CN105252108B - 一种船体结构用钢平仰角接焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种船体结构用钢平仰角接焊接方法,属于船体结构用钢的焊接方法,解决现有船体结构用钢平仰角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题。本发明包括形成坡口步骤、预热步骤、正面平焊步骤、正面焊后处理步骤、背面清根步骤、背面仰焊步骤和背面焊后处理步骤。本发明易于加工,有效减小焊接变形,顺利实现了船体结构用钢平仰角接焊接,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,填补了国内船体结构用钢平仰角接焊接的空白。
Description
技术领域
本发明属于船体结构用钢的焊接方法,具体涉及一种船体结构用钢平仰角接焊接方法。
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。因此,焊接技术进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。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。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。而国内,高强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中高强钢的强度为300MPa,高强度钢的焊接标准尚不完善,相关焊接工艺的设计研究存在不足。
现有高强度结构用钢平仰角接焊接方法主要采用手工电弧焊,为保证焊接质量,减少冷裂纹等重大焊缝缺陷的产生,一般采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材;但是,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,对于与海水接触的结构,焊缝与母材之间会产生电位差,不利于母材的防腐。
为便于理解本发明,以下对有关术语加以解释:
在进行平仰角接焊接时,将一根钢件焊接于另一根不移动的钢件表面,不移动的钢件称为基础件,移动钢件称为工件,一般情况下坡口开在工件上,工件与基础件按一定角度角接。
平仰角接焊接是指基础件大体竖直放置、工件大体水平放置,工件厚度方向侧面与基础件表面呈一定角度焊接。
焊缝水平焊趾高度是指焊缝相对于基础件表面的高度,焊缝竖直焊趾高度是指焊缝相对于工件表面的高度。
发明内容
本发明提供一种船体结构用钢平仰角接焊接方法,解决现有船体结构用钢平仰角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题,以节省较多的焊接材料、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平仰角接焊接方法,包括下述步骤:
(1)形成坡口步骤:在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口,留根δ/3±2mm,其中工件板厚δ≥30mm,斜面坡口相对于基础件表面角度为50°~55°;
(2)预热步骤:将待焊接的工件和基础件角接,构成单V形角接坡口,角接坡口角度为50°~55°,角接坡口间隙0mm~1mm;然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到100℃~130℃开始施焊;
(3)正面平焊步骤:采用多层多道手工电弧焊,以填满角接部位的斜面坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条;施焊时道间温度控制在100℃~130℃;
(4)正面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则转步骤(5),否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃~250℃,保温2小时或以上,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,再进行步骤(5);
(5)背面清根步骤:先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根,形成圆弧形坡口;然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到100℃~130℃,进行步骤(6);
(6)背面仰焊步骤:采用多层多道手工电弧焊,以填满角接部位的圆弧形坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条;施焊时道间温度控制在100℃~130℃;
(7)背面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则结束;否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃~250℃,保温2小时或以上,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,结束。
所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法,其特征在于:
所述正面平焊步骤中,采用φ4.0mm焊条,焊接电流165A~175A,电弧电压22V~25V,焊接速度10cm/min~18cm/min;
所述背面仰焊步骤中,采用φ4.0mm焊条,焊接电流125A~135A,电弧电压22V~24V,焊接速度10cm/min~18cm/min。
所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法,其特征在于:
所述正面平焊及背面仰焊步骤中,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。
本发明在正面平焊和背面仰焊步骤中,采用与高强度结构用钢匹配的铁素体焊材,保证了焊缝的强度不低于母材;焊前预热以消除可能出现的氢致裂纹,焊接时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;在环境条件达不到要求时,通过焊后热处理,消除船体结构用钢焊缝可能出现的冷裂纹。
本发明易于加工,有效减小焊接变形,顺利实现了船体结构用钢平仰角接焊接,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,填补了国内船体结构用钢平仰角接焊接的空白。
附图说明
图1为工件正面平焊坡口尺度主视图;
图2为工件正面平焊顺序主视图;
图3为工件背面仰焊坡口及焊接顺序主视图。
