CN103706917A - 一种防止fcb焊接产生终端裂纹的终端加热方法 - Google Patents

一种防止fcb焊接产生终端裂纹的终端加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，涉及材料成型与控制领域，该方法为：在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区，等腰三角形的顶点位于纵焊缝上，底边与纵焊缝垂直，等腰三角形的高的长度为a，底边长度为2b；定义待焊接钢板的三个屈服强度区间和四个厚度区间；根据待焊接钢板1的屈服强度p所在的屈服强度区间和d所在的厚度区间，预设a、b和温控区的温度范围T；加热温控区，焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T；停止加热，焊至纵焊缝的焊接终端，停止焊接；冷却，形成焊接钢板样品。本发明能降低焊缝终端出现裂纹的几率，控制板面起拱现象，减少变形，简化工艺。

Description

一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法
技术领域
本发明涉及材料成型与控制领域，具体涉及一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法。
背景技术
FCB（Flux Cuprum Behind，反面焊剂和铜垫）焊接法广泛应用于各大船舶重工企业，它是构成平面分段流水线的必要环节，FCB焊接法焊接效能的发挥程度对平面分段的生产及制造能力构成直接影响，目前FCB焊接法进行终端焊接时，使用较多的是终端拘束法。终端拘束法主要包括终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法三种方法。
终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法分别存在以下缺点：
终端打底焊法是先焊接母材之间焊缝终端部分的打底焊，然后进行母材的焊接，最后，清除打底焊，重新对打底焊部位进行焊接。在进行终端打底焊接时，首先使用CO2气体保护，同时采用半自动焊焊接终端部分的打底焊，焊缝长度不低于300mm，打底焊厚度为板厚的一半以上。在进行母材焊接时，焊到终端打底焊处，切断先行电极，用后随电极进行焊接。终端打底焊法需先进行打底焊，焊后打底焊缝部分要清除重焊。终端打底焊法工序繁多，焊接过程复杂，若打底焊缝部分清除不干净，影响焊接质量。
终端油压约束法是在焊接端部熄弧板处放置油压装置，以紧固焊件，在焊接完后，再取下油压装置。采用终端油压约束法进行焊接的过程中，焊缝终端受到油压约束，极易在焊接过程中产生很大的应力，而且，终端油压约束法对设备要求较高。
熄弧板终端拘束法是在焊接前，在焊缝终端设置具有足够的刚度的熄弧板以拘束焊缝终端，然后再进行焊接。熄弧板终端拘束法对熄弧板尺寸有特定要求，在焊接过程中，熄弧板终端拘束法还需要随焊件尺寸变化对熄弧板的宽度进行相应调整。熄弧板终端拘束法使焊缝终端受到熄弧板的约束，不仅在焊接过程中产生的应力会非常集中，易产生裂纹，而且，熄弧板终端拘束法需不断随焊件尺寸变化调整熄弧板的宽度，工序繁多，焊接效率低。
综上所述，终端打底焊法、终端油压约束法、熄弧板终端拘束法或者工艺复杂或者需具有较高要求的配套设备，焊接生产作业复杂，焊接效率较低，而且焊缝终端受到约束，不利于焊缝处的应力释放，导致焊件产生较大应变，焊件板面起拱现象较为严重。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，不仅能够显著降低焊缝终端裂纹的出现几率，控制板面起拱现象，有效提高焊接质量，减少焊接变形，而且该方法能够简化焊接生产工艺。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步聚：
A、将熄弧板安装在待焊接钢板形成的纵焊缝的焊接终端底部，将引弧板安装在纵焊缝的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区，所述等腰三角形的顶点位于纵焊缝上，且远离熄弧板，等腰三角形的底边与纵焊缝垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b；
定义待焊接钢板的三个屈服强度区间：第一屈服强度区间P1：【235MPa，275MPa】；第二屈服强度区间P2：（275MPa，345MPa】；第三屈服强度区间P3：（345MPa，390MPa】；定义待焊接钢板的四个厚度区间：第一厚度区间D1：【10mm，16mm】；第二厚度区间D2：（16mm，22mm】；第三厚度区间D3：（22mm，30mm】；第四厚度区间D4：（30mm，35mm】；
B、根据待焊接钢板的屈服强度p所在的屈服强度区间和待焊接钢板的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区的温度范围T：
p∈P1，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=400～450℃；
p∈P1，d∈D2时，预设a=500mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P1，d∈D3时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P1，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=450～500℃；
p∈P2，d∈D2时，预设a=550mm，b=200mm，T=580～630℃；
p∈P2，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=630～680℃；
p∈P3，d∈D1时，预设a=550mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P3，d∈D2时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P3，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=650～700℃；
p∈P3，d∈D4时，预设a=700mm，b=200mm，T=650～700℃；
根据a、b标记温控区；
C、加热温控区，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T；
D、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
在上述技术方案的基础上，步骤B与步骤C之间还包括以下步骤：预测FCB焊接电弧从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间m1，预测从开始加热温控区到温控区的温度达到T所需的加热时间m2，判断m2是否小于m1，若是，则先开始焊接纵焊缝，后开始加热温控区；否则，先开始加热温控区，后开始焊接纵焊缝。
在上述技术方案的基础上，所述预测FCB焊接电弧从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间m1包括以下步骤：根据纵焊缝的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将所述焊接距离除以焊接速度，得到m1。
在上述技术方案的基础上，所述预测从开始加热温控区到温控区的温度达到T所需的加热时间m2包括以下步骤：选取加热工具，根据加热工具的参数得出温控区的升温速度，根据T的最小值和温控区的升温速度进行计算，得到m2。
在上述技术方案的基础上，所述加热工具为火焰烤把或者热电偶。
在上述技术方案的基础上，步骤C还包括以下步骤：通过温度测量工具监测温控区的温度，如果温控区的温度达到T的最大值，则停止加热；如果温控区的温度低于T的最小值，则继续加热。
在上述技术方案的基础上，所述温度测量工具为点温计或者红外线测温仪。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）在焊接过程中，对待焊接钢板焊接终端区域的温控区加热，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝，从纵焊缝的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区的温度达到T；停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝的焊接终端。对焊件终端区域进行加热，减少了在焊接过程中，焊件终端因温差造成的热应力，从而有效防止了在FCB焊接法焊接中，焊缝终端附近终端裂纹的产生，提高了FCB焊接法的焊接质量。
（2）不需用外力对待焊接钢板进行刚性固定约束，焊缝处于自由状态，焊接中产生的应力在焊接终端得到有效释放，能够有效降低应力集中的程度，从而减少热应力无法释放产生的焊接变形，显著降低焊接成品的板面起拱现象。
（3）为减少终端裂纹的产生，仅需要在焊接过程中对在终端区域设置的温控区的进行加热，对温控区的加热情况时行监测。因此，工艺简单，易于操作，避免了繁复的焊前准备及焊后处理工作；采用火焰烤把或者热电偶进行加热，采用点温计或者红外线测温仪对加热情况进行监测，所用的加热工具为简单的火焰或电阻加热设备，温度测量工具为手持式测温仪器，因此，对配套设备要求较低。
附图说明
图1为本发明实施例中FCB焊接时的装配示意图。
图中：1-待焊接钢板，2-熄弧板，3-引弧板，4-温控区，5-纵焊缝。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步骤：
