船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法
【專利摘要】一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法，其特征在于：1)采用手工電弧焊、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(yù)熱處理；2)定位焊及裝配；3)板厚大于16mm的甲板和縱壁的長直焊縫對接采用埋弧自動焊，采用多層多道焊，每焊完一道，需將焊渣清理干凈，檢查合格后方可焊接下一道焊縫；4)甲板、縱壁之間的對接采用手工電弧焊和CO2氣體保護焊；5)焊縫缺陷的返修及補焊。本發(fā)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(shù)、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(zhì)量，減少焊接變形和焊接應(yīng)力，而且焊接速度大為增加，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種焊接工藝，具體是一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著船舶領(lǐng)域的發(fā)展，高強度鋼逐步用在船體結(jié)構(gòu)的制造中，高強度鋼主要用于代替部分大厚度的船用普通板、船體中高應(yīng)力部位、重要受力部分的構(gòu)件，使用高強度鋼的優(yōu)點在于:可以減輕船體的重量、減低建造難度、提高船體的建造質(zhì)量。因此，使用高強度鋼建造的船體其應(yīng)力水平普遍高于一般強度鋼。
[0003]船舶制造業(yè)自20世紀(jì)初開始研究應(yīng)用焊接技術(shù)，并與1920年以英國船廠首次采用焊接技術(shù)建造遠洋船為標(biāo)志，使焊接技術(shù)逐步在船廠得到推廣應(yīng)用，并迅速取代鉚接技術(shù)。由于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(shù)是船舶建造工程的關(guān)鍵技術(shù)，高強度鋼的焊接質(zhì)量的好壞直接影響到整個船體的焊接質(zhì)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(guān)住的重點問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法，以提高高強度鋼的焊接質(zhì)量，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法，其特征在于包括如下步驟:
[0006]I)采用手工電弧焊、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(yù)熱處理；
[0007]2)定位焊及裝配；
[0008]3)板厚大于16_的甲板和縱壁的長直焊縫對接采用埋弧自動焊，采用多層多道焊，每焊完一道焊縫后，需將焊渣清理干凈，并檢查合格后方可焊接下一道焊縫，
[0009]4)甲板、縱壁之間的各種位置對接采用手工電弧焊和CO2氣體保護焊；
[0010]5)焊縫缺陷的返修及補焊。
[0011]作為優(yōu)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 ;定位焊采用手工電弧焊，焊條為TL-507。
[0012]作為改進，所述步驟I)中的預(yù)熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經(jīng)過100°C保溫，手工焊條及焊劑需經(jīng)350?400°C烘培I?2小時后方可保溫使用，所有焊接的高強度鋼或普通鋼須經(jīng)120°C保溫預(yù)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于正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側(cè)IOmm及破口內(nèi)需打磨干凈，并用烘槍預(yù)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。正面焊縫焊完后，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm，再采用自動焊接；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 焊絲僅用于 80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接采用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30mm板之間的對接采用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規(guī)格為-20X200X300，間隔150mm ;焊完一面焊縫后，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、采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，盡量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應(yīng)控制在2?4mm以內(nèi)；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(yīng)適當(dāng)增大焊接電流以防止打底焊道開裂，并減慢焊接速度，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，后焊角焊縫。焊對接縫時先焊平對接，后焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，后焊平角焊；
[0020]d、對于長直焊縫采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(biāo)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。清除缺陷后應(yīng)進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除。認(rèn)定消除干凈后方可進行補焊；消除缺陷后的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小于100mm,其深度按4:1的斜度過渡到兩端,坡口內(nèi)及兩側(cè)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:明確規(guī)范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(zhì)量，減少焊接變形和焊接應(yīng)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(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0024]一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法，包括如下步驟:
[0025]I)采用手工電弧焊、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 ;定位焊采用手工電弧焊，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(yù)熱處理；預(yù)熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經(jīng)過100°C保溫，手工焊條及焊劑需經(jīng)350?400°C烘培I?2小時后方可保溫使用，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(yīng)在焊前進行預(yù)熱，預(yù)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于正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側(cè)IOmm及破口內(nèi)需打磨干凈，并用烘槍預(yù)熱到120°C ;裝配馬板、起吊馬板及加強排的焊縫應(yīng)離開正式焊縫的邊緣不少于30mm，拆除時，不允許用錘擊法拆除，只能用氣割拆除后用碳刨鏟平，不得損傷母材表面，然后用砂輪磨平；
