焊接工藝認(rèn)可及其應(yīng)用郝鑫西北造船廠甘肅省731600【摘要】近幾年,隨著航運(yùn)業(yè)和造船業(yè)的迅猛發(fā)展,世界造船業(yè)向中國的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,在我國沿海沿江地區(qū)引發(fā)了較大規(guī)模的造船熱。各類規(guī)模不等的民營造船企業(yè)遍布在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的沿海沿江地區(qū)。船舶開工建造前,造船廠應(yīng)根據(jù)自身的技術(shù)條件和生產(chǎn)設(shè)備等因素,同時(shí)結(jié)合批準(zhǔn)圖紙中的鋼材使用型號制定詳細(xì)的工藝規(guī)程。工藝規(guī)程因鋼材等級或焊接方式而不同。按鋼材等級可分為一般強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼的焊接工藝規(guī)程,一般強(qiáng)度鋼按韌性分為A、B、D、E4個(gè)等級,高強(qiáng)度鋼按其最小屈服強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級,其中每一個(gè)強(qiáng)度等級又按其沖擊韌性的不同分為A、D、E、F4級【關(guān)鍵詞】焊接、發(fā)展、認(rèn)可、工藝中圖分類號:P755.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號The welding procedure qualification and its application( Abstract I In recent years, with the rapid development of the shipping industry and shipbuilding, the worldshipbuilding industry to China's industrial transfer, led to large-scale shipbuilding heat in coastal areas along theYangtze River in China. Of all sizes, ranging from private shipbuilding enterprises throughout the moreeconomically developed coastal areas along the Y angtze River. Emerging private shipbuilding enterprises to applyfor the construction of CCs-class ship, the welding process is one of the necessary conditions for recognition as hebegan to build the shipyard and surveyor attaches great importance to the reasonable development of the weldingprocess and the implementation of the construction process welding process directly affects thethe quality of theconstruction of the ship(Key words] Welding, development, approval, proces近幾年,隨著航運(yùn)業(yè)和造船業(yè)的迅猛發(fā)展,世界造船業(yè)向中國的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,在我國沿海沿江地區(qū)引發(fā)了較大規(guī)模的造船熱。各類規(guī)模不等的民營造船企業(yè)遍布在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的沿海沿江地區(qū)。新興的民營造船企業(yè)申請建造CCS級船舶時(shí),焊接工藝認(rèn)可作為開工建造的必要條件之一受到船廠和驗(yàn)船師的高度重視,焊接工藝的合理制定和建造過程中焊接工藝的執(zhí)行程度直接影響著船舶的建造質(zhì)量。焊接工藝規(guī)程的制定船舶開工建造前,造船廠應(yīng)根據(jù)自身的技術(shù)條件和生產(chǎn)設(shè)備等因素,同時(shí)結(jié)合批準(zhǔn)圖紙中的鋼材使用型號制定詳細(xì)的工藝規(guī)程。中國煤化工CNMHG工藝規(guī)程因鋼材等級或焊接方式而不同。