CN112958946A - 一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，所述焊丝用于对所述船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，焊丝为高强高韧的埋弧焊丝，该焊丝通过与其匹配的埋弧焊接装置进行焊接。该焊丝的成分，以重量百分比计，为：C 0.10％～0.15％，Si 0.60％～1.2％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 0.50％～1.00％，Ni 0.80％～1.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti 0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu 0.50％～1.20％，Al 0.01％～0.06％，Nb 0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和杂质；能够应对极地船舶中的复杂、不规则焊缝区域的焊接施工，使用适应极地超低温环境下冰雪磨蚀和海水腐蚀要求的高强高韧耐磨蚀的埋弧焊丝，对极地船舶的复杂、不规则焊缝区域能够自动、高效地完成焊接作业，并能够保证焊缝金属的一致性，基本不需要对焊缝进行再次机加工，保证了焊缝的高强度、高韧性和高耐磨蚀性能。

Description

一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝

技术领域

本发明涉及船舶建造领域，尤其涉及一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，所述焊丝用于对在极地低温环境中工作的船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，使用高强高韧埋弧焊丝与碱性焊剂，实现在极地船舶上对复杂焊接区域进行焊接，使得焊接后的结构能够适应超低温环境下的冰雪磨蚀以及海水腐蚀。

背景技术

随着近年来极地科考、旅游等项目以及极地航运的需求越来越热，对于能够极地环境的船舶的需求也越多越高。而在极地环境中，是低温寒冷的海冰流动的状况，环境复杂多变，船舶要承受超低温、冰雪磨蚀、低温风浪碰撞、强烈的海洋风暴以及冻土碰撞等带来的诸多挑战，对船舶用低温钢的设计、选材和建造加工等提出了更高的要求。极地船舶用低温钢要求具有优良的极寒低温综合性能，其结构材料不仅具有高的强度、良好的塑性，而且还要求在-60℃以下还具有优异的冲击韧性，特别是要求断裂韧性良好，焊接性能优异。

这些严苛的性能要求对极地船舶的建设加工提出了很高的要求，在对极地船舶的低温钢的大型构件进行连接时，通常情况下采用埋弧焊，这是因为埋弧焊的效率高且焊接质量好。但是目前国内进行这类焊接的焊丝大多依赖进口，国产的焊丝因低温韧性不稳定，特别是断裂韧性不稳定而被拒之门外。因而，开发高性能的国产焊丝势在必行。

同时，现有的埋弧焊焊接对于焊缝区域的要求较高，一般要求被连接的两个部件之间的间距一致、坡口在焊接全长的深度保持一致以及坡口形状一致，焊缝区域中各个位置处需要的焊丝量基本一致，埋弧焊设备沿着焊缝均匀行走，即可满足焊接的要求。而在极地船舶的焊接中，对于特殊部件或部位，尤其是大厚度焊接的部位，由于功能结构以及强度要求等因素，会出现焊缝区域的深度不一致、焊缝区域的宽度、坡口边缘轮廓复杂以及坡口角度不一致等异常复杂情况，在这样的情形下，焊缝区域的宽度、深度以及坡口边缘的形状都是不统一甚至是不规则的，在不同位置处所需的焊丝量不同，焊丝施料不均匀，并且由于埋弧焊接过程中，在焊缝区域上部覆盖有焊剂，无法实时探知和监测焊缝区域中的熔池状况，也就无法准确获知焊缝区域中各区段的焊接质量；同时，由于焊缝区域的复杂性，焊丝在不同位置和情况的焊缝中要承受不同的载荷和应力，需要焊丝具有在不同位置和情况的焊缝中承受差别很大的冲击和应力，而普通的焊丝无法胜任。另外，对于这样的异常复杂的情形，现有的埋弧焊装置无法应用在上述的异常复杂的情形，开发能够应对复杂焊缝区域的与专用埋弧焊设备配合的焊丝成为本领域中的急迫需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，所述焊丝用于对所述船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，所述焊丝经由埋弧焊接装置对所述焊缝区域进行焊接，所述埋弧焊接装置包括小车平台、走行部、设备梁，走行部包括车轮和走行驱动电机，走行驱动电机通过传动机构连接车轮并驱动车轮行走，所述走行驱动电机和车轮设置在小车平台的底部，所述设备梁为L形结构，设备梁的竖直部分的一端安装在小车平台上，设备梁的竖直部分的另一端与水平延伸的悬置部分连接；所述埋弧焊接装置还包括焊丝盘、导丝管、焊丝摆动部、导向管、焊剂仓、焊剂导管以及激光轮廓仪，所述焊丝盘、焊剂仓和激光轮廓仪在朝向远离小车平台的方向上依次布置在所述设备梁的悬置部分上，其中，所述导向管、焊丝摆动部、导丝管依次连接并连接至焊丝盘，所述焊剂导管连接至焊剂仓，所述激光轮廓仪布置在所述设备梁的悬置部分的最外侧；所述埋弧焊接装置还包括控制器，所述激光轮廓仪、焊丝摆动部、走行部与控制器连接，控制器接收激光轮廓仪的数据来控制走行部的行走速度以及焊丝摆动部的摆动角度和保持时间。