S1、将熄弧板2安装在待焊接钢板1形成的纵焊缝5的焊接终端底部，将引弧板3安装在纵焊缝5的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区4，等腰三角形的顶点位于纵焊缝5上，且远离熄弧板2，等腰三角形的底边与纵焊缝5垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b；定义待焊接钢板1的三个屈服强度区间：第一屈服强度区间P1：【235MPa，275MPa】；第二屈服强度区间P2：（275MPa，345MPa】；第三屈服强度区间P3：（345MPa，390MPa】；定义待焊接钢板1的四个厚度区间：第一厚度区间D1：【10mm，16mm】；第二屈厚度区间D2：（16mm，22mm】；第三厚度区间D3：（22mm，30mm】；第四厚度区间D4：（30mm，35mm】；
S2、参见表1所示，根据待焊接钢板1的的屈服强度p所在的屈服强度区间和待焊接钢板1的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区4的温度范围T：
p∈P1，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=400～450℃；
p∈P1，d∈D2时，预设a=500mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P1，d∈D3时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P1，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=450～500℃；
p∈P2，d∈D2时，预设a=550mm，b=200mm，T=580～630℃；
p∈P2，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=630～680℃；
p∈P3，d∈D1时，预设a=550mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P3，d∈D2时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P3，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=650～700℃；
p∈P3，d∈D4时，预设a=700mm，b=200mm，T=650～700℃；
根据a、b标记温控区4；
表1、温控区和加热温度范围选择参照表
Figure BDA0000446261190000071
S3、预测FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间m1：根据纵焊缝5的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝5的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将焊接距离除以焊接速度，得到m1；预测从开始加热温控区4到温控区4的温度达到T所需的加热时间m2：选取加热工具，加热工具为火焰烤把或者热电偶等，根据加热工具的参数得出温控区4的升温速度，根据T的最小值和温控区4的升温速度进行计算，得到m2；判断m2是否小于m1，若是，则先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4；否则，先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5；
S4、加热温控区4，通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到T；通过温度测量工具监测温控区4的温度，温度测量工具为点温计或者红外线测温仪，如果温控区4的温度达到T的最大值，则停止加热；如果温控区4的温度低于T的最小值，则继续加热；
S5、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝5的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
下面通过27个具体实施例详细说明本发明的方法。
实施例1
本实施例提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步骤：
步骤101、将熄弧板2安装在待焊接钢板1形成的纵焊缝5的焊接终端底部，将引弧板3安装在纵焊缝5的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区4，等腰三角形的顶点位于纵焊缝5上，且远离熄弧板2，等腰三角形的底边与纵焊缝5垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b；定义待焊接钢板1的三个屈服强度区间：P1：【235MPa，275MPa】；P2：（275MPa，345MPa】；P3：（345MPa，390MPa】；定义待焊接钢板1的四个厚度区间：D1：【10mm，16mm】；D2：（17mm，22mm】；D3：（23mm，30mm】；D4：（31mm，35mm】。
步骤102、本实施例中选用的钢板为Q235钢，规格为13000×2200×14（长×宽×厚度），屈服强度p为235MPa，厚度d为14mm，符合GB712-2011《船舶及海洋工程用结构钢》要求，即p∈P1，d∈D1，参见表2所示，预设a=500mm，b=150mm，T=400～450℃，根据a、b标记温控区4。
步骤103、根据纵焊缝5的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝5的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将焊接距离除以焊接速度，得到m1；选取火焰烤把作为加热工具，根据加热工具的参数得出温控区4的升温速度，根据T的最小值和温控区4的升温速度进行计算，得到m2；m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤104、通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，对温控区4进行加热，同时，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到450℃时，停止加热；温控区4的温度低于400℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到400℃～450℃。
步骤105、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝5的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
实施例2
本实施例提供一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，包括以下步骤：
步骤201、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤202、本实施例中选用的钢板为Q390钢，规格为10000×2000×25（长×宽×厚度），屈服强度p为390MPa，厚度d为25mm，符合GB712-2011《船舶及海洋工程用结构钢》要求，即p∈P3，d∈D3，参见表2所示，预设a=650mm，b=200mm，T=650～700℃；根据a、b标记温控区4。
步骤203、根据纵焊缝5的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝5的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将焊接距离除以焊接速度，得到m1；选取热电偶作为加热工具，根据加热工具的参数得出温控区4的升温速度，根据T的最小值和温控区4的升温速度进行计算，得到m2；m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤204、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到700℃时，停止加热；温控区4的温度低于650℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到650～700℃。
步骤205、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例3的终端加热方法包括以下步骤：
步骤301、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤302、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤303、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤304、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到450℃时，停止加热，温控区4的温度低于400℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到400～450℃。
步骤305、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例4的终端加热方法包括以下步骤：