按鋼材等級可分為一般強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼的焊接工藝規(guī)程,一般強(qiáng)度鋼按韌性分為A、B、D、E4個(gè)等級,高強(qiáng)度鋼按其最小屈服強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級,其中每一個(gè)強(qiáng)度等級又按其沖擊韌性的不同分為A、D、E、F4級。通常情況韌性級別高的材料焊接工藝試驗(yàn)通過后,可將此工藝用于韌性級別較低的材料中。按焊接方式可分為:對接焊工芑、角接焊工藝、T型全焊透工藝等,對接焊又可細(xì)分為埋弧自動(dòng)焊、手工對接焊(平、立、橫、仰)、C02氣體保護(hù)對接焊(平、立、橫、仰)等;角接焊可細(xì)分為手工角接焊(平、立、橫、仰)、CO2氣體保護(hù)角接焊(平、立、橫、仰)等;T型全焊透工藝在船舶建造中一般使用在高應(yīng)力區(qū),如主甲板和舷頂列板、主甲板和艙口圍板、雙層底旁桁材和內(nèi)底板斜坡板的折角處的角焊縫。焊接工藝因鋼材等級和焊接方式的不同而名目繁多,因此船廠要結(jié)合自身的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)條件制定一套適合自身發(fā)展的工藝規(guī)程尤為重要。通常中小型船廠最常用的板材焊接工藝規(guī)程包括以下幾種(鋼材等級按船廠需要)a、埋弧自動(dòng)平板對接焊(焊接位置為平焊;焊接材料有一般強(qiáng)度鋼焊絲如HOδMnA,髙強(qiáng)度焊絲如H0Mn2A等)b、手工對接焊(焊接位置分平、立、橫、仰;焊接材料有鈦鈣型焊條如J422,低氫型堿性焊條如J507。)c、CO2氣體保護(hù)對接焊(焊接位置分平、立、橫、仰;焊絲有一般強(qiáng)度鋼焊絲如HO8MnA高強(qiáng)度鋼焊絲如H08Mn2A。)d、手工角接焊(焊接位置分平、立、橫、仰;焊接材料有鈦鈣型焊條如J422,低氫型堿性焊條如J507。)e、CO2氣體保護(hù)角接焊(焊接位置分平、立、橫、仰;焊絲有一般強(qiáng)度鋼焊絲如H8MnA高強(qiáng)度鋼焊絲如H08Mn2A。)f、CO2氣體保護(hù)單面焊雙面成形對接焊(焊接位置多為平焊、立焊。)g、T型全焊透角接焊(因分段可翻身,焊接位置以平焊居多;焊接區(qū)域多為高應(yīng)力區(qū),以手工507和C02氣體保護(hù)焊為主。)h、鑄鋼件對接焊(通常適用于尾柱焊接,尾柱多為鑄鋼件,一般釆用電渣焊,但中小型船廠通常無電渣焊設(shè)備,可采用手工507焊接。)編制整套焊接工藝規(guī)程時(shí),每一種焊接工藝均應(yīng)按αCS《材料與焊接規(guī)范》要求包括以下所適用的內(nèi)容:1)鋼材的牌號、級別和厚度2)焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體)的型號、等級和規(guī)格,尤其應(yīng)該注意是否與焊接母材的等級相匹配:3)焊接設(shè)備的型號4)鋼材焊接時(shí)的坡口型式;中國煤化工CNMHG5)焊接位置(如平、立、橫、仰等)6)焊道布置和多道焊接順序;7)焊接規(guī)范參數(shù)(焊接電流-交流或直流、電源極性-正極性或反極性、電壓、焊接速率、保護(hù)氣體流量等)8)焊前預(yù)熱和道間溫度、焊后熱處理及焊后消除應(yīng)力的措施9)焊接環(huán)境。、焊接參數(shù)的正確選擇焊接參數(shù)是指焊接過程中的一些基本參數(shù),因不同的焊接方式而不同,現(xiàn)分別以手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊和CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行分析。Ⅰ、手工電弧焊焊接參數(shù)主要包括焊條直徑、焊接電源極性、焊接電流強(qiáng)度、電弧電壓焊接速度和焊接層數(shù)等。焊條直徑的選擇取決于鋼材厚度、接頭型式、焊接位置和焊接層數(shù)。厚度較大的焊件應(yīng)選用較大直徑的焊條,搭接、T型接頭和平焊縫用焊條直徑應(yīng)大些、立焊次之、仰焊和橫焊應(yīng)最小,這主要是為了溶池的大小,仰焊和橫焊時(shí)用較小的焊條可形成較小的溶池,減少熔化金屬的下滴并便于操作。在多道焊時(shí),為防止產(chǎn)生未焊透缺陷,第一道焊應(yīng)采用直徑較小的焊條(通?！?m),以后各層可根據(jù)焊件厚度選用較大直徑的焊條。焊接電源的極性是對直流焊杋而言,分直流正接和直流反接兩種,規(guī)定用焊接重要構(gòu)件的J507堿性低氫焊條時(shí)須直流反接;使用直流電焊接厚鋼板時(shí),一般采用正接,焊接薄板時(shí)一般采用直流反接。對于交流焊機(jī)而言,由于極性的交替變化,無需選擇極性接法。