CN112453707A

CN112453707A - 一种用于船舶厚板单面焊接的方法

Info

Publication number: CN112453707A
Application number: CN202011295042.4A
Authority: CN
Inventors: 黄立进; 甘露; 刘鹏; 杨启伟; 雷雨雨; 顾胜; 朱苏; 陈强
Original assignee: Shanghai Lingang Shipbuilding Equipment Ltd Corp Cssc; Shipbuilding Technology Research Institute of CSSC No 11 Research Institute
Current assignee: Shanghai Lingang Shipbuilding Equipment Ltd Corp Cssc; Shipbuilding Technology Research Institute of CSSC No 11 Research Institute
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-03-09

Abstract

本发明公开一种用于船舶厚板单面焊接的方法，进行两道式焊接，先采用激光‑GMAW复合焊接的方式进行焊接，清理焊缝后，采用两个GMAW焊枪同时起弧，并且沿着同一方向同时进行在第一道焊缝上的第二道盖面焊接，可以对20‑25mm的厚板进行焊接，焊接接头不开坡口，提升了焊缝质量，提高了焊接效率。同时，焊接工艺简单，便于推广利用。

Description

一种用于船舶厚板单面焊接的方法

技术领域

本发明主要涉及船舶焊接的技术领域，特别涉及一种用于船舶厚板单面焊接的方法，尤其涉及一种船舶厚板单面激光-GMAW复合焊接和双丝GMAW盖面焊接的方法。

背景技术

目前，薄板流水线是满足大型邮轮建造所需的关键设备，使用激光复合焊拼板工艺，用于邮轮薄板分段的生产，材质以船用A 级钢和AH36钢为主。

在20世纪90年代中期，激光作为一种重工业制造工具用于造船工业。德国Mayer船厂早在上世纪八十年代已将激光技术应用在船舶的建造中，意大利芬坎蒂尼船厂现有两条激光生产线用于大型邮轮的建造，我国大型船厂目前多采用埋弧焊、GMAW以及手工焊条电弧焊等方法。

激光-GMAW复合焊接是将激光和电弧共同作为焊接热源作用于同一焊接熔池的焊接方法，充分发挥了激光焊和电弧焊的优势，又弥补了各自的不足。所以，此种焊接方法可以提高激光的利用率，也会获得较大的熔深，具有广阔的应用前景。

但由于激光-GMAW复合焊接涉及熔滴过渡，使得激光与电弧的耦合更加复杂，工艺控制复杂，控制参数数量众多。若在焊接过程中，工艺参数搭配不当，会出现焊接缺陷，焊缝成形更差。

而对于厚度为20mm～25mm的豪华邮轮钢AH36，急需要一种工艺简单、焊缝成形好，焊接质量高的新型焊接工艺。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种用于船舶厚板单面焊接的方法，采用两道焊接方式对厚板进行焊接，焊接接头不开坡口，提升了焊缝质量，提高了焊接效率。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，所述的单面焊接方法包括如下步骤：a、对待焊接的两块厚板进行焊前砂轮机打磨处理和丙酮去污擦拭；b、将待焊接的两块厚板放置在焊接工作台上，调整两个焊件位置，使得两个焊件之间的间隙为0.8mm；c、采用激光引导电弧的焊接模式，对厚板进行第一道激光-GMAW复合焊接；d、将第一道焊接的焊缝进行清理，待厚板冷却至60度以下后进行第二道焊接；e、采用两个GMAW焊枪同时起弧，并且沿着同一方向同时进行在第一道焊缝上的第二道盖面焊接。

优选的，a步骤中，对焊接部位及其附近20mm的距离内，先采用角磨机机械处理去除油漆、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质，接着用0.2mm粗细的不锈钢丝刷清除毛刺和夹杂物，最后采用丙酮擦拭去除表面油污。

进一步，c步骤中，在第一道焊缝前，对两块待焊接的厚板采取始端与末端点焊法将两者固定，第一道焊接时，激光功率为12-16kW，送丝速度为7-9m/min，焊接速度为0.7-0.9m/min，光丝间距为2-4mm，对接间隙为0.7-0.9mm，保护气流量20-30L/min，离焦量-10-+10mm，层间温度≤60℃。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本发明所述的改进方案，采用两道焊接方式对厚板进行焊接，焊接接头不开坡口，极大减少了焊接道次，避免了过大的热输入导致焊接接头软化，提升了焊缝性能，提高了焊接效率；