步骤401、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤402、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤403、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤404、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到450℃时，停止加热，温控区4的温度低于400℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到400～450℃。
步骤405、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例5的终端加热方法包括以下步骤：
步骤501、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤502、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤503、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤504、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到600℃时，停止加热，温控区4的温度低于550℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到550～600℃。
步骤505、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例6的终端加热方法包括以下步骤：
步骤601、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤602、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤603、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤604、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到600℃时，停止加热，温控区4的温度低于550℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到550～600℃。
步骤605、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例7的终端加热方法包括以下步骤：
步骤701、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤702、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤703、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤704、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤705、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例8的终端加热方法包括以下步骤：
步骤801、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤802、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤803、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤804、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤805、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例9的终端加热方法包括以下步骤：
步骤901、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤902、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤903、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤904、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤905、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例10的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1001、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1002、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1003、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1004、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤1005、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例11的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1101、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1102、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1103、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1104、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到500℃时，停止加热，温控区4的温度低于450℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到450～500℃。
步骤1105、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例12的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1201、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1202、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1203、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1204、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到500℃时，停止加热，温控区4的温度低于450℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到450～500℃。
步骤1205、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例13的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1301、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1302、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1303、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1304、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到500℃时，停止加热，温控区4的温度低于450℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到450～500℃。
步骤1305、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例14的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1401、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1402、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1403、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1404、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到630℃时，停止加热，温控区4的温度低于580℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到580～630℃。
