船用鋼大間隙焊接的工藝研究

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1、大間隙合攏縫的焊接工藝設(shè)計(jì)第4頁(yè)船用鋼大間隙焊接的工藝研究趙連春陳紹全于立新（大連造船廠(chǎng)集團(tuán)有限公司）摘要：本文主要對(duì)船舶建造合攏過(guò)程中出現(xiàn)的焊接間隙超差的情況進(jìn)行分析，通過(guò)試驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)合理的焊接工藝，為現(xiàn)場(chǎng)焊接施工提供有力的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：大間隙；焊接；試驗(yàn)；焊道布置；襯墊0引言船體的焊接施工占整個(gè)船體建造總工作量的40%以上，公司對(duì)焊接施工質(zhì)量一直非常重視，現(xiàn)場(chǎng)的裝配精度也比以往有了較大的提高。但是由于種種原因，船體合攏和預(yù)合攏的施工中經(jīng)常不可避免地產(chǎn)生合攏縫間隙超差的現(xiàn)象。通常遇到這種現(xiàn)象，如果間隙大于16m

2、m小于25mm，依照中國(guó)造船質(zhì)量（CSQS）標(biāo)準(zhǔn)可以不換板，采用先長(zhǎng)肉后焊接的方法處理。但是這種方法一直沒(méi)有焊評(píng)等方面的技術(shù)支持，施工中經(jīng)常會(huì)因?yàn)楹腹ぬ幚聿划?dāng)和缺少焊評(píng)的原因影響了施工進(jìn)展。本課題的研究目標(biāo)就是切實(shí)解決以上問(wèn)題，進(jìn)行相應(yīng)的焊評(píng)試驗(yàn)，得到驗(yàn)船師的認(rèn)可，使大間隙的焊接合法化。同時(shí)制定大間隙的焊接工藝文件指導(dǎo)施工，將這一技術(shù)推廣使用，使大間隙焊接質(zhì)量得以保證。1前期的探索研究試驗(yàn)開(kāi)始的初期進(jìn)行了大量的摸索試驗(yàn)，為本項(xiàng)目最后的成功提供了重要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為下一步的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。前期我們采用了兩

3、種裝配間隙進(jìn)行研究，分別是16mm和25mm的2G和3G位置，合計(jì)四項(xiàng)試驗(yàn)。焊道布置是本項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。探索試驗(yàn)在焊道布置方面采取的形式與焊接普通對(duì)接板相同，是一層一層的從根部向上進(jìn)行焊接。經(jīng)過(guò)研究對(duì)比，這種焊道的布置方法非常難于推廣，需要非常有經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)焊工才能操作得當(dāng)。而且因?yàn)楹傅缹?，焊肉填充量大，熱量散失很慢，從而?dǎo)致熱輸入很難控制。探索試驗(yàn)在進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，多個(gè)沖擊值非常低，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。經(jīng)過(guò)分析和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)根本原因正是焊道布置不合理。另一方面，DNV新改版的規(guī)范中明確指出，間隙超過(guò)16mm的焊縫，如果進(jìn)

4、行長(zhǎng)肉處理，長(zhǎng)肉的方式必須是首先在焊縫的一側(cè)或兩側(cè)堆焊，直到坡口間隙≤16mm，這時(shí)長(zhǎng)肉結(jié)束。將坡口氣刨或打磨光順，形成可以正常焊接的坡口形式，這時(shí)才可以采用通常的焊接工藝進(jìn)行焊接。公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（船舶建造質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)船體部分）中規(guī)定：12mm＜焊縫間隙≤25mm時(shí)，加襯墊正面單側(cè)成型后，再焊主焊道。綜合考慮以上因素，后來(lái)的試驗(yàn)方案得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。將大間隙的焊接方式確定為先長(zhǎng)肉至間隙≤12mm，再進(jìn)行正常焊接。2設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案25mm是允許長(zhǎng)肉焊接的最大值，如果采用該尺寸進(jìn)行的試驗(yàn)成功了，那么25mm以下的間隙均可以采用

