D36船用钢板在海洋钻机中的应用

南阳二机石油装备（集团）有限公司 荣晓玲 尹一晓 刘振义 涂学洋 程传静 尹 娜

D36船用钢板在海洋钻机中的应用

南阳二机石油装备（集团）有限公司 荣晓玲 尹一晓 刘振义 涂学洋 程传静 尹 娜

随着世界经济的高速发展，人类对资源的需求越来越大，尤其是对石油资源的需求。为此，人类的石油开采步伐不断加大，同时也推动了钻机行业的高速发展。但作为有限资源的石油在陆地的储量越来越少，人们逐渐把目光瞄向海洋——这个占地表3/4的巨大聚宝盆。

20世纪60年代以来，世界海上石油开采行业迅速发展，近几年发展尤为迅猛。但是，海洋开采环境也比陆地环境更加恶劣，高盐雾、高霉菌环境对钻机的要求更为严格。南阳二机石油装备（集团）有限公司在海洋石油281项目的钻机设计中，尝试对重要受力部件选用D36船用钢板，通过材料性能分析、焊接评定、拉力试验、冲击试验及应用情况分析，对选用D36钢板的可行性、优越性进行了论证。

一、D36钢板分析

1.D36钢板的化学成分及相关试验。

（1）D36钢板的化学成分。D36钢板的化学成分见表1。

表 1 D36钢板的化学成分

（2）D36钢板拉力试验。试验结果见表2。

表 2 D36钢板的拉力试验

（3）D36钢板冲击试验。试验结果见表3。

表 3 D36钢板冲击试验结果

2.D36钢板碳当量计算。可按以下公式计算：

计算的碳当量Ceq（%）结果为：批号A929960为0.3525，批号A93115为0.3941，批号A929653为0.3841，批号A902171为0.3963。通过对照标准及计算碳当量，确定所采购各批次D36材料均符合国标（GB712—2000）规定要求，即合格。

二、D36钢板的焊接工艺评定

按照美国国家标准《AWS D1.1钢结构焊接规范》，对D36钢板进行焊接工艺评定。该规范是一部被广泛应用的国际性经典规范，并与美国ASME锅炉压力容器规范标准和API规范标准之间的关系极为密切，是互相引用和参照的标准。焊接工艺评定内容主要包括：母材性质、焊材性质、评定条件、焊接工艺、焊后热处理、焊接试件检验结果、试验参加者、评定结论等8项。

1.母材。所选母材D36钢板实际的各项性能均符合国标要求。

2.焊接材料。焊丝采用ER50-G/Φ1.2和H10Mn2/Φ4，保护气体为CO2纯度99.8。焊接材料化学成分质保书各项指标均符合标准值要求。

3.评定条件。采用GMAW和SAW两种焊接方法，对接接头，双面半V型坡口，无衬板，环境温度15℃，相对湿度65%，层间温度15～180℃，焊接位置1 G，设备型号为NBC-500和ZX5-1000，坡口及焊道布置如图1、图2所示。

4.焊接工艺。焊接工艺参数见表4。

5.焊接试件检验结果。

（1）外观检测。成形良好，双面焊缝宽22 mm，无咬边、气孔等缺陷，检测结果为合格。

（2）无损检测。采用RT检测方法，按照AWSD1.1和D1.1M—2006标准规定，检测结果为合格。

（3）机械性能测试。

①拉伸试验。σb为590，590 MPa，检测结果为合格。

②弯曲试验。经检测，面、背弯（A=38.1mm）合格。

表4 焊接参数

③冲击试验（Akv）。焊缝中心74，72，70 J，熔合线92，90，86 J，融合线122，120，122 J。检测结果为合格。

6.评定结论。本评定按照AWSD1.1和D1.1M—2006标准规定，对制备试件、焊接、检验和理化性能进行了测定。评定结论为合格。

三、焊接工艺控制

施焊人员、施焊环境、焊接材料、焊接准备及焊接、定位焊、断续焊、焊缝返无损检测以及WPS编号规则说明等方面，应满足以下要求。

1.施焊人员。焊接工作应由持有中国船级社颁发的《焊工合格证书》的焊工担任。

2.施焊环境。

（1）焊接工作应在具有防风、雨、雪的遮蔽条件下进行。

（2）焊时的环境温度不低于5℃。当环境温度低于5℃时，应将始焊处100 mm范围内预热到15℃以上。

（3）露天施焊、焊接表面潮湿以及焊件表面温度低于5℃时，都必须采取有效的防护措施。

3.焊接材料。

（1）埋弧焊所用焊剂使用前，应按产品使用说明进行烘焙，并应保持干燥。如果受潮，则应重新加热焙干后方可使用。

（2）埋弧焊、气体保护焊用焊丝使用前，应将其表面的水分和污物清除干净。

（3）CO2气体保护焊所用CO2气体，应按照公司《焊接用液体二氧化碳使用管理规范》（编号JSZX-2008-08）的要求执行。

四、检验

南阳二机石油装备（集团）有限公司在海洋石油281的项目中，将D36船用钢板运用于海洋钻机的主要受力部件，如各橇块的主梁、连接装置、井架安装座以及主要受力部位的筋板、连接板等。对D36钢板参与的各零件、部件及最后组装的各项探伤报告、检验报告均为合格，并且已交付用户使用，运行状况良好。

五、结论

1.所选用D36船用钢板的焊接性能、力学性能良好，可用于海洋钻机的制造选材。

2.D36船用钢板自身具有良好的抗腐蚀、耐低温性能，用于海洋钻机比其他材料更具优势。

3.D36船用钢板在海洋钻机的实际制造和使用中应用效果良好。