船用高強鋼雙絲埋弧焊工藝研究

2024年3月24日發(作者：最美鋼筆行書書法欣賞)

焊接技術　

文章編號：２０３０／ＳＧ（２０１１）０４—０８　

船用高強鋼雙絲埋弧焊工藝研究　

劉海清徐雁飛呂德華胡建華汪亮　

摘要：造船業采用高效的　

上，其焊接速度比單絲焊快２５％　

圍。　

雙絲埋弧焊法，在焊接線能量一　以上，對厚板焊件快５０％一７０％。　

為盡可能提高焊接效率，滿　

定的條件下，針對性很強地匹配　

（１］　

足大生產的需求，本認可試驗擬　

各焊接參數以獲得符合規范要求　

本課題選用２０ｒａｍ、３０ｒａｍ兩種　

采用雙面單道焊方式。焊接２０ｒａｍ　

的焊接接頭，同時滿足ＣＣＳ有關　厚度的船用高強鋼ＤＨ３６，按ＣＣＳ　和３０ｍｍ厚度鋼板，因而熔深應達　

焊接工藝認可要求。　

（中國船級社）《材料與焊接規　

到熔透的要求。眾所周知，焊接　

關鍵詞：雙絲焊焊接參數　

范》的技術要求，開展雙絲埋弧　電源的電特性、焊接電流密度、　

熱循環結晶角度　．　

自動焊船廠焊接工藝認可試驗研　

電弧的傾角等對熔深都是有較大　

究。　

影響的。根據雙絲埋弧焊的特性，　

前言　

熔透性由前絲承擔，而后絲主要　

現代造船業的發展對焊接技　

一

、

試驗研究方案　

起到補充填充和改善成形的作　

術的要求越來越高，而各種新焊　據ＣＣＳ《材料與焊接規范》　用。前絲采用直流反極、大的焊　

接方法的不斷出現和應用，極大　

２００９版第３篇第３章焊接工藝認　接電流密度和前傾的電弧角度均　

地提高了焊接質量和效率。其中，　可之３．１．４．３焊接工藝規程對鋼　有利于增大熔深。其中，電流密　

雙絲或多絲埋弧焊無疑是?種較　材的適用范圍規定：　

度在焊接電流和焊絲直徑一定的　

先進的高效焊接方法：　“（１）對每一強度級別的鋼　條件下，電弧電壓越小（弧長越　

１、單位時間熔敷金屬量提　材，適用于與試驗母材韌性等級　短），電流的密度越高，電弧的穿　

高，減少了焊接道次，不需清渣，　相同或較低的鋼材　

越性越強。因此，采用較低的電　

清根工序，大幅度提高焊接效率。　

（２）對每一韌性等級的鋼　弧電壓便可在獲得盡量大的焊縫　

在一定鋼板厚度適用范圍內均能　

材，規定屈服強度小于或等于　熔深時而焊接熱輸入量盡量小。　

實現雙面單道焊。　

３９０Ｎ／ｍｍ。的鋼，適用于與試驗母　

后絲則選用較小的焊接電流　

－

２、通過合理的焊材和焊接規　

材強度級別相同或低兩個等級的　與大的電弧電壓相匹配。因為前　

范參數的匹配可獲得成形優良、　鋼材；……　絲用大的焊接電流，單位時間內　

性能滿足技術要求的焊接接頭。　

．

（３）當采用熱輸入大于　熔敷金屬量也大，如果不控制后　

３、在大型船舶常用厚度范圍　

５０ＫＪ／ｃｍ的焊接方法時，焊接工　絲的焊接電流則勢必造成前、后　

的鋼板對接接頭可不需開坡口，　藝僅可覆蓋于試驗母材韌性等級　

絲熔敷金屬量疊加致使焊縫成形　

大量地減少了鋼板前期預處理的　

相同，強度低一個級別的鋼材。”　

