WO2018196250A1 - 一种低温铸钢件与船用板的焊接方法 - Google Patents

一种低温铸钢件与船用板的焊接方法 Download PDF

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陈华
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Definitions

  • Step S20 preheating before welding, preheating the low temperature steel casting and the marine board to 100 ° C;
  • Step S30 welding, welding the weld bead is arranged in multiple layers, each layer is welded from the marine plate to the end of the low-temperature steel casting, until the entire welding process is completed, and the temperature between the control layers during the welding process is between 100 and 230 ° C. between.
  • the beneficial effects of the invention are: through the beveling treatment of the low temperature steel castings before the heat treatment, Overheat treatment can eliminate the stress at the groove and improve the quality of the groove, improve the welding quality; through the combination of low temperature steel casting and marine board preheating, heat preservation in welding and special weld bead arrangement before welding There are few weld defects after welding, which effectively improves the low temperature impact performance of the weld and heat affected zone, and ensures the welding quality.
  • the welded weld can withstand the low temperature impact test of -60 °C, which can meet the lower temperature environment. Polar shipbuilding.
  • Fig. 1 is a view showing a weld bead arrangement of a method of welding a low temperature steel casting and a marine board according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a view showing the position selection of the low temperature steel casting according to the embodiment of the present invention when subjected to an impact test.
  • an embodiment of the present invention provides a method for welding a low temperature steel casting and a marine board, comprising the following steps:
  • Step S20 pre-weld preheating, preheating the low temperature steel casting 1 and the marine board 2 to 100 ° C;
  • Step S30 welding, welding, laying a plurality of weld beads, each layer is welded from the marine board 2 to the low temperature steel casting 1 until the entire welding process is completed, and the temperature between the control layers during the welding process is 100 ⁇ Between 230 ° C.
  • the step S30 specifically includes:
  • Step S32 preheating, preheating the low temperature steel casting 1 and the marine board 2 to the standard temperature, and then continuing to step S31.
  • step S33 the post-weld heat preservation is performed, and after the last layer of the bead is welded, the weld is covered with the glass wool, and the weld is slowly cooled to room temperature.
  • step S10 specifically includes:
  • Step S12 groove processing, opening a single-sided groove on the low-temperature steel casting 1, the angle of the groove is 40 ° ⁇ 45 °, the blunt edge is 0-2 mm;
  • Step S13 heat treatment
  • the low temperature toughness impact test is specifically a -60 ° C low temperature toughness impact test
  • the upper end face 3, the lower end face 4, and the intermediate position of the thickness face of the low temperature steel casting 1 are selected as At the test position 5, a low temperature toughness impact test was conducted at the test position 5, and the average value of the -60 °C impact toughness value at the upper end face 3, the lower end face 4, and the intermediate position after the test was not less than 60 J/cm 2 .
  • the step S11 further includes: detecting the welding material: performing a vertical welding test on the welding consumable, and the average value of the -60° C. impact toughness value at the center thickness of the weld after the test is not less than 60 J/cm. 2 .
  • Vertical welding test means that the same batch of low-temperature steel castings and marine plates are welded by welding materials without welding test.
  • the welding method is vertical butt welding, welding parameters, welding requirements and base metal requirements are the same as actual welding.
  • the welding material is made of Jinglei welding material, grade GFR-81K2, and the wire diameter is 1.2 mm.
  • the interlayer temperature is controlled between each weld.
  • the interlayer temperature does not reach the standard temperature (100 ⁇ 230 °C)
  • it must be preheated until the standard temperature is reached until the weld is welded.
  • the thickness of each weld is not more than 3mm and the width is not more than 16mm. This design is to reduce the stress concentration in the weld during welding.