焊接電流是影響焊接質(zhì)量的重要因數(shù)之一。電流過小,電弧會(huì)不穩(wěn)定,容易造成未焊透或夾渣等缺陷;電流過大,容易產(chǎn)生咬邊或焊穿缺陷,同時(shí)増加飛濺,因此焊接電流需適當(dāng)通常的電流選擇原則:焊條越粗電流越大:酸性焊條所需電流比堿性焊條略大;焊件越厚所需電流越大,厚度相同時(shí),不開坡口比開坡口所需電流大;平焊時(shí)大、橫焊次之、仰焊和立焊較小。電弧電壓即工作電壓,由弧長而定。電弧長電壓高,電弧短電壓低。焊接時(shí)電弧不宜過長,否則會(huì)出現(xiàn)電弧不穩(wěn)、減小溶深等缺陷,還會(huì)使空氣成份侵入而使焊縫產(chǎn)生氣孔。因此因盡量保持短弧焊接,尤其使用低氡堿性焊接吋更要采用短弧焊接焊接速度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定,焊接電流大的焊接速度比電流小的快些,焊接薄板時(shí)比焊接厚板時(shí)快。焊接速度過慢容易造成溶深太深。電流、電壓和焊接速度三者是密切聯(lián)系,有合理的選擇,才能使焊縫成形完美、質(zhì)量良好。焊接層數(shù)應(yīng)根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、焊接電流和焊接位置而定。若焊件厚度尺寸相同,在平焊時(shí),采用較大直徑焊條和較大電流,即可少焊層數(shù);若立焊或仰焊時(shí),用小焊條和小電流,則必須加多層數(shù)。通常每層焊縫厚度不超過4-5m。中國煤化工CNMHG2、埋弧自動(dòng)焊應(yīng)其生產(chǎn)效率高,焊縫成形美觀、機(jī)械性能良好而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代造船業(yè),尤其是船底板、內(nèi)底板、主甲板和舷側(cè)外板等平直部位。其主要焊接參數(shù)有焊接電流、電弧電壓、焊接速度等焊接電流増加,電弧給母材的熱量増多,同時(shí)對母材的吹力增大,焊縫溶深會(huì)相應(yīng)增加但當(dāng)電流過大時(shí),會(huì)限制電弧的搖擺作用,溶深雖深,但溶寬減小,此時(shí)的焊縫中往往留有未能充分逸出的氣體和夾雜物,容易使焊縫產(chǎn)生氣孔、夾渣和裂縫等缺陷。增大電弧電壓也即拉長電弧弧長,電弧的搖擺寬度増加,溶寬隨之加寬,而溶深相應(yīng)減小。單純地提高電壓,會(huì)使溶深變小,造成焊件未焊透。因此適當(dāng)增大電壓的同時(shí),焊接電流也應(yīng)相應(yīng)加大,以獲得良好的焊縫形狀和尺寸焊接速度的變化將影響線能量的大小。隨著焊接速度的増加,焊縫線能量減小,溶寬變窄。當(dāng)焊接速度正常增加時(shí),反而會(huì)使電弧對溶池金屬的排岀力加強(qiáng),溶深會(huì)有所增加。但過分加大焊接速度,會(huì)使線能量顯著減小,造成未焊透缺陷,因此必須有效地控制焊接速度。3、CO2氣體保護(hù)焊采用CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì),焊接時(shí)用CO2把電弧和溶池與外界空氣有效地隔離,從而避免有害氣體成分地侵入,獲得良好的焊縫質(zhì)量。同時(shí)因其抗裂性能好并適用于全位置焊接,被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的造船業(yè)。其主要的焊接參數(shù)包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、CO2氣體流量等焊絲直徑應(yīng)以焊件厚度、焊接位置為依據(jù)。對于4m以下的薄板進(jìn)行全位置焊接時(shí)應(yīng)采用直徑0.5-1.2mm的細(xì)絲,當(dāng)鋼板厚度大于4mm時(shí),應(yīng)采用直徑為1.5mm以上的焊絲焊接電流是αO2氣體保護(hù)焊的重要參數(shù),應(yīng)根據(jù)母材厚度、坡口形狀、焊絲直徑來定通常直徑為0.5-1.6mm的焊絲進(jìn)行全位置焊接時(shí),電流控制在250A以下。電弧電壓影響到焊接過程的穩(wěn)定性,對焊縫的成形、飛濺的多少有直接影響。要獲得穩(wěn)定的焊接過程和良好的焊縫成形,必須使電弧電壓和焊接電流達(dá)到良好的匹配,并在焊接時(shí)加以準(zhǔn)確和仔細(xì)地調(diào)整。焊接速度對焊縫形狀尺寸有一定影響,隨著焊接速度的増大,溶寬減小,溶深也有一定減小。當(dāng)焊接速度過快時(shí),氣體保護(hù)作用受到破壞,焊接的冷卻速度加快,降低了焊縫的塑性,并使成形不好。當(dāng)焊接速度過慢時(shí),溶寬加大,溶池變大,熱能量集中,容易產(chǎn)生焊穿等缺陷。