后余高過大，而不符合船舶焊縫　

工作量。　

因此，選擇雙絲在埋弧焊焊　

表面質量要求。（見ＣＢ／Ｔ３８０２《船　

據有關文獻介紹：對于對接　

接參數的原則是：在熱輸入量小　

體焊縫表面質量檢驗要求》）同　

接頭坡口焊縫，雙絲埋弧焊的熔　于５０ＫＪ／ｃｍ的前提下，保證焊縫　

時，較大的后絲電弧電壓可適當　

敷率比一般單絲埋弧焊高４０％以　

的內部和外觀質量的同時，焊接　

增大焊縫寬度，改善焊縫成形，　

接頭的力學性能滿足ＣＣＳ規范對　

提高焊縫成型系數，減少焊接裂　

作者簡介：劉海清，男，技師。　

接焊工藝認可試驗的要求，以獲　

紋產生的機率。　

研究方向：焊接工藝。　

得盡可能大的焊接工藝的適用范　

１、焊接速度的選擇：　

２０１１／４科技與管理３３　

《科技與管理》２０１　１年第４期　

焊接電流和電弧電壓一定的　效降低焊接線能量，增加熔深、　熱輸入量見表Ｉ。　

條件下適當提高焊接速度，可有　

提高焊接效率。試板焊接參數及　

表Ｉ試板焊接參數及熱輸入量　

試板厚度／咖　類別　電流／Ａ　電壓／Ｖ　速度　線能量　備注　

前絲　７７０　３５　４４．９　Ｋｊ／ｃｍ　正面　

５＝２０　８２０　３５　７０　

ｃｍ／ｍｉｎ　

４６．４　Ｋｊ／ｃｍ　反面　

后絲　５２０　４８—５０　４４．９　Ｋｊ／ａｍ　正面　

５２０　４８—５０　４６．４　Ｋｊ／ｃｍ　反面　

前絲　９００　３６　５０．８　Ｋｊ／ｃｍ　正面　

５

＝３０　

１０５０　３６　

７０　ｃｍ／ｍｉｎ　

５４．２　Ｋｊ／ｃｍ　反面　

后幺幺　５５０　４８—５０　５０．８　Ｋｊ／ｃｍ　正面　

５２０　４８—５０　５４．２　Ｋｊ／ｃｍ　反面　

２、試驗鋼板　

鋼板牌號：ＣＣＳ　ＤＨ３６　

鋼板厚度：Ｔ＝２Ｏｍｍ、Ｔ＝３Ｏｍｍ　

試板尺寸：２００＊ｌＯ００＊Ｔ　

交貨狀態：控軋　

鋼板按ＣＣＳ《材料與焊接規范》驗收，驗收結果如下表：　

、　

表ＩＩ材料力學性能（Ｔ＝２Ｏｍｍ）　

類別　ＲｅＨ　ＲＥ。　Ａ　Ｒｅ／Ｒｍ　ＫＶ２　

Ｎ／ｍｍ　Ｎ／ｍｍ　％　％　Ｊ（一２Ｏ℃）　

檢測結果　４３５　５５５　２９　７８　２２７　２１７　２２３　

表Ⅲ材料化學成份（Ｔ＝２Ｏｍｍ）　

Ｃ　Ｓｉ　Ｍｎ　Ｐ　Ｓ　Ａ１Ｓ　Ｎｂ‘　Ｔｉ　Ｃｒ　

類別　，　

％　

　，

檢測結果　Ｏ．１６　０．３０　１．４３　０．０ｌ９　０．００３　０．０３３　０．０２４　０．Ｏｌ５　０．０４０　

３、焊接材料　

焊絲、焊劑按ＧＢ５２９３《埋弧　見表Ｖ。　

焊絲ＨＩＯＭｎ２　４ｍｍ　

用碳焊絲和焊劑》驗收，其熔敷金　

焊劑ＳＪｌ０１　屬力學性能見表Ⅳ焊絲化學成分　

表Ⅳ熔敷金屬力學性能（Ｔ＝２Ｏｍｍ）　

ＲｅＨ　Ｒｍ　Ａ　Ｒｅ／Ｒｍ　ＫＶ２　

類別　

Ｎ／ｎｕｎ２　Ｎ／ｒａｍ　％　｛　Ｊ（一２０￣Ｃ）　，　

●　

檢測結果　４６０　５５０　２９　｜　１３５　Ｉ　１３９　ｌ４２　

表Ｖ熔敷金屬力學性能（Ｔ＝２Ｏｍｍ）　

Ｃ　Ｓｉ　Ｍｎ　Ｐ　Ｓ　Ａ１Ｓ　Ｎｂ　Ｔｉ　Ｃｒ　

類別　

％　

檢測結果　０．０６７　０．２６　１．６１　０．０１６　０．０１５　ｆ　ｆ　｝　｝　

●　