进一步地，所述走行驱动电机为步进电机。

进一步地，所述焊丝摆动部包括焊丝摆动电机、摆动传动机构、焊丝摆动导管，焊丝摆动电机选用步进电机，摆动传动机构为滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括丝杠和滚珠套筒，其中丝杠与焊丝摆动电机的输出轴相连，所述滚珠套筒与导向管、焊丝摆动导管相连。

进一步地，所述滚珠套筒与所述导向管固定连接，所述焊丝摆动导管与导向管或滚珠套筒枢转地连接，并且能够随着导向管和滚珠套筒的平移而倾斜地转动。

进一步地，所述控制器包括焊缝区域探测模块、焊接模型构建模块、控制模块，其中焊缝区域探测模块接收激光轮廓仪对焊缝区域中各区段的测量数据并用于构造焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，焊接模型构建模块接收焊缝区域探测模块形成的焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，计算得到每一个区段中不同位置处所需的焊丝熔融量，进一步获取焊丝的熔滴速度，计算得到在焊缝区域中每一个区段位置处所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间，并将计算得到的导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息传送至控制模块，由控制模块将包含所述导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息的控制数据传送到所述走行部和所述焊丝摆动部。

进一步地，在计算每一个区段中的所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，将所述埋弧焊接装置的行走速度、所述位置的深度情况以及坡口边缘的轮廓作为修正参数。

进一步地，在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，当两个相邻位置中一个位置处的深度不小于另一个位置处的深度的70％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间。

进一步地，在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，对于该区段中的坡口边缘的两个相邻位置，当该两个相邻位置处的坡口边缘的切线斜角都不大于30°时，或者该两个相邻位置中一个位置处的坡口边缘距离参考线的垂线长度不小于另一个位置处的坡口边缘距离所述参考线的垂线长度的90％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间。

进一步地，所述参考线为直线且沿焊缝区域的纵向延伸，该参考线为垂直于所述两个相邻位置中一个位置处的坡口位于焊缝纵向方向的两侧边缘连线，并且参考线与所述两侧边缘连线正交于所述两侧边缘连线的中点。

进一步地，所述焊丝的成分，以重量百分比计，为：C 0.10％～0.15％，Si 0.60％～1.2％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 0.50％～1.00％，Ni 0.80％～1.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti 0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu 0.50％～1.20％，Al 0.01％～0.06％，Nb0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质。

在本发明焊丝成分设计中：

C元素含量对焊缝的强度和韧性和耐磨性具有较大的影响。当C含量较低时，焊缝强度较低，铁素体比例增加，韧性较高。当C含量较高时，焊缝强度增加，耐磨性增加，但珠光体比例增加，焊缝韧性下降，因此，将C含量控制在0.10-0.15，保持强韧性能平衡。

