、焊接工藝控制

施焊人員、施焊環境、焊接材料、焊接準備及焊接、定位焊、斷續焊、焊縫返無損檢測以及WPS編號規則說明等方面，應滿足以下要求。

1.施焊人員。焊接工作應由持有中國船級社頒發的《焊工合格證書》的焊工擔任。

2.施焊環境。

（1）焊接工作應在具有防風、雨、雪的遮蔽條件下進行。

（2）焊時的環境溫度不低于5℃。當環境溫度低于5℃時，應將始焊處100 mm范圍內預熱到15℃以上。

（3）露天施焊、焊接表面潮濕以及焊件表面溫度低于5℃時，都必須采取有效的防護措施。

3.焊接材料。

（1）埋弧焊所用焊劑使用前，應按產品使用說明進行烘焙，并應保持干燥。如果受潮，則應重新加熱焙干后方可使用。

（2）埋弧焊、氣體保護焊用焊絲使用前，應將其表面的水分和污物清除干凈。

（3）CO2氣體保護焊所用CO2氣體，應按照公司《焊接用液體二氧化碳使用管理規范》（編號JSZX-2008-08）的要求執行。

四、檢驗

南陽二機石油裝備（集團）有限公司在海洋石油281的項目中，將D36船用鋼板運用于海洋鉆機的主要受力部件，如各橇塊的主梁、連接裝置、井架安裝座以及主要受力部位的筋板、連接板等。對D36鋼板參與的各零件、部件及最后組裝的各項探傷報告、檢驗報告均為合格，并且已交付用戶使用，運行狀況良好。

五、結論

1.所選用D36船用鋼板的焊接性能、力學性能良好，可用于海洋鉆機的制造選材。

2.D36船用鋼板自身具有良好的抗腐蝕、耐低溫性能，用于海洋鉆機比其他材料更具優勢。

3.D36船用鋼板在海洋鉆機的實際制造和使用中應用效果良好。