步骤1405、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例6的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1501、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1502、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1503、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤1504、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到630℃时，停止加热，温控区4的温度低于580℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到580～630℃。
步骤1505、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例16的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1601、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1602、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1603、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤1604、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤1605、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例17的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1701、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1702、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1703、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤1704、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤1705、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例18的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1801、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1802、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1803、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤1804、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到680℃时，停止加热，温控区4的温度低于630℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到630～680℃。
步骤1805、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例19的终端加热方法包括以下步骤：
步骤1901、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤1902、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤1903、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤1904、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到680℃时，停止加热，温控区4的温度低于630℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到630～680℃。
步骤1905、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例20的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2001、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2002、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2003、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤2004、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到600℃时，停止加热，温控区4的温度低于550℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到550～600℃。
步骤2005、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例21的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2101、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2102、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2103、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤2104、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到600℃时，停止加热，温控区4的温度低于550℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到550～600℃。
步骤2105、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例22的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2201、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2202、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2203、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤2204、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到600℃时，停止加热，温控区4的温度低于550℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到550～600℃。
步骤2205、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例23的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2301、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2302、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2303、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤2304、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过点温计监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤2305、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例24的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2401、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2402、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2403、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤2404、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到650℃时，停止加热，温控区4的温度低于600℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到600～650℃。
步骤2405、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例25的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2501、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2502、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2503、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m2小于m1，确定先开始焊接纵焊缝5，后开始加热温控区4。