2、本发明的焊接工艺，降低了焊接变形，改善了焊缝成形，焊接质量可靠；

3、本发明适用于20mm～25mm的豪华邮轮钢AH36，施工工艺简单，便于推广和利用。

附图说明

图1为本发明进行第一道复合焊接时的工作状态示意图。

图2为本发明进行第二道焊接时的工作状态示意图。

图中标注如下：

1待焊接厚板、2焊枪、3第一道焊缝、4第二道盖面焊缝。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

如图1所示，一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其与现有技术的区别在于，所述的单面焊接方法包括如下步骤：a、对待焊接的两块厚板进行焊前砂轮机打磨处理和丙酮去污擦拭；b、将待焊接的两块厚板放置在焊接工作台上，调整两个焊件位置，使得两个焊件之间的间隙为0.8mm；c、采用激光引导电弧的焊接模式，对厚板进行第一道激光-GMAW复合焊接；d、将第一道焊接的焊缝3进行清理，待厚板冷却至60度以下后进行第二道焊接；e、采用两个GMAW焊枪2同时起弧，并且沿着同一方向同时进行在第一道焊缝上的第二道盖面焊接。这里GMAW是指熔化极气体保护焊。

具体来说，a步骤中，对焊接部位及其附近20mm的距离内，先采用角磨机机械处理去除油漆、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质，接着用0.2mm粗细的不锈钢丝刷清除毛刺和夹杂物，最后采用丙酮擦拭去除表面油污。

c步骤中，在第一道焊缝前，对两块待焊接的厚板1采取始端与末端点焊法将两者固定，第一道焊接时，激光功率为12-16kW，送丝速度为7-9m/min，焊接速度为0.7-0.9m/min，光丝间距为2-4mm，对接间隙为0.7-0.9mm，保护气流量20-30L/min，离焦量-10-+10mm，层间温度≤60℃。进一步，采用的保护气体为Ar+20%CO₂ ，焊丝在焊接时受热熔化成滴状，进入焊接熔池中形成焊缝金属。

进一步，对第一道焊缝进行拉毛处理，使得第一道焊缝的表面形成向上翘起的毛刺，增加第二道盖面与第一道焊缝之间的连接牢度。这里的拉毛处理可以采用钢刷进行轻刷处理或者金刚砂皮覆盖在焊缝上1-2秒后即可揭开后获得。

d步骤中，将第一道的焊缝中残渣清理干净，并用丙酮擦拭焊缝进行清洁。第一道次焊接完成后，焊丝位于焊缝表面0.8-1.2mm，通过双丝焊使填充金属与焊缝熔合，盖面焊接有利于焊缝正面同时形成均匀且成形良好的焊接接头。

实施例1

本发明提供了一种厚板激光-GMAW复合焊接和双丝GMAW盖面单面焊接的新方法，包括以下步骤：

a) 焊接设备：激光器优选为通快TruDisk 16002，焊机优选为福尼斯TPS 5000，机器人优选为ABB IRB 2400（ ABB机器人）；b) 坡口：厚板焊接接头不开坡口（I型坡口）；c) 焊前准备：焊接部位附近20mm先采用角磨机机械处理去除油漆、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质；接着用0.2mm左右的不锈钢丝刷清除毛刺和夹杂物；最后采用丙酮擦拭去除表面油污；d) 选用牌号为ER50-6焊丝，直径为φ＝1 .2mm，焊接时焊丝受热熔化成滴状，过渡到焊接熔池中，形成焊缝金属；e) 保护气采用体积分数为Ar+20%CO₂；f) 首先，对钢板始端与末端采用点焊法将其固定，然后再全部焊接；其次，采用激光-GMAW复合焊接方法进行第一道次焊接，将GMAW焊枪和激光头固定一定角度，采用激光前置、电弧后置的激光复合焊接模式进行焊接，激光功率为12-16kW，送丝速度为7-9m/min，焊接速度为0.7-0.9m/min，光丝间距为2-4mm，对接间隙为0.7-0.9mm，保护气流量20-30L/min，离焦量-10-+10mm，层间温度≤60℃，进行下道焊接前用钢丝刷将表面打磨干净并用丙酮擦拭，待温度降至 60℃以下进行第二道次焊接；最后，采用双丝GMAW焊接方法进行第二道次焊接，两台焊机的送丝速度都为8.5-9.0m/min，焊接速度为0 .7-0.9m/min。