CO2氣體半自動(dòng)保護(hù)焊速度一般不超過0.5米/分鐘C02氣體的流量主要影響其保護(hù)性能。對焊接電流大、焊接速度快時(shí)應(yīng)相應(yīng)加大氣流量但流量過大時(shí),氣體沖擊溶池,容易使焊縫產(chǎn)生氣孔:流量過小時(shí),會(huì)降低對溶池的保護(hù)作用,使外界空氣侵入,也容易產(chǎn)生氣孔等缺陷、焊接工藝認(rèn)可證明焊接試件焊接結(jié)束后,首先應(yīng)對焊縫進(jìn)行全面外觀檢査,再嚴(yán)格按照CCS《材料與焊接規(guī)范》中規(guī)定要求進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)。中國煤化工CNMHG該項(xiàng)工藝應(yīng)船廠實(shí)際需要焊接材料采用低氫藥性焊絲、焊條,焊接方式為CO2手工平板對接雙面焊及手工電弧焊。因母材較厚,必須開坡口,坡口型式為60wV型,留根2m,對接裝配間隙2m,焊前將坡口清理干凈,焊條烘焙保溫,然后進(jìn)行封底蓋面,反面碳弧氣刨清根、再封底蓋面,焊縫焊接按Ⅰ類焊縫標(biāo)準(zhǔn)焊接,焊接結(jié)朿后按規(guī)范要求對焊縫進(jìn)行外觀檢査,Ⅹ光拍片,超聲波探傷檢測等各項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行檢測。四、常見的焊縫缺陷分析造船過程中,船舶結(jié)構(gòu)焊接后須對焊縫進(jìn)行外觀檢査和射線透視、超聲波探傷,總會(huì)發(fā)現(xiàn)不同程度焊接缺陷的存在,其型式是多樣性的。焊縫缺陷按存在位置可分為兩類,即位于焊縫表面的外部缺陷和位于焊縫內(nèi)部的內(nèi)部缺陷。外部缺陷主要有:焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、焊穿、弧坑、表面氣孔、表面裂縫等;內(nèi)部缺陷主要有:未焊透、內(nèi)部氣孔、內(nèi)部裂縫、夾渣等。就其原因,分析如下:缺陷產(chǎn)生原因1、板材坡口不當(dāng)焊縫尺寸不符合要求2、裝配間隙不均勻;1、焊縫成形粗劣;3、焊接電流過大或過小;2、焊縫過寬、過窄或不均勻;焊接速度不當(dāng)3、焊縫過高或過低5、焊條(手工焊或半自動(dòng)焊)角度不當(dāng)4、角焊縫單邊,焊腳尺寸不符要求6、埋弧自動(dòng)焊主要是焊接參數(shù)選擇不當(dāng)1、焊接電流太大咬邊角焊時(shí)焊條角度不當(dāng);3、埋弧焊時(shí)焊接速度過快。1、焊接電流過大,使焊條溶化太快焊瘤2、電弧過長或運(yùn)條不當(dāng);3、焊接速度太慢。1、焊接電流過大焊穿焊接速度太慢。1、焊條收尾時(shí)得不到足夠的焊接金屬;弧坑2、焊接電流過大時(shí)更容易產(chǎn)生。1、焊件邊緣和坡口不清潔夾渣2、焊條角度不當(dāng),使溶渣入溶油中國煤化工3、焊條性能不CNMHG4、多層多道焊層間清理不干凈。1、焊件邊緣和坡口不清潔未焊透2、電流過小或焊接速度太快1、根部未焊透3、坡口太小或間隙太小2、層間未焊透;4、焊條直徑過大未能伸進(jìn)根部;3、角焊縫邊緣未焊透5、雙面焊時(shí)反面清根不徹底。1、焊條受潮變質(zhì)氣孔2、焊絲生銹或焊劑受潮;部位:表面氣孔和內(nèi)部氣孔;3、焊件坡口表面未清理干凈分布:單個(gè)氣孔和密集氣孔;4、電弧電壓過高或電壓不穩(wěn)5、電弧吹偏等裂縫產(chǎn)生常與焊后產(chǎn)生的應(yīng)力和變形有關(guān):、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,使焊縫過于集中裂縫:焊縫中最危險(xiǎn)的缺陷2、焊件結(jié)構(gòu)剛性過強(qiáng),焊接收縮應(yīng)力太大;3、焊接順序不當(dāng)產(chǎn)生焊接應(yīng)力等。五、嚴(yán)格執(zhí)行業(yè)經(jīng)認(rèn)可的焊接工藝綜合上述各類不同的焊接缺陷,大多與焊接參數(shù)的選擇不當(dāng)有關(guān)。因此焊接工藝經(jīng)CCS認(rèn)可后,船廠在整個(gè)船舶建造過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守,嚴(yán)格控制不同焊接方式中的焊接參數(shù),從而有效避免和減少各類焊接缺陷的產(chǎn)生。對于具有一定范圍區(qū)間的焊接參數(shù)(如:焊接電流、電弧電壓、焊接速度、保護(hù)氣體流量等)應(yīng)當(dāng)在不斷地建造過程中加以正確和伃細(xì)地調(diào)整,以達(dá)到最佳的焊接效果和焊接質(zhì)量,從而不斷地提升船廠自身的造船能力和造船質(zhì)量,杜絕低質(zhì)量船舶的產(chǎn)出,減少船舶結(jié)構(gòu)事故的發(fā)生。中國煤化工CNMHG