船體結構中高強度鋼的焊接方法
2023-05-23 21:44:01 2
船體結構中高強度鋼的焊接方法
【專利摘要】一種船體結構中高強度鋼的焊接方法，其特徵在於：1)採用手工電弧焊、CO2氣體保護焊和埋弧自動焊進行焊接，選取焊接材料，所有焊接材料及部件要進行預熱處理；2)定位焊及裝配；3)板厚大於16mm的甲板和縱壁的長直焊縫對接採用埋弧自動焊，採用多層多道焊，每焊完一道，需將焊渣清理乾淨，檢查合格後方可焊接下一道焊縫；4)甲板、縱壁之間的對接採用手工電弧焊和CO2氣體保護焊；5)焊縫缺陷的返修及補焊。本發明明確了高強度鋼的焊接程序、定位焊要求、手工電弧焊和CO2焊工藝參數、焊縫缺陷返修及補焊等一系列焊接工藝，不僅有效提高了高強度鋼的焊接質量，減少焊接變形和焊接應力，而且焊接速度大為增加，提高了生產效率。
【專利說明】船體結構中高強度鋼的焊接方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種焊接工藝，具體是一種船體結構中高強度鋼的焊接方法。
【背景技術】
[0002]隨著船舶領域的發展，高強度鋼逐步用在船體結構的製造中，高強度鋼主要用於代替部分大厚度的船用普通板、船體中高應力部位、重要受力部分的構件，使用高強度鋼的優點在於:可以減輕船體的重量、減低建造難度、提高船體的建造質量。因此，使用高強度鋼建造的船體其應力水平普遍高於一般強度鋼。
[0003]船舶製造業自20世紀初開始研究應用焊接技術，並與1920年以英國船廠首次採用焊接技術建造遠洋船為標誌，使焊接技術逐步在船廠得到推廣應用，並迅速取代鉚接技術。由於高強度鋼是在普通船用鋼板上添加了其他的合金元素，因此其焊接性能和普通的鋼板是所有不同的，而焊接技術是船舶建造工程的關鍵技術，高強度鋼的焊接質量的好壞直接影響到整個船體的焊接質量，故高強度鋼的焊接程序、定位焊要求、焊縫缺陷的返修及補焊等一直是船舶建造焊接過程中需要關住的重點問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種船體結構中高強度鋼的焊接方法，以提高高強度鋼的焊接質量，減少焊接變形和焊接應力。
[0005]本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為:一種船體結構中高強度鋼的焊接方法，其特徵在於包括如下步驟:
[0006]I)採用手工電弧焊、CO2氣體保護焊和埋弧自動焊進行焊接，選取焊接材料，所有焊接材料以及焊接部件在焊接前要進行預熱處理；
[0007]2)定位焊及裝配；
[0008]3)板厚大於16_的甲板和縱壁的長直焊縫對接採用埋弧自動焊，採用多層多道焊，每焊完一道焊縫後，需將焊渣清理乾淨，並檢查合格後方可焊接下一道焊縫，
[0009]4)甲板、縱壁之間的各種位置對接採用手工電弧焊和CO2氣體保護焊；
[0010]5)焊縫缺陷的返修及補焊。
[0011]作為優選，所述步驟I)中的焊接材料選用自動焊絲H10Mn2G，焊劑耵331，0)2焊絲TWE-711 ;定位焊採用手工電弧焊，焊條為TL-507。
[0012]作為改進，所述步驟I)中的預熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經過100°C保溫，手工焊條及焊劑需經350?400°C烘培I?2小時後方可保溫使用，所有焊接的高強度鋼或普通鋼須經120°C保溫預熱。
[0013]作為改進，所述步驟2)定位焊及裝配的具體過程為:避免強力裝配，對接錯邊量不得超過1mm，定位焊縫長度為50mm，角縫焊的焊喉厚度小於正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側IOmm及破口內需打磨乾淨，並用烘槍預熱到120°C。
[0014]再改進，所述步驟3)中的多層多道焊的工藝為:正面焊縫焊3層7?8道，反面焊縫焊2層5道。正面焊縫焊完後，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm，再採用自動焊接；焊正面焊縫時放5mm的反變形以減少焊接變形，焊反面焊縫時加馬板固定；在焊接時需控制焊接線能量，保持層間溫度在120°C以下。
[0015]再改進，所述步驟4)的手工電弧焊和CO2氣體保護焊中焊接材料選用手工焊條 TL-507,焊絲 TWE-711 及 Supercored81_K2,其中 Supercored81_K2 焊絲僅用於 80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接採用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30mm板之間的對接採用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規格為-20X200X300，間隔150mm ;焊完一面焊縫後，將排移到另一面。
[0016]進一步改進，所述步驟4)中手工電弧焊和CO2氣體保護焊的焊接工藝為:
[0017]a、採用小電流多層多道焊，焊速為0.7m/min，d焊接電流為150?200A，焊接線能量小，儘量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應控制在2?4mm以內；其中，30mmE級板平對接時A面需焊7?8道，B面需焊5?6道；立對接A面需焊8?9道，B面需焊4?5道；全焊透角焊縫雙面各焊10道；50_E級板平對接時A面需焊12?13道，B面需焊8?9道；立對接A面需焊14?15道，B面需焊7?8道；
