CN102019481B - 一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明尤其涉及到船用高强钢焊接工艺，它针对CCSE69040mm的高强钢船体结构钢板的平对接焊，提出了一种平对接焊工艺方法，对焊接坡口、焊前预热、施焊温度、焊接顺序、焊接规范参数、焊后冷处理均有提出了行之有效的规范；使得超厚板高强钢的焊接工艺能够顺利实现，提高劳动效率、节省原材料、降低生产成本、减少船舶建造周期，并且弥补了国内在CCSE69040mm厚板高强度船体结构用钢焊接这一部分的技术规范空白。

Description

一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法
技术领域
本发明尤其涉及到船用高强钢焊接工艺。
背景技术
焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一，在船体建造中船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标。因此，焊接技术进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。国际上，高强度钢焊接技术在焊材成分和工艺设计方面发展较快，应用领域也在不断扩大。在涉及特殊使用要求或恶劣工况环境下的钢结构制造领域，高强度钢占有越来越重要的位置，已广泛应用于船舶、桥梁、汽车、高层建筑建设等领域。而国内，高强钢的应用范围也在逐渐增大，但总体上应用还不成熟、仅占钢总用量的10％左右，比例较小。目前，国家标准GB1499.2-2007中高强钢的强度为400MPa，高强度钢焊接标准尚不完善，相关焊接工艺的设计研究存在不足。中国船级社(CCS)的2009年7月出版的《材料与焊接规范》也没有给出相关的工艺规范。
本发明经过改变工艺措施，对于40mm厚的CCS E690高强钢平对接焊焊接工艺进行研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，针对CCS E690 40mm的高强度船体结构用钢平对接焊，能节省较多的焊接材料、电能和工时，且易于加工，能够有效的减小焊接变形，可焊到性好。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，针对母材为CCS E690 40mm的高强度船体结构用钢平对接焊，包括以下工艺参数及步骤：
焊接坡口：为双V形坡口，对接坡口角度为60°±5°；
预热温度：焊接前需对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130℃-150℃开始施焊；
施焊温度：施焊时道间温度应控制在130℃-150℃；
焊接顺序：采用多层多道焊，以填满截面内的坡口；
焊接材料：采用与结构钢屈服强度同等级的Y69焊丝或焊条；
焊接参数：焊接电流160～240A，电弧电压22～30V，焊接速度12～37cm/min，线能量9～27KJ/cm，电特性为直流反接；
焊后处理：焊接工作完成后，焊缝及两侧150mm范围内需要加热到200-250℃，保温达2小时，然后再采用岩棉垫覆盖缓冷处理。
作为可选，焊接方式为气体保护焊或手工电弧焊。
焊接方式为气体保护焊时，焊接电流180～240A，电弧电压27～30V，焊接速度14～37cm/min，线能量11～27KJ/cm。
焊接方式为手工电弧焊时，焊接电流160～165A，电弧电压22～27V，焊接速度12～24cm/min，线能量9～22KJ/cm。
焊接前，需在板材反面工装“马板”，厚板必须采取焊前预热和焊后热处理以消除氢致裂纹。焊接时由于单道焊缝无法填满截面内的坡口，故采用多层多道焊以填满截面内的坡口，防止出现焊缝开裂或延迟裂纹的发生，同时，前一道焊缝对后一道焊缝来说是一个“预热”的过程；后一道焊缝对前一道焊缝来说相当于一个“后热处理”的过程，有效地改善了焊接过程中应力分布状态，利于保证焊接质量。选择窄间隙焊接，可防止高强钢过热，改善焊接性；焊接工艺参数如电流、电压和焊接速度等对罕见热热循环有很大的影响。
本发明通过改变工艺流程实现CCSE69040mm钢板的平对接焊，其通过焊接性试验、焊接工艺评定等措施，制定出高强钢CCS E69040mm钢板的焊接技术方案，使得超厚板高强钢的焊接工艺能够顺利实现，可以提高劳动效率、节省原材料、降低生产成本、减少船舶建造周期等，成功的实现此钢种替代国外高强钢并在国内首次大规模的工程实际应用。填补了国内在厚板高强度船体结构用钢E69040mm焊接这一部分的空白。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为焊接坡口示意图。
图2为二氧化碳气体保护焊的坡口尺度及焊接顺序图。
图3为手工电弧焊的坡口尺度及焊接顺序图。
具体实施方式
一、焊前准备
