海洋钢结构T、Y、K型管节点焊缝尺寸控制

张欢欢

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋钢结构T、Y、K型管节点焊缝尺寸控制

张欢欢

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

海洋石油平台导管架T、Y、K型管节点焊接完成后，为了帮助焊工、焊接检验员和UT技术人员确定焊道的有效焊喉tW及焊角尺寸L满足规范、WPS（焊接工艺规程）或者书面程序的要求，在组对检验时，通过测量T、Y、K型管节点的二面角、根部间隙和坡口角度，从而建立起一套参考标记系统。实践证明，在焊接和检验过程中，借助这套参考标记系统能够有效避免T、Y、K型管节点焊缝尺寸不足的问题。

T、Y、K型管节点；导管架和平台；二面角测量；参考标记系统；组对外观检验

0 前言

在海洋工程钢结构领域，T、Y、K节点主要用于拉筋之间、拉筋和导管腿、拉筋和立柱的连接上。导管腿、立柱等钢结构属于主结构，除了要承受自身质量外，在海面及海底还要常年承受大风、浪涌、极冷极热、机械振动甚至海啸和地震等外力作用[1]。由于T、Y、K节点坡口开在直径较小的管材上，受管径空间限制，焊工无法进行背面焊接，因此坡口设计均为单面焊，焊接完成后无法从背面查看其焊接情况。因此，为了有效控制T、K、Y节点的焊缝尺寸，保证导管架的建造质量，需要在组对阶段测量和记录各种必要参数，从而为后续阶段的施工和检验工作建立一套参考标记系统。

AWS D1.1/D1.1M[2]-2010中的图3给出了T、K、Y节点截面形状的要求，涉及到有效焊喉tw和焊角尺寸L的要求。可以看到，对于节点的二面角位置不同，这两个尺寸的要求是不一样的。可是焊后无法测量这两个尺寸，最好的方法是在焊前组对时标记出每一个点所需的有效焊喉tw和焊角尺寸L，再将这些点连成一条线，称为“参考线”。焊接完成后，UT人员可根据这条参考线来判断有效焊喉tw和焊角尺寸L是否达标。

1 测量T、Y、K管节点焊接接头区域二面角

如图1所示，T、Y、K管节点在接头处连接形成一条曲线，在该曲线上的任一点作一条切线，沿此切线的两个方向作垂线，两条垂线的夹角即为T、Y、K管节点二面角ψ。根据ψ的大小，可以将T、Y、K管节点分为图1中的A，B，C，D四个区域。

与这四个区域相对应的二面角范围如表1所示。在各细节区的二面角是有重叠的，这意味着接头几何形状并不是从一个细节区突然变为下一个细节区，而是连续变化的。

使用二面角测量工具沿T、Y、K管节点表面依次进行测量，根据表1中的二面角区域划分，用记号笔在接头表面标记出这四个区域，如图2所示。

图1 免除评定全熔透T、Y、K管连接定义和细节选择

表1 免除评定全熔透T、Y、K管连接详细的二面角分区

图2 管材T、Y、K连接全熔透坡口焊免除评定接头细节-标准平焊截面

2 组对检验

组对检验T、Y、K管节点接头。分别测量接头的根部间隙R和坡口角度φ，如图3、图4所示。

图3 开始接头组对的测量（各细节区边界已经标于支管上）

图4 组对时的测量和标记（各细节区边界已经标于支管上）

根部间隙和坡口角度是接头重要的参数指标根部间隙过大，容易产生烧穿和焊瘤；根部间隙过小，焊条伸不进去，根部不易焊透。坡口角度过大，会增加焊材填充量和焊接时间，效率低下，并造成热输入过大，降低焊缝组织性能；坡口角度过小，则根部不易焊透，会造成接头强度不够[3]。根部间隙R和坡口角度φ范围如表2、表3所示。