[0018]b、焊接打底焊道時應適當增大焊接電流以防止打底焊道開裂，並減慢焊接速度，以增加該焊道的焊縫截面；
[0019]C、分段船臺焊接時，先焊對接縫，後焊角焊縫。焊對接縫時先焊平對接，後焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，後焊平角焊；
[0020]d、對於長直焊縫採用分段退焊法或分中分段法。
[0021]進一步改進，所述步驟5)焊縫缺陷的返修及補焊具體為:焊縫超標缺陷可以用碳弧氣刨或砂輪清除，不允許用電弧或火焰熔煉。清除缺陷後應進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除。認定消除乾淨後方可進行補焊；消除缺陷後的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小於100mm,其深度按4:1的斜度過渡到兩端,坡口內及兩側IOmm不許有毛刺、凹坑及氧化層；補焊所用的焊接材料和工藝要求與正式焊縫相同，同一部位的返修補焊不得超過二次。
[0022]與現有技術相比，本發明的優點在於:明確規範了高強度鋼的焊接程序、定位焊要求、手工電弧焊和CO2氣體保護焊的具體工藝、焊縫缺陷的返修及補焊等一系列焊接工藝，不僅有效提高了高強度鋼的焊接質量，減少焊接變形和焊接應力，而且焊接速度大為增加，提聞了生廣效率。
【具體實施方式】
[0023]以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0024]一種船體結構中高強度鋼的焊接方法，包括如下步驟:
[0025]I)採用手工電弧焊、CO2氣體保護焊和埋弧自動焊進行焊接，焊接材料選用自動焊絲H10Mn2G，焊劑HJ331，CO2焊絲TWE-711 ;定位焊採用手工電弧焊，焊條為TL-507 ;所有焊接材料以及焊接部件在焊接前要進行預熱處理；預熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經過100°C保溫，手工焊條及焊劑需經350?400°C烘培I?2小時後方可保溫使用，以上材料一旦受潮，則禁止使用，所有有高強鋼(包括AH36、DH36、EH36等)之間的焊接及高強鋼與普通鋼之間的焊接，無論是正式焊接還是定位焊接，均應在焊前進行預熱，預熱溫度為120。。。
[0026]2)定位焊及裝配:避免強力裝配，對接錯邊量不得超過1mm，定位焊縫長度為50mm，角縫焊的焊喉厚度小於正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側IOmm及破口內需打磨乾淨，並用烘槍預熱到120°C ;裝配馬板、起吊馬板及加強排的焊縫應離開正式焊縫的邊緣不少於30mm，拆除時，不允許用錘擊法拆除，只能用氣割拆除後用碳刨剷平，不得損傷母材表面，然後用砂輪磨平；
[0027]3)板厚大於16mm的甲板和縱壁的長直焊縫對接採用埋弧自動焊，採用多層多道焊，正面焊縫焊3層7~8道，反面焊縫焊2層5道。正面焊縫焊完後，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm,再採用自動焊接；焊正面焊縫時放5mm的反變形以減少焊接變形,焊反面焊縫時加馬板固定；在焊接時需控制焊接線能量，保持層間溫度在120°C以下；每焊完一道焊縫後，需將焊渣清理乾淨，並檢查合格後方可焊接下一道焊縫，
[0028]4)甲 板、縱壁之間的各種位置對接採用手工電弧焊和CO2氣體保護焊，焊接材料選用手工焊條 TL-507,焊絲 TWE-711 及 Supercored81_K2,其中 Supercored81_K2 焊絲僅用於80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接採用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30_板之間的對接採用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規格為-20X200X300，間隔150mm;焊完一面焊縫後，將排移到另一面；
[0029]手工電弧焊和C02氣體保護焊的焊接工藝為:
[0030]a、採用小電流多層多道焊，焊速為0.7m/min，d焊接電流為150~200A，焊接線能量小，儘量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應控制在2~4mm以內；其中，30_E級板平對接時A面需焊7~8道，B面需焊5~6道；立對接A面需焊8~9道，B面需焊4~5道；全焊透角焊縫雙面各焊10道；50_E級板平對接時A面需焊12~13道，B面需焊8~9道；立對接A面需焊14~15道，B面需焊7~8道；
[0031]b、焊接打底焊道時應適當增大焊接電流以防止打底焊道開裂，並減慢焊接速度，以增加該焊道的焊縫截面；
[0032]C、分段船臺焊接時，先焊對接縫，後焊角焊縫。焊對接縫時先焊平對接，後焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，後焊平角焊；
[0033]d、對於長直焊縫採用分段退焊法或分中分段法。
[0034]5)焊縫缺陷的返修及補焊:焊縫超標缺陷可以用碳弧氣刨或砂輪清除，不允許用電弧或火焰熔煉。清除缺陷後應進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除。認定消除乾淨後方可進行補焊；消除缺陷後的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小於100mm，其深度按4:1的斜度過渡到兩端，坡口內及兩側IOmm不許有毛刺、凹坑及氧化層；補焊所用的焊接材料和工藝要求與正式焊縫相同，同一部位的返修補焊不得超過二次。