1.焊接前，焊工应认真熟悉施工图纸及工艺，了解产品的技术要求及质量要求，严格遵守工艺纪律并严格按照本工艺的焊接要求进行施焊。
2.焊前认真检查坡口尺寸及装配质量是否符合质量标准要求。
3.坡口内及坡口边缘两侧各30mm内的正反面与端面应除去水渍、油污、铁锈、挂渣及碳刨残留的粘碳等对焊接质量有影响的杂物。
4.雨、雪天严禁露天施焊。当环境相对湿度大于90％时，应采取相应措施，否则禁止施焊；二氧化碳气体保护焊当风速大于2m/s时，焊接时应采取防风措施。
5.焊条焊前须经380℃-400℃烘焙1-2小时，放入保温筒，随取随用。4小时后，未使用完的焊条应取出重新烘焙。
6.每盘焊丝应一次性连续使用完，不得留放下次使用。
二、焊接材料及焊接方法
1.本材料可采用二氧化碳气体保护焊或手工电弧焊进行焊接。
2.焊接材料采用与结构钢屈服强度同等级的Y69焊丝或焊条。
三、焊接工艺
1.焊接坡口形式如下图1所示：对于40mm厚板CCS E690，为双V形坡口，对接坡口角度为60°±5°，该形坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，且易于加工，能够有效的减小焊接变形，由于构件能够翻身，可焊到性好。
2.焊接前需对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130℃-150℃开始施焊，施焊时道间温度应控制在130℃-150℃。施焊过程中，随时采用点温计在反面测量。
3.分段焊接时，应进行监控，随时观测板材变形状态，若发现板材焊接变形，应尽量调整焊接顺序，减少焊接变形。若无法多次翻身，应进行胎架模板固定后，进行反面清根施焊。
4.每条焊缝应尽量一次性焊接完成，若一条焊缝不能一次性焊接完成，则停止焊接后，应按要求进行后热处理，再次焊接时，重新按要求进行预热，焊接。
5.焊接工作完成后，焊缝及两侧150mm范围内需要加热到200-250℃，保温2小时，然后再采用岩棉垫覆盖缓冷处理。
四、焊后清理及检验
1.焊后焊工应认真清除焊缝焊渣及两侧的飞溅物。
2.施焊完后，对焊接进行外观及无损检测。具体要求按有关要求执行。
3.焊缝缺陷的返修需要用碳弧气刨将缺陷彻底清除，清除部位应光滑过渡。
实施例1
采用二氧化碳气体保护焊：
1、焊接材料如下：焊丝GFR-110K3(E761T1-K3C)Φ1.2mm，二氧化碳气体纯度≥99.5％。
2、焊接顺序及坡口尺度如图2所示。
3、焊接规范参数见下表1：
表1二氧化碳气体保护焊
Figure BDA0000035352420000051
实施例2
采用手工电弧焊进行焊接：
1、焊接材料如下：焊条CHE807RH(E8015-G)Φ4mm。
2、焊接顺序及坡口尺度如图3所示。
3、焊接规范参数见下表2：
表2电弧手工焊
Figure BDA0000035352420000052
Figure BDA0000035352420000061
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，针对母材为CCS E690 40mm的高强度船体结构用钢平对接焊，包括以下工艺参数及步骤：
焊接坡口：为双V形坡口，对接坡口角度为60°±5°；
预热温度：焊接前需对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130℃-150℃开始施焊；
施焊温度：施焊时道间温度应控制在130℃-150℃；
焊接顺序：采用多层多道焊，以填满截面内的坡口；
焊接材料：采用与结构钢屈服强度同等级的Y69焊丝或焊条；
焊接参数：焊接电流160～240A，电弧电压22～30V，焊接速度12～37cm/min，线能量9～27KJ/cm，电特性为直流反接；
焊后处理：焊接工作完成后，焊缝及两侧150mm范围内需要加热到200-250℃，保温达2小时，然后再采用岩棉垫覆盖缓冷处理。
2.根据权利要求1所述的高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，焊接方式为气体保护焊。
3.根据权利要求1所述的高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，焊接方式为手工电弧焊。
4.根据权利要求2所述的高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，焊接方式为气体保护焊时，焊接电流180～240A，电弧电压27～30V，焊接速度14～37cm/min，线能量11～27KJ/cm。
5.根据权利要求3所述的高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法，其特征在于，焊接方式为手工电弧焊时，焊接电流160～165A，电弧电压22～27V，焊接速度12～24cm/min，线能量9～22KJ/cm。
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