CN103659012B - 一种大厚板高效组合焊接工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大厚板高效组合焊接工艺方法，首先，在结构面一侧采用FCAW进行单面打底焊接2～4层，实现背面成形；其次，在非结构面一侧采用EGW一次完成焊接；最后，在结构面一侧采用FCAW进行剩余部分的焊接。其中，焊接处采取非对称X型坡口，坡口根部留设6±2mm间隙；本发明确定适合的每种焊接方法适用焊接深度、坡口角度，针对两种方法的特性，确定接头的间隙值。为控制焊接角变形，确定适合的焊接顺序。本发明大厚板高效组合焊接工艺方法，既充分发挥EGW的高效率优势，又适应于高强钢厚板的焊接，焊接效率高，可行性强。

Description

一种大厚板高效组合焊接工艺方法
技术领域
本发明涉及焊接工艺的改进，更具体地说，涉及34-80mm厚度钢板在造船过程中的焊接工艺。
背景技术
大型集装箱船具有较大的船长尺度、载箱量和较高的航速，以及大开口特性等引起的局部应力增加，导致了船体结构中局部区域处于较高的应力水平状态。为此在设计上，都已采用了大厚度高强度钢材料，像舷侧内外上列板材料是EH36、厚度66mm及以上。
问题在于，在现有技术的的合拢阶段建造中，由于焊接工艺约束，目前均采用CO2双面焊接，焊接效率较低，焊接质量无法保证。
双丝气电立焊是一种可行的焊接方法，但需要配套选用适合大线能量焊接的钢板。在目前尚未采用此种钢板之前，试验开发一种既适应目前钢板情况，又能尽可能提高焊接效率的工艺方法，对应对日益增加的大型集装箱船生产具有重要的现实需要。
发明内容
本发明大厚板高效组合焊接工艺方法，是一种针对上述需求，研究开发的一种专门应用于大型集装箱船舷顶部分大厚板合拢焊接的专用高效焊接工艺技术，即FCAW+EGW组合焊接工艺技术。本发明解决了在不采用适应大线能量焊接钢板情况下，高强钢大厚板立焊对接缝焊接效率低的问题，能够显著提高焊接施工效率，通过实际测试，采用组合焊接方法比原双面FCAW方法焊接节省焊接时间近43%）。
为了达到上述目的，本发明提供一种大厚板高效组合焊接工艺方法，针对造船过程中34～80mm厚钢板的焊接，包括连接构件一侧的结构面焊接和钢板表面不连接构件一侧的非结构面焊接。其中，焊接处采取非对称X型坡口，坡口根部留设6±2mm间隙；在结构面一侧，坡口角度为40±5°，采用FCAW多层多道焊；非结构面一侧，采用EGW一次完成焊接，满足如下条件：
板厚=34～40mm时，坡口角度为30±5°；
板厚=41～80mm时，坡口角度为26±5°。
此外，两侧的焊接厚度按如下方式设置：
优选方式下，焊接步骤为：
首先，在结构面一侧采用FCAW进行单面打底焊接2～4层，实现背面成形，焊接厚度为（1/3～1/2）×t1；
其次，在非结构面一侧采用EGW一次完成焊接；
最后，在结构面一侧采用FCAW进行剩余部分的焊接。
本发明针对34-80mm厚板范围，确定适合的每种焊接方法适用焊接深度、坡口角度。针对两种方法的特性，确定接头的间隙值，兼顾两种方法的特性要求。为控制焊接角变形，确定适合的焊接顺序。针对两种方法的特性，分别设有坡口角度，保证焊接施工质量。本发明大厚板高效组合焊接工艺方法，既充分发挥EGW的高效率优势，又适应于高强钢厚板的焊接，焊接效率高，可行性强。
附图说明
图1是本发明大厚板高效组合焊接工艺方法原理图。
图2是本发明大厚板高效组合焊接工艺方法施工过程示意图。
图中：
t：钢板厚度；
t1:CO2气体保护电弧焊（FCAW）坡口深度；
t2:垂直气电立焊（EGW）坡口深度；
附图2备注：
1，2，3…表示焊缝焊接顺序号，其中1～3为FCAW焊道；4为EGW焊道；5～11为FCAW焊道。
具体实施方式
本发明大厚板高效组合焊接工艺方法，针对34-80mm厚度钢板，如图1中厚度t的钢板，采取非对称X型坡口，在两面设置不同的坡口角度，分别适用FCAW和EGW工艺焊接。对于34-80mm厚钢板，在结构面（钢板表面连接构件侧）一侧采用FCAW（药芯焊丝CO2气体保护电弧焊）进行单面打底焊接，并实现背面成形，在非结构面（钢板表面无任何连接构件侧）一侧采用EGW（垂直气电立焊）方法一次完成焊接，之后采用FCAW完成结构面剩余部分的焊接。
其中，本发明根据不同板厚，设置两侧的坡口深度，如图1中结构面一侧厚度t1，选用FCAW工艺焊接；非结构面一侧厚度t2，选用EGW工艺焊接。此外，接头形式参见图1，在结构面一侧，坡口角度为40±5°，采用FCAW多层多道焊。另外一侧（非结构面），板厚=34-40mm时，坡口角度为30±5°，板厚=41-80mm时，坡口角度采用26±5°，采用EGW一次焊接完成；根部设置6±2mm的间隙k，在结构面采用FCAW打底单面焊；针对不同厚度钢板，组合焊接方法中每种焊接方法的焊接厚度不同，具体如表1；为控制焊接接头角变形，在FCAW一侧焊接2-4层（根据钢板厚度确定FCAW焊接厚度约（1/3～1/2）×t1）后，焊接EGW一侧焊缝，最后焊接FCAW一侧剩余焊缝。
表1
此外，如图2所示，施工中，先在结构面一侧，采用FCAW间隙单面焊打底，并焊接2-4层（图2中焊道1-3）；之后在另一侧（非结构面）间隙EGW一次完成焊接（图2中焊道4）；最后焊接FCAW一侧的剩余焊缝（图2中焊道5-11）。
本发明针对34-80mm厚板范围，分别设有每种焊接方法适用焊接深度和总体焊接顺序。充分发挥EGW的高效率优势，又有利于焊接变形的控制。本发明主要以10000TEU及以上集装箱船舷顶列板为典型结构，在不采用适应大线能量焊接钢板情况下，对上述大厚板在非结构面侧进行23-33mm厚度的一次成形焊接，提高立焊合拢对接焊接的施工效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种大厚板高效组合焊接工艺方法，针对34～80mm厚钢板的焊接，包括连接构件一侧的结构面焊接和钢板表面不连接构件一侧的非结构面焊接，其特征在于，
焊接处采取非对称X型坡口，坡口根部留设6±2mm间隙；
在结构面一侧，坡口角度为40±5°，采用FCAW多层多道焊；非结构面一侧，采用EGW一次完成焊接，满足如下条件：
板厚＝34～40mm时，坡口角度为30±5°；
板厚＝41～80mm时，坡口角度为26±5°；
此外，两侧的焊接厚度按如下方式设置：
2.根据权利要求1所述大厚板高效组合焊接工艺方法，其特征在于，具体步骤为：
首先，在结构面一侧采用FCAW进行单面打底焊接2～4层，实现背面成形，焊接厚度为(1/3～1/2)×t1；
其次，在非结构面一侧采用EGW一次完成焊接；
最后，在结构面一侧采用FCAW进行剩余部分的焊接。
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