３４科技與管理２０１１／４　

焊接技術　

４、焊接設備　

前絲ＣＰＭＲ．１５００　直　

流焊機　

一　

Ｉ

Ｉ

后絲．ＫＲＶＭＬ一１５００　交　

２　當鋼板厚度Ｔ＝３０ｍｍ　

流焊機　時，鈍邊１４ｍｍ，開Ｘ形對稱　

５、焊縫坡口　９０。坡口，這樣較大角度的坡　６、焊接調整前后焊絲調　

ｌ１當鋼板厚度Ｔ＝２０ｍｍ　口，既有利于熔深又可減少焊　

整參數　

時，不開坡口、不需清根雙面　縫余高，不需清根。　

對前后焊絲調整如下：　

單道焊。　

Ｌ：前焊絲　Ｔ：　后焊絲　

前傾８－９。，焊絲伸出長度３５ｍｍ　后傾ｌ５。，，焊絲伸出長度＂４０ｒａｍ，兩絲間距　

３０ｒａｍ　

直流反極　’　交流　

７、焊接環境　

２）ＣＢ／Ｔ３９５８《船舶鋼焊縫　

與焊接規范》第３篇、第３章３．２．４　

焊接試驗在車問進行，環境　

磁粉檢測、滲透檢測工藝和質量　對接焊工藝試驗項目執行，各項　

溫度１８。，相對濕度７５—８２％。　分級》磁粉檢測Ｉ級合格。　

試驗數據合格，滿足規范要求。　

二、試驗結果　

３）ＣＢ／Ｔ３５５８《船舶鋼焊縫　焊接接頭性能試驗結果見表　

１）焊接試板通過：ＣＢ／Ｔ３８０２　射線照相工藝和質量分級》Ｉ級　Ⅵ，硬度試驗結果見表Ⅶ。　

《船體焊縫表面質量檢驗要求》　

合格。　

焊縫外觀合格。　４）性能試驗按ＣＣＳ《材料　

表Ⅵ焊接接頭力學性能　

試樣　Ｒｍ　ＫＶ　（０￣Ｃ）／Ｊ　彎曲　

編號　Ｎ／

ｍｍ　焊縫中心　熔合線　線外２ｍｍ　線外５ｍｍ　

Ｄ＝４ａ，

１８０。　

Ｅ１６５　５６０　３６

５４，４４　８４，７３０，１００　ｌ７０，ｌ７５，ｌ７６　２２９，２３４，２４５　

４件完　

，

Ｔ＝２０　５６０　好　

Ｅ１６６　５４５　４６

，

４３，４３　１０３，８３０，１０２　１０２，１６８，１３０　２０ｌ，ｌ７８，１９４　

４件完　

Ｔ＝３０　５３０　好　

表Ⅶ焊接接頭硬度　

試樣　ＨＶ１０　

編號　母材．　熱影響區　焊縫中心　熱影響區　母材　

ｌ７６　ｌ７８　１８０　２ｌ０　２０９　２０４　２２２　２１９

．

２２０　２０８　２１０　１９８　１７５　ｌ７５　ｌ７７　

Ｅ１６５　Ｔ＝２０　

１８０　１７２　１７２　２０５　２００　ｌ９７　２１６　２１２　２１８　２００　１９９　２０７　１７６　１７５　１７５　

ｌ７６　１６８　１７５　２ｌ３　２１６　２ｌ８　２２３　２２９　２２５　２１９　２１６　２ｌ５　１８０　１８５　１８４　

Ｅｌ６６　Ｔ＝３０　

１７２　ｌ７０　１７３　２０５　２ｌ５　２１３　２２１　２２３　２１９　２ｌ２　２１８　２１６　ｌ７３　１８０　１７２　

５）焊接接頭宏觀和微觀組織：　

編號Ｅ１６５、板厚２０ｍｍ焊接接頭宏觀照片（圖片Ｉ），微觀照片（圖片ＩＩ一圖片Ｖ）。　

２Ｏｌ　１／４科技與管理’３５　

焊接技術　

難的。ｆ２］因為焊接線能量的影　

響除通過改變熔合比而影響焊縫　

的化學成分外，還可以改變熔池　

規范要求，焊接線能量選用的量　

化值是適度的。　

５、焊接接頭韌性　

以佐證。　

四、結論　

本課題研究成果表明；利用　

國產常規配套焊接材料，采用雙　