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,在厚度30mm的专用902钢工件角接部位形成单V形斜面坡口,留根10mm,斜面坡口相对于基础件表面角度为55°;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)预热步骤:将待焊接的工件和30mm厚的980钢基础件角接,构成单V形角接坡口,角接坡口角度为55°,角接坡口间隙0mm~1mm;然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到130℃开始施焊;
(3)正面平焊步骤:如图2所示,采用5层8道手工电弧焊,以填满角接部位的斜面坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的的φ4.0mmCHE58-1HR焊条;焊接电流165A~175A;第1、第2道电弧电压22V~24V,焊接速度10cm/min~15cm/min,第3~第8道电弧电压23V~25V,焊接速度12cm/min~18cm/min;施焊时道间温度控制在130℃;焊缝水平向焊趾高度为28mm~31mm,焊缝竖直焊趾高度为8mm~10mm;
(4)正面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则转步骤(5),否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃,保温2.5小时,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,再进行步骤(5);
(5)背面清根步骤:如图3所示,先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根,形成圆弧形坡口;然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到130℃,进行步骤(6);
(6)背面仰焊步骤:如图2所示,采用5层8道手工电弧焊,以填满角接部位的圆弧形坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的的φ4.0mmCHE58-1HR焊条;焊接电流125A~135A,第1、第2道电弧电压22V~24V,焊接速度10cm/min~15cm/min,第3~第8道电弧电压22V~24V,焊接速度12cm/min~18cm/min;施焊时道间温度控制在130℃;焊缝水平向焊趾高度为28mm~31mm,焊缝竖直焊趾高度为8mm~10mm;
(7)背面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则结束;否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃,保温2.5小时,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,结束。
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,留根12mm,斜面坡口角度为50°;
预热步骤中,角接坡口角度为50°,角接坡口间隙0mm~1mm,预热温度达到100℃开始施焊;
正面平焊步骤中,施焊时道间温度控制在100℃。
正面焊后处理步骤中,加热温度达到250℃,保温2小时;
背面清根步骤中,预热温度达到100℃;
背面仰焊步骤中,施焊时道间温度控制在100℃;
背面焊后处理步骤中,加热温度达到250℃,保温2小时。
上述各实施例的正面平焊步骤和背面仰焊步骤中,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 (3)
1.一种船体结构用钢平仰角接焊接方法,包括下述步骤:
(1)形成坡口步骤:在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口,留根δ/3±2mm,其中工件板厚δ≥30mm,斜面坡口相对于基础件表面角度为50°~55°;
(2)预热步骤:将待焊接的工件和基础件角接,构成单V形角接坡口,角接坡口角度为50°~55°,角接坡口间隙0mm~1mm;然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到100℃~130℃开始施焊;
(3)正面平焊步骤:采用多层多道手工电弧焊,以填满角接部位的斜面坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条;施焊时道间温度控制在100℃~130℃;
(4)正面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则转步骤(5),否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃~250℃,保温2小时或以上,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,再进行步骤(5);
(5)背面清根步骤:先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根,形成圆弧形坡口;然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热,预热温度达到100℃~130℃,进行步骤(6);
(6)背面仰焊步骤:采用多层多道手工电弧焊,以填满角接部位的圆弧形坡口,焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条;施焊时道间温度控制在100℃~130℃;
(7)背面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5℃~30℃且相对湿度小于70%,是则结束;否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热,加热温度达到200℃~250℃,保温2小时或以上,然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温,结束。
2.如权利要求1所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法,其特征在于:
所述正面平焊步骤中,采用φ4.0mm焊条,焊接电流165A~175A,电弧电压23V~25V,焊接速度10cm/min~18cm/min;
所述背面仰焊步骤中,采用φ4.0mm焊条,焊接电流125A~135A,电弧电压22V~24V,焊接速度10cm/min~18cm/min。
3.如权利要求1或2所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法,其特征在于:
所述正面平焊及背面仰焊步骤中,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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