5、該工藝來(lái)進(jìn)行焊接，因此焊評(píng)試驗(yàn)所采用的坡口間隙只選擇一個(gè)25mm就可以覆蓋所有的長(zhǎng)肉焊接了。經(jīng)過(guò)各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的論證以及與驗(yàn)船師的溝通，最終確定采用間隙為25mm的焊縫進(jìn)行長(zhǎng)肉焊接試驗(yàn)，長(zhǎng)肉至間隙12mm為止，然后進(jìn)行正常焊接，長(zhǎng)肉的覆蓋范圍為12mm-25mm。試驗(yàn)用板材：考慮到現(xiàn)階段在建產(chǎn)品的板厚和材質(zhì)，決定采用26mm厚的DH36板，可以覆蓋到13-52mm厚度的DH36及以下的所有板材，能夠滿(mǎn)足幾乎所有的合攏縫板材的對(duì)接。規(guī)格為150mm×700mm，方案考慮了需要考察長(zhǎng)肉部分的沖擊值，因此將試板長(zhǎng)度補(bǔ)充到7

6、00mm。大間隙合攏縫的焊接工藝設(shè)計(jì)第4頁(yè)焊接方法：FCAW焊接位置：2G；3G電源類(lèi)型和極性：DCRP保護(hù)氣體：二氧化碳單道或多道：多道根部處理：不處理預(yù)熱溫度：不預(yù)熱層間溫度：≤250℃焊后熱處理：無(wú)需熱處理焊接接頭及長(zhǎng)肉部分的設(shè)計(jì)如圖1和圖2所示。圖12G位置焊接接頭及長(zhǎng)肉部分的設(shè)計(jì)圖23G位置焊接接頭及長(zhǎng)肉部分的設(shè)計(jì)3進(jìn)行焊接試驗(yàn)3.1裝配采用馬板將對(duì)接的試板進(jìn)行裝配固定，間隙為25mm。使用量角器按照方案確認(rèn)坡口角度。由于間隙過(guò)大，普通的陶瓷襯墊寬度不夠，首次粘貼的時(shí)候要靠在先長(zhǎng)肉的一側(cè)固定好，在焊接進(jìn)行的過(guò)

7、程中，要根據(jù)長(zhǎng)肉和焊接的進(jìn)展情況更換新的襯墊。3.2焊接焊接之前需要確保坡口表面及其周?chē)蔫F銹、切割坡口留下的殘?jiān)绕渌s物清除干凈。焊接參數(shù)的選擇十分重要，不適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)可能會(huì)導(dǎo)致焊縫的各種缺陷。比如說(shuō)，焊接參數(shù)過(guò)小或焊接速度太快可能會(huì)出現(xiàn)未熔合與未焊透等現(xiàn)象。焊接參數(shù)過(guò)大或速度太慢又會(huì)出現(xiàn)氣孔和焊縫力學(xué)性能下降等缺陷。因此焊接的電流、電壓和焊接速度都要控制在合理的范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)不斷的探討和試驗(yàn)，最終確定本試驗(yàn)的焊接參數(shù)如表1和表2所示。在實(shí)船的焊接中，電流電壓可按照方案上下浮動(dòng)10%，焊接速度可上下浮動(dòng)30%，這樣

8、完全可以保證焊縫的焊接質(zhì)量。表12G位置的焊接參數(shù)焊道焊材規(guī)格（mm）焊接電流(A)焊接電壓(V)焊接速度(mm/min)長(zhǎng)肉部分φ1.219026320焊接部分打底φ1.219026140填充φ1.221026300蓋面φ1.221026350表23G位置的焊接參數(shù)焊道焊材規(guī)格（mm）焊接電流(A)焊接電壓(V)焊接速度(mm/