Mn可以起脱氧作用，防止导致热裂纹产生的碳化铁夹杂物形成，促使铁素体晶粒和碳化物细化，从而提高焊缝的强度和韧性。本发明中Mn含量控制在较高的水平，主要用来提高焊缝强度，弥补低C造成的强度损失。将Mn含量控制在0.80～1.50。

加入适量Si、Al可以脱氧，阻止O与B结合，同时Al与N形成的AlN可以细化晶粒，提高焊缝的韧性。Si能溶于铁素体提高钢的硬度和强度，含量在0.6％以上的Si添加是提升耐磨性能的关键，Si元素除了起到脱氧作用外，Si在焊缝金属组织内的固溶和晶界偏聚将会显著提升钢板硬度和耐磨性。将Si含量控制在0.60-1.20，Al含量控制在0.01-0.06。

Mo是较强的固溶强化元素，可以提高焊缝强度，另外Mo元素推迟奥氏体的转变温度，抑制先共析铁素体和侧板条铁素体的形成，促进晶内针状铁素体的形成，提高焊缝低温韧性,但Mo含量过高将在晶界聚集恶化钢板韧性。将Mo含量控制在0-0.60。

Ti与奥氏体中的N反应生成TiN颗粒，TiN具有很低的溶解度，在焊缝中形成很细的弥散物，可以有效的阻止晶粒长大，同时成为针状铁素体的形核核心，大大提高焊缝的韧性。将Ti含量控制在0.01-0.10。

加入少量的Nb可以起到沉淀硬化的作用，进一步提高焊缝的强度。将Nb含量控制在0.003-0.06。

加入少量的V可以起到沉淀硬化的作用，进一步提高焊缝的强度。将V含量控制在0-0.06。

Cr有利于提高焊缝中针状铁素体含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝的强度、耐腐蚀性和韧性。将Cr含量控制在0.50～1.00。

Ni是固溶于铁素体的合金元素，在一定范围内可以提高焊缝的强度和韧性。加入一定含量的Ni主要目的在于提高焊缝的低温韧性，提高耐腐蚀性，降低脆性转变温度。将Ni含量控制在0.80～1.40。

Cu可通过固溶强化作用提高钢的强度，同时Cu还可改善钢的耐蚀性和耐磨性。将Cu含量控制在0.50％～1.20。

S、P是焊缝中的主要有害元素，将会降低焊缝金属的低温韧性，同时也会降低焊缝的抗H2S应力腐蚀性能，尽量控制在一个较低的水平，其中S小于0.005，P小于0.01。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明通过提供高强高韧的埋弧焊丝，并通过与其配合的埋弧焊接装置，设置带有激光轮廓仪以及焊丝熔滴滴落位置可调的埋弧焊接装置，能够应对极地船舶中的复杂、不规则的焊接施工，并且能够避免采用现有技术中那样多次焊接造成强度不足的方式，使用适应极地超低温环境下冰雪磨蚀和海水腐蚀要求的高强高韧耐磨蚀的埋弧焊丝，对极地船舶的复杂、不规则焊缝区域能够自动、高效地完成焊接作业，能够保证焊缝金属的一致性，基本不需要对焊缝进行再次机加工，保证了焊缝的高强度、高韧性和高耐磨蚀性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明的用于极地船舶的埋弧焊接装置的结构示意图。

