船用高強(qiáng)度鋼AH36的焊接工藝

胡利明

（廣州浩粵船舶工業(yè)有限公司，廣州 510111）

摘要：隨著世界船舶工業(yè)的快速發(fā)展，船用高強(qiáng)度鋼AH36在船舶工業(yè)上的應(yīng)用越來越普遍?；诖酶邚?qiáng)度鋼AH36在我國(guó)船舶建造中還處于發(fā)展階段，而高強(qiáng)度鋼的焊接施工工藝方案采用正確與否直接影響到船體焊接質(zhì)量好壞。本人結(jié)合我公司在建50 m雙體客滾船的現(xiàn)場(chǎng)所遇到的焊接問題，通過對(duì)AH36船用高強(qiáng)度鋼材料的焊接性分析，總結(jié)出一套適合船用高強(qiáng)度鋼AH36的焊接工藝。

關(guān)鍵詞：船用高強(qiáng)度鋼； AH36；焊接工藝

Welding Procedure for Marine High-tensile Steel (AH36)

HU Liming

( Guangdong Hopeyue Shipbuilding Industry Ltd. Guangzhou 510111 )

Abstract: Along with the rapid development of world marine industry, the application of marine high-tensile steel (AH36) will be more and more extensive in marine industry. Based on the stage of development for marine high-tensile steel (AH36) in Chinese shipbuilding, welding procedure for high-tensile steel will affect directly the welding quality of hull. Hereby, this paper summarizes the procedure suited for high-tensile steel (AH36) according to the analysis on welding questions during welding for 50m Ropax Catamaran Ferry built by our company and welding performance of high-tensile steel (AH36).

Key words: Marine high-tensile steel; AH36;Welding procedure

1前言

自20世紀(jì)初，歐美造船先驅(qū)者已經(jīng)開始研究應(yīng)用焊接技術(shù)，并于1920年以英國(guó)船廠首次采用焊接技術(shù)建造遠(yuǎn)洋船為標(biāo)志，逐漸地取代了傳統(tǒng)的鉚接技術(shù)，使焊接技術(shù)逐漸在船舶建造中得到迅速的推廣。伴隨著造船技術(shù)的發(fā)展，船用高強(qiáng)度鋼AH36也逐漸在船體建造中使用。在船舶設(shè)計(jì)建造中，同等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下，使用高強(qiáng)度鋼可以減輕船體重量，提高船舶裝載量，在一定程度上減小了船舶單位載重量的運(yùn)營(yíng)成本。由于高強(qiáng)度鋼材料是在普通強(qiáng)度鋼的基礎(chǔ)上添加了其他的合金元素，其焊接性能不同于普通強(qiáng)度鋼的。為了提高高強(qiáng)度鋼船舶的建造質(zhì)量，縮短建造周期，節(jié)省造船成本，制定一套行之有效的船用高強(qiáng)度鋼AH36的焊接工藝，對(duì)以后我國(guó)高強(qiáng)度鋼船舶的建造有一定的指導(dǎo)意義?，F(xiàn)將我公司在建50m雙體客滾船的船用高強(qiáng)度鋼AH36的焊接性能和焊接工藝作介紹。

2AH36船用高強(qiáng)度鋼材料的焊接性分析

2.1AH36高強(qiáng)度鋼材料化學(xué)成分及機(jī)械性能

化學(xué)成分見表1，機(jī)械性能見表2。

表1化學(xué)成分（%）

表2機(jī)械性能

2.2AH36高強(qiáng)度鋼碳當(dāng)量的估算

根據(jù)國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的碳當(dāng)量公式計(jì)算AH36高強(qiáng)度鋼的碳當(dāng)量為：

2.3AH36高強(qiáng)度鋼的焊接性分析

根據(jù)以上公式的計(jì)算結(jié)果： CE=0.355 2>0.40可知，當(dāng)板厚小于20 mm，AH36高強(qiáng)度鋼材淬硬傾向不大，焊接性良好，不需要預(yù)熱。

2.4焊接材料的選用分析

根據(jù)對(duì)焊縫性能要求選擇焊接材料，低合金高強(qiáng)度鋼焊接材料的選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性達(dá)到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時(shí)還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。由于低合金高強(qiáng)度氫致裂紋敏感性較強(qiáng)，因此，選擇焊接材料時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用低氫焊條和堿度適中的埋弧焊焊劑。