絲埋弧焊大線能量焊接船用高強　

鋼，通過焊接規范參數合理匹配，　

過熱程度和冷卻速度使ｖ柱晶尺　

寸及Ｙ—ａ轉變特性發生變化，過　

大的線能量使結晶時產生粗大的　

柱狀晶，熱影響區粗晶區擴大。　

同時，由于降低了冷卻速度，可　

據表６可見，從母材一熔合線　

焊縫的韌性值的分布規律。其　

中，焊縫的韌性值相對最低，與　

單絲埋弧焊相比這個韌性值也是　

相對較低的，原因如前文所述。　

其焊縫質量和接頭性能完全能夠　

滿足ＣＣＳ規范的技術要求。　

能得到較多的邊界鐵素體。在合　

金含量較高的焊縫會形成Ｍ—Ａ組　

元和上貝氏體，劇烈降低韌性。　

但是，無論一般強度鋼還是高強　

鋼的埋弧焊，據筆者積累的數據，　

本次雙絲埋弧焊韌性數值的分布　

、

參考文獻　

ｌ陳祝年．　焊接工程師手　

因而一般低合金高強鋼均要求使　

用小的熱輸入量。（３）　

焊接參數的選用與匹配既要適應　

規律與單絲埋弧焊基本一致。　

比較相片３、４、５（Ｔ＝２０ｍｍ）　

冊機械工業出版社２００２．１　

２史耀武　

２００５．８　

在實際生產中，線能量以及　

與相片７、８、９（Ｔ＝３０ｍｍ）因為　

兩者的母材、焊材、焊接方法及　

有關條件一樣，僅因板厚不同而　

熱輸入量略有差異（Ｔ＝２０ｍｍ　

４４．９／４６．４ＫＪ／ｃｍ　

中國材料工程　

大典（２２卷）化學工業出版社　

于車間流水線的生產節奏，保證　

焊縫的致密性與焊縫外形尺寸符　

合要求，同時更要求焊接接頭的　

各項力學性能滿足規范規定，這　

些都需要認真仔細、反復多次的　

３中國工程機械學會

出版社２００８．１　

焊接　

手冊（第２卷）第３版機械工業　

４傅積和孫玉林

１　９９４．６　

Ｔ＝３０ｍｍ５０．８／５４．２ＫＪ／ｃｍ）所以微　

觀組織基本相似，既然微觀組織　

基本相似，那么它們的力學性能　

差異，從表６、表７的數據可得　

焊接數　

焊接工藝試驗來確定。　

用厚度鋼板的焊接質量同時滿足　

據資料手冊　機械工業出版社　

本試驗結果顯示：保證了適　特別是沖擊韌性也就不會有大的　

（上接第２８頁）　

鋼結構深化設計任務，為生產制　

造的全面展開和順利進行提供了　

強有力技術支持，而且通過索塔　

拼裝在實際施工過程的應用和完　

北京：化學工業出版社，２００８．　

［２］顧紀清。實用鋼結構施　

工手冊。上海科學技術出版社，　

２００９．　

善，進一步驗證了其技術方案正　

確性、可行性和可借鑒性，為該　

［３］劉吉士，李文琪。公路橋　

梁施工技術規范實用手冊。北京：　

人民交通出版社，２００１．　類型的鋼索塔制造技術提供寶貴　

６結語　，　

的經驗，具有指導意義。　

［４］吳小莎，程同慶。安裝　

工程施工組織設計實例應用手　

冊。北京：中國建筑工業出版社，　

】９９４。　

目前寧波市外灘大橋已完成　

工地吊裝Ｊｌ￣ｌＪ通車，通過對索塔　

設計拼裝上的上述五個重難點技　

參考文獻　

［１］朱兆華，羅頂瑞。大型　

術的研究、控制和應用，不僅準　

確而快速完成了寧波外灘大橋的　

吊裝組織設計與方案實例分析。　

２０１１／４科技與管理３９