摘要
随着海洋钻井平台逐步向深海发展，平台用钢的强度等级越来越高、厚度越来越大。而钻井平台桩腿的焊接作为平台建造最为关键的步骤之一，对焊接效率和焊接质量的要求也越来越高。针对我国海洋平台建设起步晚、技术水平相对落后的状况，本文重点研究了自升式钻井平台桩腿用大厚度Q690E低合金高强钢机器人双丝MAG焊接工艺。 本文首先采用ABAQUS有限元分析软件，模拟计算了不同焊丝间距的Q690E双丝焊温度场和焊接接头热循环曲线，并与单丝焊温度场进行对比分析，探索低合金高强钢机器人双丝 MAG焊接接头热循环曲线特点，为后续工艺试验提供理论指导。然后通过平板单层单道堆焊试验，以及对焊道截面的宏观分析，探索不同焊接电源模式（脉冲模式和恒压模式）以及焊接速度对机器人双丝MAG焊缝成形的影响。最后结合以上试验结果，对50mm厚的Q690E高强钢进行机器人双丝MAG对接焊工艺试验，通过对焊接接头的力学性能测试、微观组织观察以及冲击断口的扫描电镜照片分析，研究了焊接热输入、焊接规范（大电流高速焊和小电流低速焊）以及保护气体对Q690E机器人双丝MAG焊焊接接头组织性能的影响。结果表明：⑴当双丝间距大于20mm时，焊接熔池中部出现缩颈，焊缝中心热循环曲线出现了两个波峰；当双丝间距为25mm时，焊缝区 T8/3增大到71.6s，冷却速度降低；⑵在其他焊接条件相同时，两种电源模式所得焊缝的熔深均为4.7mm，但脉冲电源模式下焊缝熔宽为16.0mm，余高为3.5mm，均大于恒压模式下所得焊缝熔宽和余高；随着焊接速度的增大，双丝脉冲MAG焊缝熔深先增大后减小，在焊接速度为9.2mm/s时，焊缝熔深最大，为5.9mm；⑶对于低合金高强钢 Q690E的机器人双丝MAG焊接工艺，当焊接电源采用脉冲模式，焊接热输入控制在1.57KJ/mm左右，保护气体为20%CO2+80%Ar的混合气体时，能够获得满足标准规定、综合力学性能优良的焊接接头，接头强度大于770MPa，-40℃低温冲击功大于69J。
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