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Abstract

一种低温铸钢件与船用板的焊接方法，包括以下步骤：S10备料，提供低温铸钢件（1）和船用板（2），对低温铸钢件（1）先开坡口后进行热处理，船用板（2）不开坡口；S20焊前预热，将焊接板材预热至100℃；S30焊接，布置多层焊道，每层均从船用板（2）开始至低温铸钢件（1）结束，直至整个焊缝完成。对低温铸钢件（1）先开坡口再进行热处理，热处理操作可消除坡口处的应力，提高焊接质量。通过在焊接前对低温铸钢件和船用板进行预热、在焊接中保温以及特殊的焊道布置使得焊缝缺陷少，有效地提高了焊缝和热影响区的低温冲击性能，保证了焊接质量，所述焊缝可承受-60℃的低温冲击试验。

Description

一种低温铸钢件与船用板的焊接方法 技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种低温铸钢件与船用板的焊接方法。
背景技术
现有的低温铸钢件与船用板的焊接工艺只能满足-40℃的低温冲击试验，使得现有的焊接工艺焊接的低温铸钢件和船用板不能运用到低于-40℃的环境的船舶上，给极地船舶的制造增加了难以克服的难度。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种低温铸钢件与船用板的焊接方法，其焊接后的板材可承受-60℃的低温冲击试验，增加了焊缝的低温冲击性能，可满足更低温度环境的极地船舶制造。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种低温铸钢件与船用板的焊接方法，包括以下步骤：
步骤S10、备料，提供低温铸钢件和船用板，对所述低温铸钢件先开坡口后进行热处理，所述船用板不开坡口；
步骤S20、焊前预热，将所述低温铸钢件和所述船用板预热至100℃；
步骤S30、焊接，焊接时焊道布置多层，每层均从所述船用板开始焊接至所述低温铸钢件结束，直至整个焊接过程完成，焊接过程中控制层间温度在100～230℃之间。
本发明的有益效果为：通过在热处理前对低温铸钢件进行开坡口处理，通 过热处理可消除坡口处的应力和提高坡口的质量，提高焊接质量；通过在焊接前对低温铸钢件和船用板进行预热、在焊接中保温以及特殊的焊道布置的结合方式使得焊接后的焊缝缺陷少，有效的提高了焊缝和热影响区的低温冲击性能，保证了焊接质量，焊接后的焊缝可承受-60℃的低温冲击试验，可满足更低温度环境的极地船舶制造。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例的低温铸钢件与船用板的焊接方法的焊道布置图。
图2为本发明实施例的低温铸钢件进行冲击试验时的位置选取图。
图中：
1、低温铸钢件；2、船用板；3、上端面；4、下端面；5、试验位置。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种低温铸钢件与船用板的焊接方法，包括以下步骤：
步骤S10、备料，提供低温铸钢件1和船用板2，对所述低温铸钢件1先开坡口后进行热处理，所述船用板2不开坡口；
步骤S20、焊前预热，将所述低温铸钢件1和所述船用板2预热至100℃；
步骤S30、焊接，焊接时焊道布置多层，每层均从所述船用板2开始焊接至所述低温铸钢件1结束，直至整个焊接过程完成，焊接过程中控制层间温度在100～230℃之间。
通过在热处理前对低温铸钢件1进行开坡口处理，通过热处理可消除坡口处的应力，提高焊接质量；通过在焊接前对低温铸钢件1和船用板2进行预热、在焊接中保温以及特殊的焊道布置的结合方式使得焊接后的焊缝缺陷少，有效的提高了焊缝和热影响区的低温冲击性能，保证了焊接质量，焊接后的焊缝可承受-60℃的低温冲击试验。
在本发明的一个优选的实施例中，所述步骤S30具体包括：
步骤S31、焊道布置，焊接时采用多层焊道结构，每层焊道均由所述船用板2开始直至所述低温铸钢件1结束，焊接过程中，监控所述层间温度，如果所述层间温度达不到标准温度，那么进行步骤S32，若所述层间温度达到所述标准温度，则继续步骤S31，直至整个焊缝结束，所述标准温度为100～230℃；
步骤S32、预热，对所述低温铸钢件1和所述船用板2进行预热至所述标准温度，然后继续步骤S31。
进一步的，所述步骤S32后设置步骤S33、焊后保温，焊完最后一层焊道后，立即用玻璃棉盖住焊缝，使焊缝缓冷至室温。
