CN105195857A - 一种船体结构钢与锻钢平对接焊接方法 - Google Patents

一种船体结构钢与锻钢平对接焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种船体结构钢与锻钢平对接焊接方法，属于高强度钢材料之间的焊接方法，解决现有高强度结构钢与锻钢平对接焊接方法所存在的焊缝强度低、工作量较大的问题。本发明包括形成坡口步骤、单侧堆焊步骤、预热步骤和焊接步骤。本发明易于加工，有效减小焊接变形，顺利实现了专用902钢与SA508-3锻钢平对接焊接，通过了焊接性试验、焊接工艺评定，可以提高劳动效率、节省焊接材料、电能和工时，降低生产成本、减少船舶建造周期，填补了国内船舶结构用钢与高强度锻钢焊接的空白。

Description

一种船体结构钢与锻钢平对接焊接方法
技术领域
本发明属于高强度钢材料之间的焊接方法，具体涉及一种船体结构钢与锻钢平对接焊接方法。
背景技术
焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一，在船体建造中船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标。在涉及特殊使用要求和恶劣工况条件(如辐照条件)下的钢结构制造领域，高强度钢占有越来越重要的位置，已广泛应用船舶、桥梁、石油化工、高层建筑建设、核电站建设等领域。国际上，高强度钢焊接技术在焊材成分和工艺设计方面发展较快，应用领域也在不断扩大。国内高强度钢的应用范围也在逐渐扩大，但总体上还不成熟、仅占钢用量的10％左右，比例较小。目前，国家标准GB1499.2-2007中高强度钢的强度为400MPa，现有高强度结构用钢和高强度锻钢平对接焊接方法主要采用手工电弧焊，为保证焊接质量，一般采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材，单面开坡口，反面清根，但采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材，焊缝强度低于母材，焊缝强度不符合设计要求，需要在母材的两面都需要焊接，焊接的工作量较大。
发明内容
本发明提供一种船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，解决现有高强度结构钢与锻钢平对接焊接方法所存在的焊缝强度低、工作量较大的问题，针对母材专用902钢与SA508-3锻钢平对接焊，以节省焊接材料、电能和工时，且易于加工，有效减小焊接变形。
本发明所提供的一种船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)形成坡口步骤：分别在专用902钢和SA508-3锻钢对接部位形成坡口，不留根，两侧坡口倾斜角度对称，对接时共同构成单V形对接坡口，对接坡口角度为50°～60°，专用902钢一侧厚于SA508-3锻钢的部分削斜，使得对接坡口两侧等高；
(2)：将SA508-3锻钢坡口区域预热至80℃～120℃，再采用手工电弧焊和φ4mm的CHE58-1HR焊条在SA508-3锻钢坡口上进行堆焊，堆焊层外形与坡口一致，厚度为30mm±2mm；所述CHE58-1HR焊条与专用902钢屈服强度同等级；
(3)预热步骤：将专用902钢和SA508-3锻钢对接部位两侧坡口对接共同构成单V形对接坡口，对接坡口坡口间隙6mm±2mm，对接坡口角度为50°～60°，坡口背面设置有厚度4mm～6mm的Q345R钢衬垫；然后对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到80～120℃开始施焊；
(4)焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满对接面内的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊条；施焊时道间温度控制在80℃～120℃。
所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述单侧堆焊步骤中，焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min。
所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述焊接步骤中，第1层、第2层打底焊采用φ3.2mmCHE58-1HR焊条，焊接电流120A～140A，电弧电压22V～24V，焊接速度15cm/min～20cm/min；
其它层打底焊和盖面层焊采用φ4.0mmCHE58-1HR焊条，焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min。
所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述单侧堆焊步骤和焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。
由于SA508-3锻钢的强度高于专用902钢，两种钢直接焊接后SA508-3锻钢一侧容易产生冷裂纹，所以本发明在单侧堆焊步骤中采用与专用902钢等强的CHE58-1HR焊条在SA508-3锻钢坡口堆焊形成过渡段，从而保证SA508-3锻钢与专用902钢的焊接，避免了冷裂纹的产生，又保证了焊缝的强度不低于母材；预热步骤中，进行焊前预热以消除氢致裂纹，焊接步骤中，由于单道焊缝无法填满截面内的坡口，故采用多层多道焊以填满截面内的坡口，以防止焊缝开裂和延迟裂纹的发生，同时，前一道焊缝是后一道焊缝的“预热”过程，后一道焊缝是前一道焊缝的“退火”过程，能有效地消除焊接应力，利于保证焊接质量；并且采用了在坡口底部加钢衬垫的方法，以达到手工电弧焊单面焊双面成型的效果，从而减少了焊接工作量。
