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大厚板怎樣才能高效焊接?

發布時間:2025-02-24 瀏覽次數:48389次

1概述


大型集裝箱船具有較大的船長尺度、載箱量,較高的航速、以及大開口等特性,導致船體結構中部區域處于較高的應力水平。因此設計上往往采用大厚度高強度鋼材料。

 

單絲氣電立焊(EGW)作為一種高效率焊接方法,應用較普遍。但一般最 大適用板厚只能達到32~33mm,無法在上述大厚板上采用;

 

雙絲EGW方法的適用板厚一般可達70mm左右,但由于焊接熱輸入非常大,要保證焊接接頭的性能滿足規范要求,必須采用適應大熱輸入焊接的鋼板。

 

所以,在未采用適應大熱輸入焊接鋼板情況下,大厚板立對接焊縫只能采用FCAW多層多道焊,焊接效率低下。

 

本方法是針對上述特點,研究開發的一種既能將EGW應用于大厚板焊接,充分發揮其高效率優勢,又適應實際鋼板特點的FCAW+EGW組合焊接工藝方法。即先在結構面采用FCAW單面焊接,并實現背面成形,之后在非結構面進行EGW焊接的一種高效組合焊接方法。


FCAW+EGW組合焊接方法要點


(1)適用板厚


34~80mm:即下限為單絲EGW適用板厚的上限;對于上限,目前某大型集裝箱船舷側內、外殼上列板采用的是大厚度鋼板,考慮不同產品鋼板厚度不同,所以確定為80mm。

 

(2)厚度劃分


焊接厚度的劃分原則,首先要充分發揮EGW焊接的高效率優勢;同時必須兼顧兩種方法焊接熔敷金屬量不能相差過大,否則會較難控制焊接變形。

 

(3)組合焊接方法接頭形式設計


①坡口角度:FCAW側為避免坡口寬度過大,比正常FCAW單面焊坡口適當減小,為X±5°;EGW側為了降低熔敷金屬量和不至于坡口過寬,根據板厚不同采用不同的坡口角度。板厚為30~50mm時為Y±5°,板厚為51~80mm時為Z±5°。

 

②根部間隙:需要同時適應兩種焊接方法工藝要求,即G±2mm。

 

③適用襯墊形式:常規三角襯墊因角度問題無法滿足上述接頭形式要求,本組合焊接方法需要采用圓棒襯墊。直徑尺寸需要根據實際裝配間隙的數值選?。ㄒ妶D1)。 

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(4)焊接施工基本要點


①焊接培訓。操作者需經過一定時間的培訓,即使具有EGW(SG—2法)焊接普通厚度鋼板經驗的操作者也必須經過培訓,因為薄板與大厚板焊接時,熔池中焊絲的操作運動不同。

 

②端部檢測。焊縫始終端以及?;〔课唬捎梅瞧茐臋z測(RT或UT),檢查有無缺陷以及確認缺陷尺寸,采用氣刨去除缺陷,用FCAW或SMAW焊接方法返修焊接。


③引弧板。引弧板長度至少要50mm。引弧板與母材同厚度,開相同坡口。④焊接時,風會造成保護氣體紊亂使焊縫產生氣孔缺陷,以及因空氣中的氮侵入而造成接頭性能低下,故需采取必要的防風措施。


3工藝試驗及認可


(1)試驗材料


試板及焊材如表1所示


(2)焊接參數


焊接位置為3G,具體焊接參數如表2所示


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(3)試驗結果


試驗按照LR、CCS船規和在驗船師現場監控下進行,結果如下。

 

NDT及結果:PT結果為正反面焊縫邊緣整齊,表面光順,無任何表面缺陷;UT結果為所有焊縫經超聲波檢測全部合格(滿足ISO 5817 B級);MT結果為正反面焊縫磁粉探傷檢測后,無表面焊接缺陷。

 

力學性能檢測及結果:依據規范要求,對焊接接頭進行拉伸、彎曲、沖擊、宏觀和硬度檢測,宏觀試樣如圖2所示,數據匯總如表3所示。

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(4)認可結論


經對試驗焊接接頭進行NDT和力學性能檢測,結果滿足船級社規范要求,通過工藝認可。

 

(5)效率對比


以某板厚1m長焊縫為例,采用雙面FCAW焊接時需要焊接時間為250min;采用組合焊接方法時,EGW需要焊接時間為18min,FCAW需要焊接時間為125min,合計需要焊接時間143min。采用組合焊接方法比原雙面FCAW焊接節省焊接時間近43%。

 

4結語


試驗研發的FCAW+EGW組合焊接方法,既充分發揮了EGW焊接的高效率優勢,又適應當前的鋼板特點,是一種焊接效率高、可行性大的新焊接工藝技術。作為一種創新焊接工藝技術,其坡口制作、裝配精度、材料選配、焊接參數等至關重要,必須在實施中嚴格控制。










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