在本发明的另一个优选的实施例中，所述步骤S10具体包括：
步骤S11、原材料处理；
步骤S12、坡口处理，在所述低温铸钢件1上开设单面坡口，坡口的角度为40°～45°，钝边为0-2mm；
步骤S13、热处理。
在本发明的又一个优选的实施例中，所述步骤S11具体为：所述低温铸钢件1和所述船用板2入厂后先进行外观检测和UT检测(超声波探伤检测)，然后再对所述低温铸钢件1进行低温韧性冲击试验。
在本实施例中，如图2所示，所述低温韧性冲击试验具体为-60℃低温韧性冲击试验，选取所述低温铸钢件1厚度面的上端面3、下端面4和中间位置作为试验位置5，在所述试验位置5处进行低温韧性冲击试验，试验后的上端面3、下端面4以及中间位置处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2。
在本发明的其他实施例中，所述步骤S11还包括焊材检测：对焊材进行立焊试验，试验后的焊缝中心厚度处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2。立焊试验是指，采用未进行焊接试验的焊材对同批次的低温铸钢件和船用板进行焊接，焊接方式为立对接，焊接参数、焊接要求、母材要求等均与实际焊接相同。在本实施例中，焊材采用京雷焊材，牌号GFR-81K2，焊丝直径1.2mm。
在本发明的一实施例中，焊接时所述低温铸钢件1与所述船用板2之间的间隙为5～10mm。
所述低温铸钢件1和所述船用板2的厚度为27.5～110mm。
在本发明的另一实施例中，所述低温铸钢件1与所述船用板2采用CO2气体保护焊，焊接时所述低温铸钢件1与所述船用板2的焊接方式可以为平对接、立对接或横对接。
在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述低温铸钢件1与船用板2的焊接方法包括以下步骤：
S100、提供低温铸钢件1、船用板2以及焊材，对低温铸钢件1和船用板2进行外观检查和UT检查；
S200、对低温铸钢件1进行-60℃的低温冲击试验，选取低温铸钢件1厚度 面的上端面3、下端面4以及中间位置作为试验位置5，如图2所示，在此试验位置5做-60℃的低温冲击试验，冲击试验后，试验位置5处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2，冲击试验中，试验位置5设置在低温铸钢件1厚度方向邻近的上端面3、邻近下端面4以及厚度方向的中部位置，其中，邻近上端面3的试验位置5与上端面3之间的距离为2mm，邻近下端面4的试验位置5与下端面4之间的距离为2mm，具体的冲击韧性值要求见下表1：
试样位置 试验温度 平均值 单个最低极限值
上端面 -60℃ 60J/cm2 45J/cm2
中间厚度 -60℃ 60J/cm2 45J/cm2
下端面 -60℃ 60J/cm2 45J/cm2
S300、对低温铸钢件开单面坡口，船用板不开坡口，坡口要求对照下表2：
Figure PCTCN2017100616-appb-000001
Figure PCTCN2017100616-appb-000002
S400、低温铸钢件1进行热处理；
S500、焊材试验，对焊材进行立焊试验，试验后的焊缝中心厚度处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2；
S600、焊前预热，将所述低温铸钢件1和所述船用板2预热至100℃；
S700、焊接，焊接时，为控制焊接质量和提高相应的焊缝及热影响区的低温韧性，在焊缝内布置多层焊道，每层焊道由船用板2开始焊接直至低温铸钢件1结束，如果每层焊道由多道焊道组成，那么每层焊道的第一道先焊接船用板2，最后一道焊接低温铸钢件1，以立焊道为例，整个焊缝的焊道布置如图1所示，另外焊接时的焊接参数按照下表3执行：
Figure PCTCN2017100616-appb-000003
Figure PCTCN2017100616-appb-000004
焊接时，每道焊缝之间控制好层间温度，层间温度达不到标准温度(100～230℃)时，必须重新预热直至达到标准温度，直至此条焊缝焊接完成，焊接时每道焊缝厚度不超过3mm，宽度不超过16mm，这样的设计是为了减少焊接时焊缝内的应力集中。
S800、焊完最后一道时，立即使用玻璃棉盖住焊缝，使焊缝缓冷至室温。
