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不锈钢大厚板高效组合焊接工艺
关闭窗口】【浏览次数: 】【发布日期:2017-07-05 16:11】【编辑:东莞市联顺金属材料有限企业】【来源:】

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1. 概述

大型集装箱船具有较大的船长尺度、载箱量,较高的航速、以及大开口等特性,导致船体结构中部区域处于较高的应力水平。因此设计上往往采用大厚度高强度钢材料。

 

单丝气电立焊(EGW)作为一种高效率焊接方法,应用较普遍。但一般最大适用板厚只能达到32~33mm,无法在上述大厚板上采用;

 

双丝EGW方法的适用板厚一般可达70mm左右,但由于焊接热输入非常大,要保证焊接接头的性能满足规范要求,必须采用适应大热输入焊接的钢板。

 

所以,在未采用适应大热输入焊接钢板情况下,大厚板立对接焊缝只能采用FCAW多层多道焊,焊接效率低下。

 

本方法是针对上述特点,研究开发的一种既能将EGW应用于大厚板焊接,充分发挥其高效率优势,又适应实际钢板特点的FCAW+EGW组合焊接工艺方法。即先在结构面采用FCAW单面焊接,并实现背面成形,之后在非结构面进行EGW焊接的一种高效组合焊接方法。

 

2. FCAW+EGW组合焊接方法要点

 

(1)适用板厚

 

34~80mm:即下限为单丝EGW适用板厚的上限;对于上限,目前某大型集装箱船舷侧内、外壳上列板采用的是大厚度钢板,考虑不同产品钢板厚度不同,所以确定为80mm。

 

(2)厚度划分

 

焊接厚度的划分原则,首先要充分发挥EGW焊接的高效率优势;同时必须兼顾两种方法焊接熔敷金属量不能相差过大,否则会较难控制焊接变形。

 

(3)组合焊接方法接头形式设计

 

①坡口角度:FCAW侧为避免坡口宽度过大,比正常FCAW单面焊坡口适当减小,为X±5°;EGW侧为了降低熔敷金属量和不至于坡口过宽,根据板厚不同采用不同的坡口角度。板厚为30~50mm时为Y±5°,板厚为51~80mm时为Z±5°。

 

②根部间隙:需要同时适应两种焊接方法工艺要求,即G±2mm。

 

③适用衬垫形式:常规三角衬垫因角度问题无法满足上述接头形式要求,本组合焊接方法需要采用圆棒衬垫。直径尺寸需要根据实际装配间隙的数值选取(见图1)。 

 

(4)焊接施工基本要点

 

①焊接培训。操编辑需经过一定时间的培训,即使具有EGW(SG—2法)焊接普通厚度钢板经验的操编辑也必须经过培训,因为薄板与大厚板焊接时,熔池中焊丝的操作运动不同。

 

②端部检测。焊缝始终端以及停弧部位,要采用非破坏检测(RT或UT),检查有无缺陷以及确认缺陷尺寸,采用气刨去除缺陷,用FCAW或SMAW焊接方法返修焊接。

 

③引弧板。引弧板长度至少要50mm。引弧板与母材同厚度,开相同坡口。④焊接时,风会造成保护气体紊乱使焊缝产生气孔缺陷,以及因空气中的氮侵入而造成接头性能低下,故需采取必要的防风措施。

 

3. 工艺试验及认可

 

(1)试验材料

试板及焊材如表1所示 。

 

(2)焊接参数

焊接位置为3G,具体焊接参数如表2所示。

 

 

(3)试验结果

试验按照LR、CCS船规和在验船师现场监控下进行,结果如下。

 

NDT及结果:PT结果为正反面焊缝边缘整齐,表面光顺,无任何表面缺陷;UT结果为所有焊缝经超声波检测全部合格(满足ISO5817 B级);MT结果为正反面焊缝磁粉探伤检测后,无表面焊接缺陷。

 

力学性能检测及结果:依据规范要求,对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击、宏观和硬度检测,宏观试样如图2所示,数据汇总如表3所示。

 

 

(4)认可结论

经对试验焊接接头进行NDT和力学性能检测,结果满足船级社规范要求,通过工艺认可。

 

(5)效率对比

以某板厚1m长焊缝为例,采用双面FCAW焊接时需要焊接时间为250min;采用组合焊接方法时,EGW需要焊接时间为18min,FCAW需要焊接时间为125min,合计需要焊接时间143min。采用组合焊接方法比原双面FCAW焊接节省焊接时间近43%。

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