挖泥船SA1750CR高鉻耐磨復合板焊接裂紋控制研究

羅進友 劉桑 詹映龍 吳玉輝 黃楚暢

摘? ? 要：本文通過適當的焊接方法、焊接材料、坡口形式、裝配要求、焊道熔敷順序、焊接參數、焊接順序、操作要點，解決高鉻耐磨復合板焊接易出現裂紋缺陷的問題，提高其焊接質量和焊接效率。

關鍵詞：高鉻耐磨復合板;焊接裂紋;焊接技術;挖泥船

中圖分類號：U671.8? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： In this paper， through appropriate welding process， welding consumables， groove type， fitting requirements， weld bead sequence， welding parameters， welding order and operation points， the problem of crack defects in the welding of high-chromium wear-resisting composite plates is solved to improve the welding quality and welding efficiency.

Key words： High-chromium wear-resisting composite plates; Welding crack; Welding technology; Dredger

1? ? 前言

耐磨鋼是耐磨損性能強的鋼鐵材料的總稱，大體上可分為：高錳鋼;中、低合金耐磨鋼;鉻鉬硅錳鋼;耐氣蝕鋼;耐腐蝕鋼;特殊耐磨鋼等。在船舶領域主要應用于挖泥船的泥管、抽艙通道、溢流筒等疏浚系統，主要材質為高鉻耐磨復合鋼（SA1750CR）和低合金耐磨鋼（HARDO 400、HARDO 450）。

SA1750CR高鉻耐磨復合板是由高鉻耐磨層和碳鋼基層兩種不同金屬材料分層構成的復合板（見圖1）：基層一般由碳素鋼或低合金鋼組成，起承擔結構強度的作用;耐磨層承受流經結構的泥水和砂石沖刷，起提高結構耐磨性和耐腐蝕性的作用;過渡層是基層與耐磨層結合面附近人為劃定的一個區域，包括基層和耐磨層各一部分。

2? ? SA1750CR高鉻耐磨復合板的可焊性

SA1750CR高鉻耐磨復合板耐磨層表面硬度極高，達到HRC 58～62（維氏硬度1 750 V）;耐磨層碳含量也極高，達到4%～5%（見表1）;焊接性很差，焊接過程中極易產生裂紋缺陷且難以修復，后續返工量大。

3? ?焊接方法選擇

高鉻耐磨復合板的焊接應選用熔深較淺的焊接方法，優先采用藥芯焊絲氣體保護焊和焊條電弧焊，不適宜采用埋弧自動焊和電渣焊等大熔深大線能量焊接方法。

4? ? 焊接材料選擇

焊接材料應與母材性能相匹配：基層焊接采用強度相匹配的低氫型焊接材料，耐磨層采用化學成份相匹配的焊接材料，基層和耐磨層之間的過渡層采用奧氏體不銹鋼焊接材料進行焊接。

4.1? 基層焊接材料

推薦的基層焊接材料，如表2所示。

4.2? 過渡層焊接材料

推薦的過渡層焊接材料，如表3所示。

4.3? 耐磨層焊接材料

推薦的耐磨層焊接材料，如表4所示。

5? ? 坡口形式及制備方法

5.1? 坡口制備方法

SA1750CR高鉻耐磨復合板切割，最佳制備方法為空氣或惰性氣體等離子弧切割;也可使用碳弧氣弧切割;而剪床切割或氧氣-燃氣火焰切割方法不適用。

5.2? 泥管對接坡口型式

見圖2。

5.3? 抽艙通道對接坡口型式

見圖3。

6? ?不同接頭形式焊接裝配控制要點

（1）對接接頭裝配定位焊一般應位于基層內，焊材應選用表2中基層焊接材料，焊縫厚度應不超過基層厚度;X形坡口如果裝配間隙過大或坡口根部位于耐磨層一側，應先選用表3中過渡層焊接材料的焊條，熔敷一層不銹鋼焊道后再進行定位焊;

（2）角接（包括塞焊）的定位焊，焊材應選用表2中基層焊接材料;定位焊應正于基層與其它碳鋼結構之間，焊角高度不超過基層厚度的0.6倍;焊接過程中應注意電弧不能與耐磨層接觸，以免將耐磨層成份熔化入焊縫引發焊接裂紋;

（3）定位焊縫長度應不小于50 mm。

7? 焊接參數

8? ? 焊接順序控制要點

（1）焊工必須嚴格遵守焊道熔敷順序的規定，耐磨層焊縫一般在所有基層和過渡層焊縫焊完后進行;

（2）基層焊縫厚度嚴禁超過復合板基層厚度，在熔敷耐磨層焊縫之前必須在基層焊縫熔敷一層不銹鋼過渡層焊縫;

（3）結構焊接順序為先焊收縮量大的后焊收縮量小的焊縫、先焊對接縫再焊角接縫;最后焊塞焊縫;在焊接周界角焊縫時，先留一條短邊釋放焊接應力，然后再焊接。

典型結構焊接順序如圖5、6所示。

9? ? 焊接操作控制要點

（1）焊接過渡層和耐磨層焊縫時，應采用較小焊接電流參數進行焊接;

（2）宜采用低電弧電壓操作;

（3）不銹鋼焊條熔敷過渡層焊接前、過程中及后續耐磨層焊接的層間溫度，應不超過150 ℃，基層焊道層間溫度應不超過250 ℃;

（4）各層焊道的接頭應錯開至少30 mm，焊縫末端弧坑應填滿，以防止產生弧坑裂紋;

（5）塞焊孔應用焊縫填滿，焊縫表面不低于母材;

（6）如果塞焊開在復合板一側，參照表5中Y型坡口焊道布置進行焊接。

10? 結束語

通過對挖泥船高鉻耐磨復合板的焊接技術研究，從焊接方法、焊接材料、焊工資質、焊接設備、焊前準備、焊道熔敷順序、焊接參數、焊接順序、操作要點等方面，解決高鉻耐磨復合板焊接易出現裂紋缺陷的問題，提升了焊接質量及焊接效率。