本发明具有以下优点：
1.可以设定标准值和极限值来确定低温铸钢件的材质和来货标准，保证低温冲击性能的稳定和可靠；
2.可以设定焊材的检验要求，明确焊材来货标准，以保证后期的焊接质量；
3.通过调整坡口设计和装配要求，可提高低温铸钢件侧的焊缝和热影响区的低温冲击性能；
4.具体且细化焊道布置、焊接参数等相关工艺要求，减少焊接缺陷的产生，同时此结构的焊道布置和焊道参数可提高焊缝和热影响区的低温冲击性，保证了焊接质量。
采用本发明的焊接方法焊接后的低温铸钢件与船用板的焊缝可承受-60℃的低温冲击，满足极地船舶的使用，降低了极地船舶的制造难度，提高了极地船舶的质量。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
    步骤S10、备料，提供低温铸钢件和船用板，对所述低温铸钢件先开坡口后进行热处理，所述船用板不开坡口；
    步骤S20、焊前预热，将所述低温铸钢件和所述船用板预热至100℃；
    步骤S30、焊接，焊接时焊道布置多层，每层均从所述船用板开始焊接至所述低温铸钢件结束，直至整个焊接过程完成，焊接过程中控制层间温度在100～230℃之间。
  2. 根据权利要求1所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：
    步骤S31、焊道布置，焊接时采用多层焊道结构，每层焊道均由所述船用板开始直至所述低温铸钢件结束，焊接过程中，监控所述层间温度，如果所述层间温度达不到标准温度，那么进行步骤S32，若所述层间温度达到所述标准温度，则继续步骤S31，直至整个焊缝结束，所述标准温度为100～230℃；
    步骤S32、预热，对所述低温铸钢件和所述船用板进行预热至所述标准温度，然后继续步骤S31。
  3. 根据权利要求2所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述步骤S32后设置步骤S33、焊后保温，焊完最后一层焊道后，立即用玻璃棉盖住焊缝，使焊缝缓冷至室温。
  4. 根据权利要求1所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述步骤S10具体包括：
    步骤S11、原材料处理；
    步骤S12、坡口处理，在所述低温铸钢件上开设单面坡口，坡口的角度为40°～45°，钝边为0-2mm；
    步骤S13、热处理。
  5. 根据权利要求4所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述步骤S11具体为：所述低温铸钢件和所述船用板入厂后先进行外观检测和UT检测，然后再对所述低温铸钢件进行低温韧性冲击试验。
  6. 根据权利要求5所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述低温韧性冲击试验具体为-60℃低温韧性冲击试验，选取所述低温铸钢件厚度面的上端面、下端面和中间位置作为试验位置，在所述试验位置处进行低温韧性冲击试验，试验后的上端面、下端面以及中间位置处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2。
  7. 根据权利要求5所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述步骤S11还包括焊材检测：对焊材进行立焊试验，试验后的焊缝中心厚度处的-60℃冲击韧性值的平均值不小于60J/cm2。
  8. 根据权利要求1至7任一项所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，焊接时所述低温铸钢件与所述船用板之间的间隙为5～10mm。
  9. 根据权利要求1至7任一项所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述低温铸钢件和所述船用板的厚度为27.5～110mm。
  10. 根据权利要求1至7任一项所述的低温铸钢件与船用板的焊接方法，其特征在于，所述低温铸钢件与所述船用板采用CO2气体保护焊，焊接时所述低温铸钢件与所述船用板的焊接方式可以为平对接、立对接或横对接。
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