建设工程—海面上钢管桩接桩全自动焊接施工工法工艺.docx

海上钢管桩接桩全自动焊接工法

1、前言

风能是当今世界备受关注的可再生能源之一，随着对风能利用的深入挖掘，风电设备制造业迎来了新一轮的发展机遇。目前，广东和福建沿海省份大力开发海上风电项目，因为海上地质环境复杂，所以只要涉及到海上风电项目，必然会遇到海上风电钢管桩接桩施工，而且后期接桩工程量随着海上风电项目的发展会逐渐增多，在少有的海上接桩案例中，大部分焊接均采用的是人工焊接操作，人工操作难度大、不利于施工人员的安全、施工效率慢，这对采用新的施工方法提出了新的要求。因此对海上钢管桩接桩的施工方法进行创新研究并进行总结，从而提高现场施工进度、减少人工操作的工作量、减少安全隐患十分有必要，本施工工法通过研究采用不同的焊接方法对比试验，先用合适焊接方法，从焊接设备、工装、辅助设备等入手，提出合适的焊接工艺及焊接方法，在研究过程从工艺、技术参数、切割设备、焊接设备等方面不断优化改进，从而提出适合海上施工的半自动、自动化焊接工艺以及自动化设备，最终形成自动焊焊接施工工法。

2、工法特点

2.0.1焊接自动化，人为因素对焊件质量的影响小。工法改造原有设备，形成全自动横位焊接设备，焊接行走小车沿管桩外壁行走，采用自动控制技术，通过设备预设焊接工艺参数，从焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊枪摆动方式、焊枪倾斜角度等方面调整并确认合适的工艺参数，在焊接工作中根据工况实时微调焊接参数，实现管装横焊位自动焊接。

2.0.2无地域限制。由于海上风力较大，湿度大，盐分大，正常无法满足焊接环境要求。工法设计了海上管桩焊接专用工作间，其结构稳固、耐用、严实，既能够防风遮雨，隔绝潮气，防风效果良好，采光充足，同时安装焊烟净化装置保证空气洁净，解决了海上焊接作业不利条件难题。

2.0.3安全性高。小车行走可以实现无极调速，小车配置的焊枪位置调节器和焊枪角度调节器可以实时调整焊枪位置，达到理想状态。系统解决了横焊时熔池液态金属下坠、焊道间熔合不良、易产生未焊透、焊瘤等难题。设备所有控制开关都集成在小车控制面板上，于传统焊接方法不同，施工人员可远离焊接位置，安全且操作方便。

2.0.4焊接质量高。海上风电管桩受力复杂，现有技术条件不建议接桩施工，主要原因是海上施工条件差，焊缝质量不易保证，存在较大风险。自动焊药芯焊丝CO2气保焊技术，通过优化工艺参数，保证了焊缝接头力学性能，比手工电弧焊明显提高了焊接效率。通过研究半自动焊接工艺，从而为后续的全自动焊接工艺积累一定的经验。

2.0.5对施工人员限制小。全自动焊焊接工艺在半自动焊药芯焊丝CO2气保焊技术基础上，实现横焊位自动化，最大程度地减少了重新起弧的次数，熔敷率高，焊接效率进一步提高，焊缝外观和焊接成型也高于半自动形式的气保焊。施工人员确保能够操作小车进行作业即可，对人员能力要求不高。

3、适用范围

本工法适用于海上钢管桩接桩的全自动焊接施工。

4、工艺原理

根据现场打桩具体情况，确定需要切割管桩的长度及位置，确定好切割位置后，安装自理自动切割机切割管桩，并开设合适的坡口，切割后关口内部安装5-6mm衬垫，衬垫宽度30-50mm，通过吊车吊起需要对接管桩，根据焊接工艺评定和焊接工艺规程进行施焊。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

海上钢管桩全自动施工工艺流程如下：

图5.1-1海上钢管桩全自动施焊工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1现场划线

根据现场打桩具体情况，确定需要切割管桩的长度及位置。采用水平仪在下端钢管桩上确定4个点，确保4个点在同一个水平线上面。采用角尺、1.5米长钢板尺、石笔等工器具进行划线确定切割位置，并采用外弧样板检查切割线下部的外壁圆度是否符合要求，同时在划线部位采用盘尺测量外圆周长，外壁圆度和外周长符合要求以后才允许进行下一步的切割操作。

图5.2-1现场定位示意

5.2.2切割管桩

按照下图所示，根据划线所确定的切割位置，安装好磁力自动切割机，接好丙烷瓶与氧气瓶，调节好丙烷瓶与氧气瓶压力以后点火切割，然后将需要接长的管桩开设坡口。

图5.2.2-1切割以后开设坡口图5.2.2-2切割以后打磨坡口

5.2.3尺寸检验

检验切割处坡口周围是否存在氧化铁、飞溅、熔渣、凹槽等切割缺陷。在没有上述缺陷的前提下采用水平仪测量切割管口不平整度，不平整度≤2mm，同时测量切割处管口外周长长度并做好记录，算出外直径数值。

图5.2.3-1检查坡口开设尺寸图5.2.3-2坡口检验工具

5.2.4安装衬垫

切割处打磨完成以后在管口内侧部位安装成衬垫，衬垫厚度5-6mm,衬垫宽度30-50mm。

图5.2.4-1衬垫示意

5.2.5吊装对接

按照如图所示将对接管桩用吊车吊起如下左图所示，然后用盘尺测量