低溫鑄鋼件焊接工藝試驗及分析

王超+劉博+吳磊磊+劉亞偉+張勇軍

摘 要：鑄鋼件是船舶建造常用的基本材料，通常用在尾部掛舵壁分段、舵分段等位置。在極地甲板運輸船的建造過程中，低溫鑄鋼件的焊接工藝是一個全新課題，其沖擊韌性要求不小于27 J的接頭性能在國內尚無先例，本項目通過對坡口角度的調整達成改善焊接接頭沖擊韌性的目標。

關鍵詞：鑄鋼件；沖擊韌性；低溫

中圖分類號：U671.8 文獻標識碼：A

Abstract：Steel castings are materials commonly used in rudder and its holder blocks for shipbuilding industry. During the building of the polar class heavy transport deck carrier， welding of low-temperature steel castings with weld impact toughness not less than 27 J is a new subject for shipyard and it is perfectly achieved by adjusting bevel angle.

Key： Steel castings；Impact toughness ；Low temperature

1 前言

在極地甲板運輸船的建造技術準備過程中，鑄鋼件在強度方面要求為480W并帶有-40 ℃的沖擊要求，在此前的生產實踐中上并沒有對于此類鑄鋼件產品的相關經驗。本文基于試驗對比和數據分析的方法，得出坡口形式與鑄鋼件力學性能之間的關系。

2 焊接工藝試驗

2.1 力學性能指標

在極地船入級規范中沒有對鑄鋼件的設計沖擊溫度給出明確要求的情況下，根據航行區域以及使用要求，確定以俄羅斯規范對于480W級鑄鋼件設定的-40 ℃平均沖擊吸收功不小于27 J為標準。

2.2 試驗材料和接頭坡口形式的選擇

鑄鋼件通過淬火及回火處理，其化學成分及沖擊性能見表1。

坡口形式選擇3種形式進行試驗，見圖1（a）、圖1（b）、圖1（c），分別編號為1#坡口，2#坡口，3#坡口。

2.3 試驗及力學性能數據

試驗對3種坡口形式分別進行立向上位置焊接，后續對接頭正面鑄鋼件側熔合線、熔合線+2、熔合線+5以及根部鑄鋼件側熔合線進行沖擊性能試驗，得到6組數據見表2～表7。從表中可以得知，1#坡口熔合線+2及熔合線+5其沖擊平均值分別為20 J和21 J，不滿足27 J的標準，其它位置沖擊值大于27 J；2#坡口及3#坡口沖擊平均值都能滿足標準要求。

3 試驗結果分析及結論

分析以上數據可以看出3組坡口焊接熱輸入量相近，但試樣力學性能卻產生差異。對比上述數據結果顯示：2#坡口形式與3#坡口形式均達到了27 J的項目設定目標，而1#坡口在FL+2位置則沒有達到要求，證明坡口的改變對鑄鋼件接頭的力學性能產生較大影響。

4 結語

針對鑄鋼件焊接工藝及力學性能改善所進行的實驗及分析證明：在鑄鋼件一側及雙側開設坡口的方法，可以有效改善鑄鋼件焊后的力學性能。其中，開雙邊V型坡口的方法比一側單邊開V型坡口的方法，對于力學性能改善效果更優，但在實際生產中開設雙邊坡口的難度也相應更大。endprint