本发明的优点在于：

一、焊接接头不开坡口（I型坡口），一方面极大减少了焊接道次，避免了过大的热输入导致焊接接头软化，降低焊缝性能；另一方面，提高了焊接效率；

二、降低了焊接变形，改善了焊缝成形，焊接质量可靠；

三、提出新的焊接方法，适合焊接更大厚度钢板。

实施例2

本发明所述一种用于船舶厚板单面焊接的方法，具体方法包括如下步骤：

步骤1、对不开坡口（I型坡口）的待焊厚板进行焊前砂轮机打磨和丙酮擦拭；

步骤2、将两个焊件放置在焊接工作台上，调整两个焊件位置，使得两个焊件之间的间隙为0.8mm；

步骤3、采用激光引导电弧的焊接模式，对20mm厚AH36钢进行第一道激光-GMAW复合焊接，形成第一道焊缝3；

步骤4、将第一道的焊缝中残渣清理干净，并用丙酮擦拭焊缝，待试板冷却至60℃以下之后再进行第二道的焊接；

步骤5、两个GMAW 焊枪同时起弧，且两个GMAW 焊枪沿同一方向同时进行第二道的盖面焊接，形成第二道盖面焊缝4。

采用激光-GMAW复合焊接方法进行第一道次焊接，激光功率为12.5kW，送丝速度为8m/min，焊接速度为0 .8m/min，光丝间距为4mm，对接间隙为0.8mm，保护气流量20L/min，离焦量-10mm，层间温度≤60℃，进行下道焊接前用钢丝刷将表面打磨干净并用丙酮擦拭，待温度降至 60℃以下进行第二道次焊接；最后，采用双丝GMAW焊接方法进行第二道次焊接，两台焊机的送丝速度都为8.8m/min，焊接速度为0 .9m/min。

参考图1，箭头表示焊接方向，焊接时焊枪的角度为58°。两个焊件采用上述激光-GMAW复合焊接和双丝GMAW盖面单面焊接方法焊接后，焊缝成形美观，接头熔合良好，未见裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷。按照标准ISO 12932-2013对上述焊接接头进行X光探伤检测，符合 B级标准。

若不采用本发明方法（两道激光-GMAW），正面焊缝成形差和气孔缺陷多，不能满足设计使用要求和探伤一次性合格。

综上所述，本发明一种厚板激光-GMAW复合焊接和双丝GMAW盖面单面焊接的新方法，有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，所述的单面焊接方法包括如下步骤：a、对待焊接的两块厚板进行焊前砂轮机打磨处理和丙酮去污擦拭；b、将待焊接的两块厚板放置在焊接工作台上，调整两个焊件位置，使得两个焊件之间的间隙为0.8mm；c、采用激光引导电弧的焊接模式，对厚板进行第一道激光-GMAW复合焊接；d、将第一道焊接的焊缝进行清理，待厚板冷却至60度以下后进行第二道焊接；e、采用两个GMAW焊枪同时起弧，并且沿着同一方向同时进行在第一道焊缝上的第二道盖面焊接。

2.根据权利要求1所述的一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，a步骤中，对焊接部位及其附近20mm的距离内，先采用角磨机机械处理去除油漆、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质，接着用0.2mm粗细的不锈钢丝刷清除毛刺和夹杂物，最后采用丙酮擦拭去除表面油污。

3.根据权利要求1所述的一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，c步骤中，在第一道焊缝前，对两块待焊接的厚板采取始端与末端点焊法将两者固定，第一道焊接时，激光功率为12-16kW，送丝速度为7-9m/min，焊接速度为0.7-0.9m/min，光丝间距为2-4mm，对接间隙为0.7-0.9mm，保护气流量20-30L/min，离焦量-10-+10mm，层间温度≤60℃。

4.根据权利要求3所述的一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，采用的保护气体为Ar+20%CO₂ ，焊丝在焊接时受热熔化成滴状，进入焊接熔池中形成焊缝金属。

5.根据权利要求1所述的一种用于船舶厚板单面焊接的方法，其特征在于，d步骤中，将第一道的焊缝中残渣清理干净，并用丙酮擦拭焊缝进行清洁。