表2 免除评定全熔透T、Y、K管连接接头根部间隙及坡口宽度要求

表3 免除评定全熔透T、Y、K管连接接头坡口角度要求

C区、D区的测量和标记与A区和B区类似，略有不同。与根部间隙不同的是有一个“W”尺寸。良好的焊缝金属必须在这个坡口宽度上开始。超出W尺寸，如深入到坡口里面，焊缝金属（AWS图3.8中的“背部焊道”）不需要被探测[4]，也避免了不存在焊缝金属的情况。如果两个构件的C区和D区的组对间隙大于等于W，焊道必然会渗透到支管的坡口面（就像A区和B区一样）。测量这些区域最小焊喉即计算W最简单的方法，就是拿一根一定长度的尺子，在端部做个斜切，使剩余宽度等于W。将这个工具插入坡口内，直到接触到斜边，就可直接读出焊喉尺寸。

3 计算焊缝尺寸tw和L，做参考标记系统

利用表4中的公式计算焊缝尺寸tw和L。以70°二面角、支撑管壁厚tb=25 mm为例，则最小焊喉tw=tb/sin70°=25/sin70°=26.6 mm。计算出结果后，在接头表面标记出长度。需要注意的是，该点焊接完成后，坡口被焊道覆盖，无法在接头内部测量此处的有效焊喉tw，因此需要标记一个参考点，该参考点距离接头100mm，即参考点就是距离接头根部126.6mm（26.6 mm的最小焊喉加上100 mm）的点。连接这些参考点，就形成一条关于该接头最小焊喉尺寸的参考线。

表4 免除评定全熔透T、Y、K管连接接头焊缝尺寸要求

4 焊道尺寸检验

焊接作业完成后，根据AWS D1.1/D1.1M-2010外观检验接收标准[2]检验T、Y、K型管节点焊道截面和尺寸。结果表明，焊道外观尺寸满足要求。

5 结论

（1）进行组对检验时，需确保T、Y、K型管节点坡口角度、根部间隙和钝边情况满足WPS等要求。

（2）测量 T、Y、K 型管节点 4 个区域（A、B、C、D）的二面角，做好关于所需最小焊喉和焊角尺寸的参考标记系统。

（3）本套参考标记系统为焊工、焊接检验员和UT技术人员能够准确判断T、Y、K型管节点焊缝尺寸提供了有效参考，提高了检验合格率。

[1]API RP2A-WSD，RecommendedPracticeforPlanning，Designingand Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design.Washington，D.C.USA[S].

[2]AWS D1.1/D1.1M，Structural Welding Code—Steel[S].

[3]管金钰，刘锦明，花建军，等.坡口角度对熔深的影响[J].船海工程，2013，42（2）：46-47.

[4]API RP2X，RecommendedPracticeforUltrasonicandMagnetic Examination of Offshore Structural Fabrication and Guidelines for Qualification of Technicians[S].

Weld size control of T，Y and K type round tubular joints for offshore steel structure

ZHANG Huanhuan
（Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China）

After welding the T，Y and K type round tubular joints of offshore oil platform jackets，in order to help the weld er，welding inspector and ultrasonic testing technician ascertain the effective throat(tW)and size of leg(L)and meet the requirements of specifications，welding procedure specification (WPS)and written procedures，a set of reference marking system is established by measuring the dihedral angles，root gaps and groove angles of T，Y and K type round tubular joints during assembly inspection.The practice proves that during welding and inspection，under the help of this reference marking system，the undersize of the welds on the T，Y and K type round joints can be avoided effectively.

T，Y and K type round tubular joint；jacket and platform；dihedral angle measurement；reference marks system；assembly and visual inspection

TG457

B

1001－2303（2017）06－0095-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.06.20

2017-01-16；

2017-03-17

张欢欢（1984—），男，满族，工程师，学士，主要从事海洋采油平台钢结构质量控制的研究工作。E-mail：ZHH474@163.com。

本文参考文献引用格式：张欢欢.海洋钢结构T、Y、K型管节点焊缝尺寸控制[J].电焊机，2017，47（06）：95-97.