图2是本发明的埋弧焊接装置中焊丝摆动部的结构示意图。

图3是本发明的控制结构图。

图4示出了本发明的对于焊缝区域中不同位置处导向管控制的策略。

其中，附图标记：A：结构件；B：结构件；C：焊缝区域；1.埋弧焊接装置；2.车轮；3.走行驱动电机；4.控制器；5.设备梁；6.焊丝盘；7.导丝管；8.焊丝摆动部；9.导向管；10.焊剂仓；11.焊剂导管；12.激光轮廓仪；81.焊丝摆动电机；82.丝杠；83.滚珠套筒；84.焊丝摆动导管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对所提出的对于极地船舶中异常复杂的焊缝区域的焊接问题，本发明提出一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，所述焊丝用于对所述船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，所述焊丝需要经由专门与之配合的埋弧焊接装置对所述焊缝区域进行焊接，见图1所示，所述埋弧焊接装置1包括小车平台、走行部、设备梁5，其中，走行部包括车轮2和走行驱动电机3，所述走行驱动电机3和车轮2设置在小车平台的底部，走行驱动电机3通过传动机构连接车轮2并驱动车轮2行走，以此方式埋弧焊接装置1能够沿着焊缝区域移动。所述埋弧焊接装置1还设置有控制器4。为了能够精确地控制埋弧焊接装置1的行走，所述的走行驱动电机3选用步进电机，通过埋弧焊接装置1的控制器4精确地控制走行驱动电机3的转动角度来控制埋弧焊接装置1的行走。

所述设备梁5为L形结构，如图1中所示，设备梁5的竖直部分的一端安装在小车平台上，设备梁5的竖直部分的另一端与水平延伸的悬置部分连接，其中水平延伸的悬置部分朝向小车平台的前方延伸，使得当埋弧焊接装置1位于焊缝区域时，所述设备梁5的水平延伸的悬置部分能够在位于小车平台前方的焊缝区域的上方。

进一步地，所述埋弧焊接装置1还包括焊丝盘6、导丝管7、焊丝摆动部8、导向管9、焊剂仓10、焊剂导管11以及激光轮廓仪12，如图1所示，所述焊丝盘6、焊剂仓10和激光轮廓仪12设置在所述设备梁5的水平延伸的悬置部分上，并且在该悬置部分上，沿朝向远离小车平台的方向上焊丝盘6、焊剂仓10和激光轮廓仪12依次地布置。也就是说，当埋弧焊接装置1沿着焊缝区域前行时，所述激光轮廓仪12位于前行方向的最前部，由此激光轮廓仪12能够测量埋弧焊接装置1的行进路径前方的焊缝区域的轮廓，进而得到埋弧焊接装置1将要进行焊接加工的区段的轮廓信息。焊剂仓10中储存有焊剂，所述焊剂导管11与所述焊剂仓10连接，用于从焊剂仓10中将焊剂输送到焊缝区域中。

焊丝盘6安装设置在设备梁5的悬置部分，其中，所述导向管7、焊丝摆动部8、导丝管9依次连接，并且所述导向管7连接至焊丝盘6。所述焊丝从焊丝盘6中被抽出，经由焊丝输送装置(图中未示出)，例如送丝轮，焊丝穿过导向管7、焊丝摆动部8和导丝管9被输送至焊缝区域处，通过位于导丝管9末端的焊丝端部与极地船舶的被焊接构件之间产生的电弧将所述焊丝熔融，使得熔融的焊丝以熔滴的形式滴落在焊缝区域的对应区段中形成熔池，由此方式将两个被焊接构件进行焊接连接。

由于极地船舶特殊的工作和使用环境，在焊接构件时需要用到能够满足在超低温环境下的冰雪磨蚀以及海水腐蚀要求的焊丝。为此，本发明还提出了一种高强度高韧性耐腐蚀的焊丝，该焊丝的成分，以重量百分比计，为：C 0.10％～0.15％，Si 0.60％～1.2％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 0.50％～1.00％，Ni 0.80％～1.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti 0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu 0.50％～1.20％，Al 0.01％～0.06％，Nb 0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和不可避免杂质。对于该焊丝的制备，则采用电炉进行冶炼，然后在1000-1100℃进行轧制，轧制后两次退火，在830-950℃下保温30-40分钟，然后冷却后在550-650℃下退火，时间40-65分钟。然后通过拉拔、镀铜等加工，最终获得尺寸为直径2—4mm的镀铜或不镀铜埋弧焊丝。为了保证焊接后焊缝的性能，所述焊剂采用碱性烧结焊剂，所述碱性烧结焊剂与埋弧焊丝匹配，焊前不需要预热，焊后不需要进行热处理，能够进行高速埋弧焊接，焊接速度可以达到1m/min—2m/min。这样的焊接后，焊缝抗拉强度大于510MPa，焊缝冲击韧性大于100J(-60℃)，-20℃下NaCl溶液下30min的磨蚀量≤12um。