[0027]3)板厚大于16mm的甲板和縱壁的長直焊縫對接采用埋弧自動焊，采用多層多道焊，正面焊縫焊3層7~8道，反面焊縫焊2層5道。正面焊縫焊完后，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm,再采用自動焊接；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；每焊完一道焊縫后，需將焊渣清理干凈，并檢查合格后方可焊接下一道焊縫，
[0028]4)甲 板、縱壁之間的各種位置對接采用手工電弧焊和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 焊絲僅用于80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接采用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30_板之間的對接采用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規(guī)格為-20X200X300，間隔150mm;焊完一面焊縫后，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、采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，盡量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應(yīng)控制在2~4mm以內(nèi)；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(yīng)適當(dāng)增大焊接電流以防止打底焊道開裂，并減慢焊接速度，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，后焊角焊縫。焊對接縫時先焊平對接，后焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，后焊平角焊；
[0033]d、對于長直焊縫采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(biāo)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。清除缺陷后應(yīng)進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除。認(rèn)定消除干凈后方可進行補焊；消除缺陷后的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小于100mm，其深度按4:1的斜度過渡到兩端，坡口內(nèi)及兩側(cè)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(guī)范參見下表:
[0036]表1:埋弧焊參考焊接規(guī)范參數(shù)
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種船體結(jié)構(gòu)中高強度鋼的焊接方法，其特征在于包括如下步驟: 1)采用手工電弧焊、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(yù)熱處理； 2)定位焊及裝配； 3)板厚大于16_的甲板和縱壁的長直焊縫對接采用埋弧自動焊，采用多層多道焊，每焊完一道焊縫后，需將焊渣清理干凈，并檢查合格后方可焊接下一道焊縫， 4)甲板、縱壁之間的各種位置對接采用手工電弧焊和CO2氣體保護焊； 5)焊縫缺陷的返修及補焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于: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 ;定位焊采用手工電弧焊，焊條為TL-507。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于:所述步驟I)中的預(yù)熱處理具體為:自動焊絲在焊接前需經(jīng)過100°c保溫，手工焊條及焊劑需經(jīng)350~400°C烘培I~2小時后方可保溫使用，所有焊接的高強度鋼或普通鋼須經(jīng)120°C保溫預(yù)熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于: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于正式焊縫厚度，正式焊接前焊道兩側(cè)IOmm及破口內(nèi)需打磨干凈，并用烘槍預(yù)熱到120°C ;裝配馬板、起吊馬板及加強排的焊縫應(yīng)離開正式焊縫的邊緣不少于30mm，拆除時，不允許用錘擊法拆除， 只能用氣割拆除后用碳刨鏟平，不得損傷母材表面，然后用砂輪磨平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于: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；正面焊縫焊完后，反面焊縫碳刨清根，用8mm碳棒扣槽8mm,再采用自動焊接；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(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于: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焊絲僅用于80mm的E36鋼板對接焊；25mm板之間的對接采用CO2襯墊焊，開V型坡口 ；80mm、50mm板及30mm板之間的對接采用CO2焊，開雙面不對稱X型坡口，在焊前需加排，加強排的規(guī)格為-20X200X300，間隔150mm;焊完一面焊縫后，將排移到另一面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于: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、采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，盡量使用短弧、小擺動焊接方法，除打底焊道外，其它各焊層的厚度應(yīng)控制在2~4mm以內(nèi)；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(yīng)適當(dāng)增大焊接電流以防止打底焊道開裂，并減慢焊接速度，以增加該焊道的焊縫截面； C、分段船臺焊接時，先焊對接縫，后焊角焊縫；焊對接縫時先焊平對接，后焊立對接；焊角焊縫時先焊立角焊，后焊平角焊；d、對于長直焊縫采用分段退焊法或分中分段法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接方法，其特征在于:所述步驟5)焊縫缺陷的返修及補焊具體為:焊縫超標(biāo)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；清除缺陷后應(yīng)進行無損檢驗，以確定缺陷是否完全清除；認(rèn)定消除干凈后方可進行補焊；消除缺陷后的坡口，要求用砂輪打磨成U型，槽底呈半圓形，槽長不得小于100mm，其深度按4: I的斜度過渡到兩端，坡口內(nèi)及兩側(cè)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(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】周楓, 鄭斌, 鐘明杰, 季建, 楊凱盛, 傅光明 申請人:浙江省海洋開發(fā)研究院