[发明专利]一种海洋平台渐变壁厚铸造节点及其制备方法

说明书

一种海洋平台渐变壁厚铸造节点，包括用于连接钢结构管件的主体，所述主体为整体浇铸的铸钢，所述主体包括一根中心连接管，2‑4根斜管，2‑6根底管；中心连接管、斜管和底管的连接端相贯汇集于一处形成节点核心区，所有连接管件的中轴线在节点核心区交汇于两个中心点上，两个中心点相距250‑300mm，相邻两根连接的管的内外壁表面之间设置圆角过渡。该铸造节点在降低整体重量，减少的同时，保证了良好的焊接性能。所述铸造节点能够一次成型，工艺更加简单，且大大降低了制造成本。

技术领域

本发明属于海洋平台装备领域，尤其涉及一种低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点。

背景技术

海洋平台是人类进行海洋开发的基础，节点是海洋平台中一个关键组件。节点的主要作用是连接关键，并承受载荷，由于节点的应力状态较为复杂，容易产生应力集中现象，导致裂纹出现，并可能进一步扩展导致结构失效，进而发生严重事故。因此节点设计除了需要满足平台结构总体受力强度以外，还要满足交汇于节点的各构件的局部强度，包括构造强度、静力强度和疲劳强度，以保障平台安全。焊接节点内应力高，低温冷脆问题严重，在外力作用下容易发生应力集中导致节点破坏，危害平台的安全性。铸造节点刚性大，应力集中系数仅为焊接节点的二分之一，疲劳寿命高，抗极端环境能力强，同时，铸钢各向同性，厚度方向具有较高的韧性。另外，铸造节点成本相比焊接节点低，具体表现为铸造节点代替焊接节点，除个别节点外，多数铸造节点可节约钢材5-15％，降低造价3-30％，因而开发海洋平台铸造节点是未来发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋平台渐变壁厚铸造节点，包括用于连接钢结构管件的主体，所述主体为整体浇铸的铸钢，所述主体包括一根中心连接管，2-4根斜管，2-6根底管；中心连接管、斜管和底管的连接端相贯汇集于一处形成节点核心区，所有连接管件的中轴线在节点核心区交汇于两个中心点上，两个中心点相距250-300mm，相邻两根连接的管的内外壁表面之间设置圆角过渡。优选所述主体包括一根中心连接管，2根斜管，2根底管。

所述新型渐变壁厚铸造节点，中心连接管和斜管的管件上部为壁厚逐渐增加，下部为均匀壁厚；中心连接管从距离中心连接管端点180-220mm处开始逐渐增加壁厚，中心连接管上部的中心点位置壁厚最大，中心连接管上部的最小壁厚25-30mm，最大壁厚为35-45mm，中心管下部的壁厚为25-30mm；斜管从与中心连接管的交汇区域开始逐渐增加壁厚，斜管上部最小壁厚20-25mm，最大壁厚为30-40mm，斜管下部壁厚为20-25mm；斜管与中心连接管呈30-45°角连接；底管为均匀壁厚管，壁厚为12-15mm，与中心连接管呈60-90°角连接。

所述中心连接管和斜管的管件上部是指管件横截面的水平面以上部分。

斜管的最大壁厚处位于节点中心处与中心连接管的轴线垂直的截面上。

优选的，所述新型渐变壁厚铸造节点，中心连接管和斜管的管件上部为壁厚逐渐增加，下部为均匀壁厚；中心连接管从距离中心连接管端点190-210mm处开始逐渐增加壁厚，中心连接管的中心点位置壁厚最大，中心连接管上部的最小壁厚28-30mm，最大壁厚为40-42mm，中心连接管的下部壁厚为28-30mm；斜管从与中心连接管的交汇区域开始逐渐增加壁厚，斜管上部最小壁厚22-23mm，最大壁厚为32-38mm，斜管下部壁厚为22-23mm；斜管与中心连接管呈35-40°角连接；底管为均匀壁厚管，壁厚为13-14mm，与中心连接管件呈70-80°角连接。

优选的，所述的铸造节点用钢可以进行预处理，包括如下步骤：

(1)淬火处理：将与所述低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢铸件升温至930-970℃，保温1-2h后以30-50K/s速度水冷至室温；

(2)回火处理：将上述水淬后的低温环境下耐腐蚀高强高韧铸造节点用钢升温至450-700℃，保温4-6h后空冷至室温。