由于在极地船舶的一些特殊的位置处，两个进行焊接连接的构件之间可能存在有结构加强部件或者功能性部件，这就造成焊缝区域的复杂性，例如在焊缝区域中不同位置处的焊缝深度不同、不同位置处焊缝区域的宽度不同、坡口边缘轮廓复杂且不规则以及坡口角度不一致等异常复杂情况，所以焊缝区域中不同位置处所需要的焊丝量是不同的。

为了解决焊缝区域中不同位置处所需的焊丝量不同的问题，本发明的埋弧焊接装置1设置了焊丝摆动部8。见图2所示，所述焊丝摆动部8包括焊丝摆动电机81、摆动传动机构、焊丝摆动导管84，焊丝摆动电机81选用步进电机，所述焊丝摆动电机81与控制器4连接，控制器4能够控制焊丝摆动电机81的旋转方向以及旋转速度。其中，摆动传动机构为滚珠丝杠机构，如图2所示，所述滚珠丝杠机构包括丝杠82和滚珠套筒83，其中丝杠82与焊丝摆动电机81的输出轴相连，所述焊丝摆动电机81的转动带动丝杠82的旋转，所述滚珠套筒83与导向管9、焊丝摆动导管84相连，尤其地，所述滚珠套筒83与所述导向管9固定连接。所述丝杠82与滚珠套筒83传动地连接，当焊丝摆动电机81驱动丝杠82转动时，所述滚珠套筒83被驱动地平移移动，将丝杠82的转动运动转换为滚珠套筒83的平移移动，由此能够改变导向管9的位置，也即能够改变导向管9中的焊丝末端的位置。为了能够使焊丝在导向管9移动的情况下在导丝管7以及导向管9中顺畅地被输送，还设置有焊丝摆动导管84，所述焊丝摆动导管84设置在导丝管7与所述导向管9之间，且所述焊丝摆动导管84的位于导向管9的一端枢转地连接至导向管9或滚珠套筒83，由此，当导向管9平移移动时，如图2所示，所述焊丝摆动导管84能够被牵引地转动而倾斜，能够保证焊丝在导向管7、焊丝摆动导管84以及导向管9中顺滑地被输送。

为了实现该埋弧焊接装置1对极地船舶的复杂焊缝区域进行埋弧焊接，所述埋弧焊接装置1的控制器4连接所述激光轮廓仪12、焊丝摆动电机81、走行驱动电机3，控制器4接收激光轮廓仪12的数据来控制走行驱动电机3进而控制埋弧焊接装置1的行走速度以及控制焊丝摆动部8的摆动角度和保持时间。

进一步地，如图3所示，所述控制器4包括焊缝区域探测模块、焊接模型构建模块、控制模块，其中焊缝区域探测模块接收激光轮廓仪12对焊缝区域中各区段的测量数据并用于构造焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，焊接模型构建模块接收焊缝区域探测模块形成的焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，计算得到每一个区段中不同位置处所需的焊丝熔融量，进一步获取焊丝的熔滴速度，计算得到在焊缝区域中每一个区段位置处所述导向管9停留的位置以及在该位置处的停留时间，并将计算得到的导向管9停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息传送至控制模块，由控制模块将包含所述导向管9停留的位置信息以及导向管9在对应位置处停留时间的信息的控制数据传送到所述走行部和所述焊丝摆动部8。