步骤2504、先开始通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，然后加热温控区4，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到700℃时，停止加热，温控区4的温度低于650℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到650～700℃。
步骤2505、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例26的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2601、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2602、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2603、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤2604、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到700℃时，停止加热，温控区4的温度低于650℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到650～700℃。
步骤2605、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例27的终端加热方法包括以下步骤：
步骤2701、本步骤与实施例1中的步骤101相同。
步骤2702、本实施例中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区等参数详见表2所示，根据表2中的a、b标记温控区4。
步骤2703、本实施例中选用的加热工具详见表2所示，按照实施例1中的步骤103得到m1、m2，m1小于m2，确定先开始加热温控区4，后开始焊接纵焊缝5。
步骤2704、先开始加热温控区4，然后通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝5，通过红外线测温仪监测温控区4所在的钢板表面温度，监测结果参见表3，温控区4的温度达到700℃时，停止加热，温控区4的温度低于650℃时，继续加热；FCB焊接电弧从纵焊缝5的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区4的温度达到650～700℃。
步骤2705、本步骤与实施例1中的步骤105相同。
实施例1～27选用的钢板均符合GB712-2011《船舶及海洋工程用结构钢》要求，实施例1～27中选用钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区、加热工具等参数详见表2所示。
表2、实施例1～27中钢板的屈服强度、规格、加热温度区间、温控区的参数和加热工具表
Figure BDA0000446261190000231
Figure BDA0000446261190000241
Figure BDA0000446261190000251
表3、实施例1～27中的温度监测情况记录表
实施例1～27中的待焊接钢板焊接完毕后，取出焊件，使焊接样品处于自由状态，在距纵焊缝中心50mm的两侧，沿焊缝长度方向测量实施例1～27中焊接样品的局部平整度，检测实施例1～27中焊接样品中任意选取长度为L的范围内，实施例1～27中焊接样品的最大不平整度变形K，实施例1～27的检测结果参见表3所示。
表4实施例1～30中的焊接样品最大变形检测结果表
分别按照CB/T3958～2004《船舶钢焊缝磁粉检测、渗透检测工艺和质量分级》、GB3323～2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》、GB11345～89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》，对实施例1～27的焊接样品的熄弧终端进行无损检测，均达到Ⅱ级合格标准。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于，包括以下步聚：
A、将熄弧板（2）安装在待焊接钢板（1）形成的纵焊缝（5）的焊接终端底部，将引弧板（3）安装在纵焊缝（5）的焊接始端底部，在焊接终端区域预设呈等腰三角形的温控区（4），所述等腰三角形的顶点位于纵焊缝（5）上，且远离熄弧板（2），等腰三角形的底边与纵焊缝（5）垂直，等腰三角形的高为a，底边长度为2b；
定义待焊接钢板（1）的三个屈服强度区间：
第一屈服强度区间P1：【235MPa，275MPa】；
第二屈服强度区间P2：（275MPa，345MPa】；
第三屈服强度区间P3：（345MPa，390MPa】；
定义待焊接钢板（1）的四个厚度区间：
第一厚度区间D1：【10mm，16mm】；
第二厚度区间D2：（16mm，22mm】；
第三厚度区间D3：（22mm，30mm】；
第四厚度区间D4：（30mm，35mm】；
B、根据待焊接钢板（1）的屈服强度p所在的屈服强度区间和待焊接钢板（1）的厚度d所在的厚度区间，预设a、b和温控区（4）的温度范围T：
p∈P1，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=400～450℃；
p∈P1，d∈D2时，预设a=500mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P1，d∈D3时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P1，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D1时，预设a=500mm，b=150mm，T=450～500℃；
p∈P2，d∈D2时，预设a=550mm，b=200mm，T=580～630℃；
p∈P2，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P2，d∈D4时，预设a=650mm，b=200mm，T=630～680℃；
p∈P3，d∈D1时，预设a=550mm，b=200mm，T=550～600℃；
p∈P3，d∈D2时，预设a=600mm，b=200mm，T=600～650℃；
p∈P3，d∈D3时，预设a=650mm，b=200mm，T=650～700℃；
p∈P3，d∈D4时，预设a=700mm，b=200mm，T=650～700℃；
根据a、b标记温控区（4）；
C、加热温控区（4），通过FCB焊接电弧焊接纵焊缝（5），从纵焊缝（5）的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点时，温控区（4）的温度达到T；
D、停止加热，通过FCB焊接电弧从等腰三角形的顶点焊接至纵焊缝（5）的焊接终端，形成焊接钢板粗品；将焊接钢板粗品冷却至与周围环境相同的温度，形成焊接钢板样品。
2.如权利要求1所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：步骤B与步骤C之间还包括以下步骤：预测FCB焊接电弧从纵焊缝（5）的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间m1，预测从开始加热温控区（4）到温控区（4）的温度达到T所需的加热时间m2，判断m2是否小于m1，若是，则先开始焊接纵焊缝（5），后开始加热温控区（4）；否则，先开始加热温控区（4），后开始焊接纵焊缝（5）。
3.如权利要求2所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：所述预测FCB焊接电弧从纵焊缝（5）的焊接始端焊接至等腰三角形的顶点所需的时间m1包括以下步骤：根据纵焊缝（5）的宽度预设焊接速度，测量纵焊缝（5）的焊接始端与等腰三角形的顶点之间的焊接距离，将所述焊接距离除以焊接速度，得到m1。
4.如权利要求2所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：所述预测从开始加热温控区（4）到温控区（4）的温度达到T所需的加热时间m2包括以下步骤：选取加热工具，根据加热工具的参数得出温控区（4）的升温速度，根据T的最小值和温控区（4）的升温速度进行计算，得到m2。
5.如权利要求4所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：所述加热工具为火焰烤把或者热电偶。
6.如权利要求1至5中任一项所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：步骤C还包括以下步骤：通过温度测量工具监测温控区（4）的温度，如果温控区（4）的温度达到T的最大值，则停止加热；如果温控区（4）的温度低于T的最小值，则继续加热。
7.如权利要求6所述的防止FCB焊接产生终端裂纹的终端加热方法，其特征在于：所述温度测量工具为点温计或者红外线测温仪。
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