本发明易于加工，有效减小焊接变形，顺利实现了专用902钢与SA508-3锻钢平对接焊接，通过了焊接性试验、焊接工艺评定，可以提高劳动效率、节省焊接材料、电能和工时，降低生产成本、减少船舶建造周期，填补了国内船舶结构用钢与高强度锻钢焊接的空白。
附图说明
图1为焊接坡口尺度示意图；
图2为焊接步骤中焊接顺序示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1，包括下述步骤：
(1)形成坡口步骤：如图1所示，分别在厚度40mm的专用902钢和厚度30mm的SA508-3锻钢对接部位形成坡口，不留根，两侧坡口倾斜角度对称，对接时共同构成单V形对接坡口，对接坡口角度为51°，专用902钢一侧厚于SA508-3锻钢的部分削斜，削斜长度50mm，使得对接坡口两侧等高；坡口内及坡口两侧各50mm内的端面应除去水渍、油污、铁锈、挂渣等对焊接质量有影响的杂物；
(2)单侧堆焊步骤：将SA508-3锻钢坡口区域预热至120℃，再采用手工电弧焊和φ4mm的CHE58-1HR焊条在SA508-3锻钢坡口上进行堆焊，堆焊层外形与坡口一致，厚度为30mm±2mm；所述CHE58-1HR焊条与专用902钢屈服强度同等级；
焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min；
(3)预热步骤：如图1所示，将专用902钢和SA508-3锻钢对接部位两侧坡口对接共同构成单V形对接坡口，对接坡口坡口间隙8mm，对接坡口角度为51°，坡口背面设置有厚度6mm的Q345R钢衬垫；然后对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到120℃开始施焊；
(4)焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满对接面内的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊条；施焊时道间温度控制在120℃，施焊过程中，随时采用红外线点温计进行温度监控；
如图2所示，第1层、第2层打底焊采用φ3.2mmCHE58-1HR焊条，焊接电流120A～140A，电弧电压22V～24V，焊接速度15cm/min～20cm/min；
第3～10层打底焊和第11、12层盖面层焊采用φ4.0mmCHE58-1HR焊条，焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min；焊缝宽度32～36mm，焊缝余高1～2mm。
实施例2，与实施例1的步骤完全相同，区别仅在于各步骤中的工艺参数：
形成坡口步骤中，对接坡口角度为60°，削斜长度45mm；
单侧堆焊步骤中，预热至80℃；
预热步骤对接坡口坡口间隙4mm，对接坡口角度为60°，设置有厚度4mm的Q345R钢衬垫；预热温度达到80℃开始施焊；
焊接步骤中，施焊时道间温度控制在80℃。
上述各实施例的单侧堆焊步骤和焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。
以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)形成坡口步骤：分别在专用902钢和SA508-3锻钢对接部位形成坡口，不留根，两侧坡口倾斜角度对称，对接时共同构成单V形对接坡口，对接坡口角度为50°～60°，专用902钢一侧厚于SA508-3锻钢的部分削斜，使得对接坡口两侧等高；
(2)单侧堆焊步骤：将SA508-3锻钢坡口区域预热至80℃～120℃，再采用手工电弧焊和φ4mm的CHE58-1HR焊条在SA508-3锻钢坡口上进行堆焊，堆焊层外形与坡口一致，厚度为30mm±2mm；所述CHE58-1HR焊条与专用902钢屈服强度同等级；
(3)预热步骤：将专用902钢和SA508-3锻钢对接部位两侧坡口对接共同构成单V形对接坡口，对接坡口坡口间隙6mm±2mm，对接坡口角度为50°～60°，坡口背面设置有厚度4mm～6mm的Q345R钢衬垫；然后对焊缝及焊缝两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到80～120℃开始施焊；
(4)焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满对接面内的坡口，焊接材料采用CHE58-1HR焊条；施焊时道间温度控制在80℃～120℃。
2.如权利要求1所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述单侧堆焊步骤中，焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min。
3.如权利要求1所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述焊接步骤中，第1层、第2层打底焊采用φ3.2mmCHE58-1HR焊条，焊接电流120A～140A，电弧电压22V～24V，焊接速度15cm/min～20cm/min；
其它层打底焊和盖面层焊采用φ4.0mmCHE58-1HR焊条，焊接电流160A～170A，电弧电压23V～25V，焊接速度15cm/min～25cm/min。
4.如权利要求1、2或3所述的船体结构用钢与锻钢平对接焊接方法，其特征在于：
所述单侧堆焊步骤和焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380℃～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。
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