进一步地，由于埋弧焊接装置1在沿着焊缝区域进行焊接作业时可能是不断地移动中，在计算每一个区段中的所述导向管9停留的位置以及在该位置处的停留时间时，将所述埋弧焊接装置1的行走速度、所述位置的深度情况以及坡口边缘的轮廓作为修正参数。这是考虑到相对于焊缝区域的纵向方向，对同一横向区段中不同位置处的深度、宽度以及容量大小不同，若对同一横向区段仅仅在一个位置处进行埋弧焊接，这必将造成熔池成形不规则，尽管熔池存在流动的特性，能够从一个位置流动到其相邻的位置处，但是如果两个相邻位置的结构特性差异很大，这会造成熔融的焊丝在不同位置处冷却时长不同，从而导致不同位置处焊缝金属的特性不同，造成焊缝金属的不稳定和不一致。

具体地，当两个相邻位置的深度差别不大时，例如一个位置处的深度不小于另一个位置处的深度的70％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管9在该分段处停留的时间；也即，利用激光轮廓仪12对这两个相邻位置扫描所获取的信息，得到该两个相邻位置所需的焊丝熔融量之和，并根据焊丝的熔融速率，计算得到导向管9在该位置处的停留时间。而当两个相邻位置的深度差别比较大时，例如一个位置处的深度小于另一个位置处的深度的50％时，则将这两个位置作为单独的导向管9停留点，并根据不同位置的轮廓情况，分别计算导向管9的停留时间。

另外，在计算每一个区段中所述导向管9停留的位置以及在该位置处的停留时间时，对于该区段中的坡口边缘的两个相邻位置，当该两个相邻位置处的坡口边缘的切线斜角都不大于30°时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管9在该分段处停留的时间。如图4所示，两个相邻位置a处和b处，a、b位于焊缝区域的坡口边缘，该边缘为曲线形状，当a和b的切线斜角都较小，如图4中那样都小于30℃，那么a处与b处将被合并为一个分段来计算所述导向管9在该分段处停留的时间。但是，如果当该两个相邻位置中任一个位置处的坡口边缘的切线斜角较大时，例如大于60°时，这说明坡口边缘在该位置处相对于焊缝区域的纵向方向倾斜严重，也即在该处其轮廓变化剧烈，则将该两个相邻位置分别作为导向管9的停留点，并分别计算导向管9在对应位置处的停留时间。

替代地，也可以采用判断坡口边缘到参考线距离的方式进行修正，两个相邻位置中一个位置处的坡口边缘距离参考线的垂线长度不小于另一个位置处的坡口边缘距离所述参考线的垂线长度的90％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间；否则，当两个相邻位置中一个位置处的坡口边缘距离参考线的垂线长度小于另一个位置处的坡口边缘距离所述参考线的垂线长度的70％时，将两个相邻位置分别作为导向管9的停留点，并分别计算导向管9在对应位置处的停留时间。其中，所述参考线为直线且沿焊缝区域的纵向延伸，该参考线为垂直于所述两个相邻位置中一个位置处的坡口位于焊缝纵向方向的两侧边缘连线，并且参考线与所述两侧边缘连线正交于所述两侧边缘连线的中点。具体地，如图4所示，两个相邻位置c、d中，位置d到参考线的垂线长度n为位置c到参考线的垂线长度m的65％，则判断为从位置c到位置d的坡口边缘轮廓变化剧烈，则将两个相邻位置c、d分别作为导向管9的停留点，并分别计算导向管9在对应位置处的停留时间。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明通过设置带有激光轮廓仪以及焊丝熔滴滴落位置可调的埋弧焊接装置，能够应对极地船舶中的复杂、不规则的焊接施工，并且能够避免采用现有技术中那样多次焊接造成强度不足的方式，使用适应极地超低温环境下冰雪磨蚀和海水腐蚀要求的高强高韧耐磨蚀的埋弧焊丝，对极地船舶的复杂、不规则焊缝区域能够自动、高效地完成焊接作业，能够保证焊缝金属的一致性，保证了焊缝的高强度、高韧性和高耐磨蚀性能。

