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本文以海洋平台中高压管线316L和304不锈钢的在役焊接修复为研究对象,研究了管道运行条件、壁厚等对管道在役焊接性的影响规律,确定了不锈钢管线最佳的在役焊接修复工艺及工艺参数;同时为适应海洋平台远离内地,焊接专家不便现场指导焊接修复的特点,设计并开发了具有网络远程遥控功能的在役焊接专家系统。
为研究运行管线的在役焊接性,根据API1104-99标准自行设计和搭建了动态、静态两套在役焊接模拟试验装置,通过试验研究发现,采用手工电弧焊进行在役焊接时,焊接过程中容易发生烧穿,且外观成型较差,因此从保证焊接焊接安全性及焊接质量两方面综合考虑,316L和304不锈钢在进行在役役焊接时优先推荐采用钨极氩弧焊。根据API1104-99标准确定,当主管道壁厚＞6.4mm时,一般不会发生烧穿;而根据静态在役焊接试验模拟发现,当主管道壁厚＜3mm时,在稍加压力的情况下就有可能发生烧穿,因此不建议进行在役焊接,而当3mm＜壁厚＜6.4mm时,可以通过选择合适的焊接工艺参数来保证获得性能良好的焊接接头。经CCS(中国船级社)认证,确定了316L和304不锈钢的最佳在役焊接工艺参数为:环向角焊缝电流120-130A,电压11.0-12.5V,焊接速度0.75-0.85mm/s,纵向直焊缝焊接电流125-126A,电压11.0-12.5V,速度0.71-1.27mm/s。而且通过动态在役焊接试验发现,随着管内介质流速的增加,焊接接头的硬度值略有增加,焊接接头的组织明显细化,断裂时呈明显的塑性断裂。但当流速一定时,焊接接头热影响区由于晶内细胞组织较粗大,其硬度值较焊缝处偏低。
为方便企业管理,本文以Eclipse作为开发工具,采用Java语言设计开发了主从式三层B/S结构的焊接专家系统,由于采用的是B/S结构,现场焊接修复人员只需登录特定网页,即可浏览、查询、下载、打印焊接工艺规程、焊接工艺评定报告以及其它焊接相关知识,无需焊接专家现场指导。除普通用户的基本操作外,系统管理员还可对整个系统进行数据录入、维护以及管理等操作。由于焊接专家系统不可能涵盖所有的待修复情况,用户使用时可能查询不到相关的焊接工艺,此时焊接专家系统能够根据特定的推理逻辑,提供一个建议性的焊接工艺指导,经由资质的机构认证合格后,转入正式数据库,并及时发出数据更新报告,实现了整个系统的数据及时更新及数据一致性,而且整个系统操作简单,扩展方便,完全满足了企业要求。