3AH36高強(qiáng)度鋼的焊接工藝方案

3.1焊前的準(zhǔn)備工作

1）主要坡口的準(zhǔn)備

對(duì)接接頭坡口見圖1，陶質(zhì)襯墊焊坡口見圖2。

圖1對(duì)接接頭坡口

圖2陶質(zhì)襯墊焊坡口

2）接縫處的清潔

采用砂輪機(jī)將掛在接縫處的切割熔渣和氧化皮打磨清除，并采用壓縮空氣將接縫處的金屬粉塵和塵土吹走。

3）定位焊要求

采用J501藥芯焊絲或J506焊條，定位焊長(zhǎng)度≥50 ㎜，焊腳如果≥4 ㎜或者呈凸形會(huì)影響正常焊接施工，應(yīng)采用砂輪機(jī)將此類定位焊磨成小焊腳及凹形；焊前應(yīng)清除影響焊接缺陷的水份、油污等雜物；焊縫不允許存在裂紋、氣孔、夾渣及弧坑等超標(biāo)缺陷，如產(chǎn)生則必須清除干凈后重新進(jìn)行定位焊；不允許在尖、銳角處進(jìn)行定位焊。

4）其它焊前的準(zhǔn)備

工班長(zhǎng)將焊接規(guī)格表或施工圖中的設(shè)計(jì)焊腳清晰地標(biāo)在待焊焊縫附近。正式焊接前，對(duì)接縫兩側(cè)30 ㎜范圍內(nèi)，用風(fēng)動(dòng)鋼絲輪或風(fēng)動(dòng)砂輪清除干凈鐵銹、底漆、焊點(diǎn)、馬腳等影響焊接質(zhì)量的雜物。正式焊接前須對(duì)焊機(jī)進(jìn)行檢查，并進(jìn)行必要的調(diào)試；對(duì)接縫兩端必須安裝引熄弧板，板厚為母材的±2 mm。

3.2焊接方法以及焊接材料的選用

1）藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊

材料選J501焊絲Φ1.2 ㎜，純CO2氣體，其主要使用在以下部位：外板（包括甲板）對(duì)接縫、角焊縫；船體結(jié)構(gòu)角焊縫；主機(jī)座、軸系及其相接部位的對(duì)接縫、角接縫；帶纜樁及其覆板搭接縫；錨唇角焊縫。

2）埋弧自動(dòng)焊

材料選H08A焊絲 Φ1.2 ㎜，其主要使用在以下部位：甲板板對(duì)接縫外側(cè)(包括大合攏)；左、右片體合攏對(duì)接縫外側(cè)；艉封板對(duì)接縫外側(cè)；平直艙壁板、平臺(tái)板、頂板對(duì)接縫外側(cè)。

3）焊條電弧焊

材料選J506焊條Φ3.2 ㎜，其主要使用在氣體保護(hù)焊難以焊接的邊角部位。

3.3焊接工藝要求

1）總組及搭載外板對(duì)接縫，內(nèi)側(cè)開坡口、外側(cè)清根焊接，內(nèi)側(cè)采用藥芯焊絲CO2焊，甲板等平直板縫外側(cè)采用埋弧自動(dòng)焊，舷側(cè)板平直立對(duì)接縫采用爬坡自動(dòng)焊，其他采用藥芯焊絲CO2焊。

2）焊接相應(yīng)位置的焊工必須具有相應(yīng)的焊接資格。

3）堿性焊條使用前必須按要求進(jìn)行烘焙，使用過程中注意保溫。

4）靠近合攏口的端接縫，必須預(yù)留150～200 ㎜緩焊區(qū)，待分段總組或搭載后焊接。

5）焊接過程中如有缺陷的產(chǎn)生，必須徹底清除后才能繼續(xù)焊接。

6）多層多道焊每道焊縫必須清渣干凈，每道焊縫必須焊完才能焊接下道焊縫，相鄰的焊接接頭必須錯(cuò)開50 ㎜以上。

7）結(jié)構(gòu)焊腳尺寸按照《焊接規(guī)格表》，K實(shí)=0.9～1.1K設(shè)。為減少焊接變形，盡可能按負(fù)公差進(jìn)行控制。