以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，所述焊丝用于对所述船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，所述焊丝经由埋弧焊接装置对所述焊缝区域进行焊接，其中，所述埋弧焊接装置包括小车平台、走行部、设备梁，走行部包括车轮和走行驱动电机，走行驱动电机通过传动机构连接车轮并驱动车轮行走，所述走行驱动电机和车轮设置在小车平台的底部，所述设备梁为L形结构，设备梁的竖直部分的一端安装在小车平台上，设备梁的竖直部分的另一端与水平延伸的悬置部分连接；所述埋弧焊接装置还包括焊丝盘、导丝管、焊丝摆动部、导向管、焊剂仓、焊剂导管以及激光轮廓仪，所述焊丝盘、焊剂仓和激光轮廓仪在朝向远离小车平台的方向上依次布置在所述设备梁的悬置部分上，其中，所述导向管、焊丝摆动部、导丝管依次连接并连接至焊丝盘，所述焊剂导管连接至焊剂仓，所述激光轮廓仪布置在所述设备梁的悬置部分的最外侧；所述埋弧焊接装置还包括控制器，所述激光轮廓仪、焊丝摆动部、走行部与控制器连接，控制器接收激光轮廓仪的数据来控制走行部的行走速度以及焊丝摆动部的摆动角度和保持时间；其中，所述焊丝的成分，以重量百分比计，为：C 0.10％～0.15％，Si 0.60％～1.2％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 0.50％～1.00％，Ni 0.80％～1.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti 0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu 0.50％～1.20％，Al 0.01％～0.06％，Nb 0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和杂质。

2.根据权利要求1所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，所述走行驱动电机为步进电机。

3.根据权利要求1所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，所述焊丝摆动部包括焊丝摆动电机、摆动传动机构、焊丝摆动导管，焊丝摆动电机选用步进电机，摆动传动机构为滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括丝杠和滚珠套筒，其中丝杠与焊丝摆动电机的输出轴相连，所述滚珠套筒与导向管、焊丝摆动导管相连。

4.根据权利要求3所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，所述滚珠套筒与所述导向管固定连接，所述焊丝摆动导管与导向管或滚珠套筒枢转地连接，并且能够随着导向管和滚珠套筒的平移而倾斜地转动。

5.根据权利要求1所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，所述控制器包括焊缝区域探测模块、焊接模型构建模块、控制模块，其中焊缝区域探测模块接收激光轮廓仪对焊缝区域中各区段的测量数据并用于构造焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，焊接模型构建模块接收焊缝区域探测模块形成的焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，计算得到每一个区段中不同位置处所需的焊丝熔融量，进一步获取焊丝的熔滴速度，计算得到在焊缝区域中每一个区段位置处所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间，并将计算得到的导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息传送至控制模块，由控制模块将包含所述导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息的控制数据传送到所述走行部和所述焊丝摆动部。

6.根据权利要求5所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，在计算每一个区段中的所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，将所述埋弧焊接装置的行走速度、所述位置的深度情况以及坡口边缘的轮廓作为修正参数。

7.根据权利要求6所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，当两个相邻位置中一个位置处的深度不小于另一个位置处的深度的70％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间。

8.根据权利要求6或7所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，对于该区段中的坡口边缘的两个相邻位置，当该两个相邻位置处的坡口边缘的切线斜角都不大于30°时，或者该两个相邻位置中一个位置处的坡口边缘距离参考线的垂线长度不小于另一个位置处的坡口边缘距离所述参考线的垂线长度的90％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊丝，其特征在于，所述参考线为直线且沿焊缝区域的纵向延伸，该参考线为垂直于所述两个相邻位置中一个位置处的坡口位于焊缝纵向方向的两侧边缘连线，并且参考线与所述两侧边缘连线正交于所述两侧边缘连线的中点。

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