[0035]焊接規範參見下表:
[0036]表1:埋弧焊參考焊接規範參數
[0037]
【權利要求】
1.一種船體結構中高強度鋼的焊接方法，其特徵在於包括如下步驟: 1)採用手工電弧焊、CO2氣體保護焊和埋弧自動焊進行焊接，選取焊接材料，所有焊接材料以及焊接部件在焊接前要進行預熱處理； 2)定位焊及裝配； 3)板厚大於16_的甲板和縱壁的長直焊縫對接採用埋弧自動焊，採用多層多道焊，每焊完一道焊縫後，需將焊渣清理乾淨，並檢查合格後方可焊接下一道焊縫， 4)甲板、縱壁之間的各種位置對接採用手工電弧焊和CO2氣體保護焊； 5)焊縫缺陷的返修及補焊。
2.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟I)中的焊接材料選用自動焊絲H10Mn2G，焊劑HJ331，CO2焊絲TWE-711 ;定位焊採用手工電弧焊，焊條為TL-507。
3.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟I)中的預熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經過100°c保溫，手工焊條及焊劑需經350~400°C烘培I~2小時後方可保溫使用，所有焊接的高強度鋼或普通鋼須經120°C保溫預熱。
4.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟2)定位焊及裝配的具體過程為:避免強力裝配，對接錯邊量不得超過1_，定位焊縫長度為50_，角縫焊的焊喉厚度小於正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側IOmm及破口內需打磨乾淨，並用烘槍預熱到120°C ;裝配馬板、起吊馬板及加強排的焊縫應離開正式焊縫的邊緣不少於30mm，拆除時，不允許用錘擊法拆除， 只能用氣割拆除後用碳刨剷平，不得損傷母材表面，然後用砂輪磨平。
5.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟3)中的多層多道焊的工藝為:正面焊縫焊3層7~8道，反面焊縫焊2層5道；正面焊縫焊完後，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm,再採用自動焊接；焊正面焊縫時放5mm的反變形以減少焊接變形,焊反面焊縫時加馬板固定；在焊接時需控制焊接線能量，保持層間溫度在120°C以下。
6.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟4)的手工電弧焊和CO2氣體保護焊中焊接材料選用手工焊條TL-507，焊絲TWE-711及Supercored81-K2，其中Supercored81-K2焊絲僅用於80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接採用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30mm板之間的對接採用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規格為-20X200X300，間隔150mm;焊完一面焊縫後，將排移到另一面。
7.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟4)中手工電弧焊和CO2氣體保護焊的焊接工藝為: a、採用小電流多層多道焊，焊速為0.7m/min, d焊接電流為150~200A，焊接線能量小，儘量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應控制在2~4mm以內；其中，30mmE級板平對接時A面需焊7~8道，B面需焊5~6道；立對接A面需焊8~9道，B面需焊4~5道；全焊透角焊縫雙面各焊10道；50_E級板平對接時A面需焊12~13道，B面需焊8~9道；立對接A面需焊14~15道，B面需焊7~8道； b、焊接打底焊道時應適當增大焊接電流以防止打底焊道開裂，並減慢焊接速度，以增加該焊道的焊縫截面； C、分段船臺焊接時，先焊對接縫，後焊角焊縫；焊對接縫時先焊平對接，後焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，後焊平角焊；d、對於長直焊縫採用分段退焊法或分中分段法。
8.根據權利要求1所述的焊接方法，其特徵在於:所述步驟5)焊縫缺陷的返修及補焊具體為:焊縫超標缺陷可以用碳弧氣刨或砂輪清除，不允許用電弧或火焰熔煉；清除缺陷後應進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除；認定消除乾淨後方可進行補焊；消除缺陷後的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小於100mm，其深度按4: I的斜度過渡到兩端，坡口內及兩側IOmm不許有毛刺、凹坑及氧化層；補焊所用的焊接材料和工藝要求與正式焊縫相同，同一部位的返修補焊不得超過二次。
【文檔編號】B23K9/235GK104014914SQ201410244625
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】周楓, 鄭斌, 鍾明傑, 季建, 楊凱盛, 傅光明 申請人:浙江省海洋開發研究院