8）焊接過程中，焊工嚴(yán)格按工藝要求施工，控制好焊腳大小，工班長(zhǎng)須起監(jiān)督作用。

9）傾斜部位禁止采用下行焊法。

10）分段的焊接應(yīng)安排焊工對(duì)稱施焊，并遵循從中間往前后、左右方向焊接的原則。

11）遇到大風(fēng)天氣焊接，必須采用擋風(fēng)板進(jìn)行擋風(fēng)。

12）對(duì)接縫端面及其兩側(cè)30 ㎜范圍內(nèi)，正式焊接前必須采用風(fēng)動(dòng)鋼絲輪打磨清除鐵銹、氧化皮等雜物，水份、油污采用割炬烘烤去除，禁止帶水作業(yè)。

13）焊縫飛濺由焊工自行清理，焊道接頭、焊瘤由批磨工打磨光順，焊縫表面不允許進(jìn)行整體打磨。

3.4焊接順序要求

同一平面上平行構(gòu)件，焊接方向必須保持一致；結(jié)構(gòu)焊接順序，原則上是從中間向兩端焊；對(duì)接縫和角接縫并存時(shí)應(yīng)先焊對(duì)接縫，后焊角接焊縫；平角焊和立角焊并存時(shí)應(yīng)先立角焊后平角焊；平角焊的長(zhǎng)度超過2 m時(shí)，應(yīng)從中間向兩端焊，2 m以上的焊縫最好是采用分段退焊法；分段,總段焊接時(shí)應(yīng)左右對(duì)稱同時(shí)施焊；總段環(huán)形接縫焊接前，先將總段間的縱向構(gòu)件的對(duì)接焊縫焊完，然后才進(jìn)行環(huán)形接縫焊接，最后焊接內(nèi)部構(gòu)件與船體外板、甲板、內(nèi)底板等的角焊縫；環(huán)形接縫在十字接頭的焊接程序，應(yīng)先焊縱向焊縫，后焊環(huán)形接縫焊縫；總段環(huán)形接縫焊接時(shí)，應(yīng)由雙數(shù)焊工在船的左右同時(shí)對(duì)稱地焊接。

3.5焊接參數(shù)

1) 三種焊接方法的焊接參數(shù)

CO2半自動(dòng)焊參數(shù)見表3，焊條電弧焊參數(shù)見表4。

表3CO2半自動(dòng)焊焊接參數(shù)

表4焊條電弧焊焊接參數(shù)

埋弧自動(dòng)焊參數(shù)見表5。

表5埋弧自動(dòng)焊焊接參數(shù)

2）焊縫檢驗(yàn)要求

當(dāng)船體結(jié)構(gòu)施焊完工后，應(yīng)對(duì)完工后的全部焊縫按《船體焊縫表面質(zhì)量檢驗(yàn)要求》（CB/T3802-1997）進(jìn)行外觀檢查；所有完工的焊縫應(yīng)成型美觀、致密，均勻地向母材過渡，沒有裂紋，沒有過大的增高以及不應(yīng)有的焊瘤、弧坑和咬邊等超標(biāo)缺陷存在；焊縫的內(nèi)部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按ABS規(guī)范執(zhí)行；X光拍片部位由質(zhì)量部依據(jù)無損探傷圖決定。

4 結(jié)束語

從我公司在建50 m雙體客滾船焊接質(zhì)量來看，其主要存在兩大問題：冷裂紋和焊接接頭的疲勞。各種船上構(gòu)件在組立和焊接等關(guān)鍵工序中必須合理選擇工藝參數(shù)，制定和采取相應(yīng)的工藝方案和措施，從而避免冷裂紋的產(chǎn)生，并且使焊接接頭處具有適當(dāng)?shù)目估瓘?qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，從而達(dá)到各種生產(chǎn)要求。從50 m雙體客滾船的焊接情況可以發(fā)現(xiàn)，雖然在其焊接過程中存在一定的難度，但只要嚴(yán)格按照焊接工藝施工，合理地選擇焊接方法和焊接參數(shù)，加強(qiáng)裝配和焊接過程的質(zhì)量監(jiān)管，完全可以建造出高質(zhì)量的船舶。

參考文獻(xiàn)

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