船用高强钢dh36垂直自动气电焊的试验与研究

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1、船用高强钢DH36垂直自动气电焊的试验与研究

2、第1内容加载中...第1张　琳倪慧锋(江南造船(集团)有限公司、上海200011)摘要：分析了垂直自动气电焊焊接性能的影响因素，通过普通轧制船用高强钢DH36与采用TMCP工艺生产的高强钢垂直自动气电焊性能试验比较，提出了改善大间隙状况下垂直自动气电焊焊接接头低温冲击韧性的方法，即：选用低温高韧性、热敏感性小的TMCP钢；采用具有良好低温冲击韧性的药芯焊丝。关键词：船用高强钢DH36；垂直自动气电焊；试验前言　　垂直自动焊焊接工艺是目前船厂船台(坞)大合拢阶段不可缺少的高效焊工艺方法之一。由于垂

3、直自动气电焊高效的特点焊接热源集中，焊接线能量大，是一般埋弧自动焊线能量的3-4倍，易引起焊接接头的脆化，从而导致塑性韧性的降低，尤其是对有低温冲击要求DH36的这类高强钢，其0℃时焊接接头冲击韧性应大于等于34J，或按某些船规要求应达到母材的技术指标，则-20℃时冲击韧性应大于等于24J。从实际情况来看，焊缝中心冲击尚能满足要求，但热影响区波动很大，常常出现低值。为了改善和提高船用高强钢DH36垂直自动气电焊的低温冲击韧性，针对实际生产状况中间隙超差带来的低温冲击韧性问题，对高强钢DH36垂直自动焊进行了试验研究，以寻求提高其韧性的途径，

4、并为将来大间隙焊在精度造船中的运用积累了经验。1焊接设备简介　　垂直气电焊设备主要由机头和靠永久磁铁吸附于钢板上并带齿条的铝合金导轨、水冷循环装置、半自动CO2焊接电源和送丝机构组成。焊枪和铜滑块装在小车上，沿着由磁性固定在钢板上的齿条导轨垂直向上运行，其正面用通水冷却的铜滑块，背面用固定的通水冷却铜衬垫或陶瓷衬垫，正反面强迫一次成形，可焊接板厚9-22mm。2影响垂直气电焊焊接性能的因素2.1焊前准备和焊接操作　　焊前应首先检查全套设备的运行状况，若焊接时中途熄弧，必须对接头进行彻底修补。为保证随机头一起上升的铜滑块顺利畅通，板边差应控制

5、在2mm以内，坡口两侧40mm范围内高出钢板表面的横向焊缝、增强高和马脚均须铲平，还应清除铁锈、水分、油污等，以免影响焊接质量。反面的衬垫应对中并贴紧钢板。为控制钢板在大线能量焊接状态下的焊接变形及装配间隙的收缩，装配马应保证一定的高度和宽度，装配马间距应在300-400mm范围内。2.2坡口角度和间隙　　坡口角度的控制应随板厚而定，为了使坡口宽度与正面铜滑块的槽宽相适应，板厚增加，坡口角度应相对减小，20-25mm板厚的坡口角一般为35°-40°。间隙根据反面衬垫槽宽一般控制在(6±2)mm。间隙或坡口过小，不仅反面焊缝成形差，而且焊缝成

6、形系数不良，影响接头性能。间隙或坡口过大，均会造成焊缝填充量的增多，焊接速度减慢，线能量增大，从而影响接头冲击韧性。2.3焊接电流和焊接电压　　垂直气电焊采用焊材直径为φ16mm的药芯焊丝，且正反面焊缝一次成形，因此焊接规范比较大。根据不同板厚，焊接电流一般应控制在340-380A，过小会造成熔合不良，过大会导致电弧不稳。焊接电压过小，焊接过程中飞溅增多，且熔宽太窄，造成正面焊缝未熔合，若电压太大，易造成咬边。不同的药芯焊丝，因熔敷率不同，电流电压的匹配性也存在差异，应适当调整。2.4焊丝摆动及停留时间　　垂直气电焊焊枪可作适当的摆动。板厚

7、为9-14mm时，不需摆动；板厚为16-20mm时，可采用摆动，但厚板(大于20mm)焊接时必须摆动，摆动幅度及焊丝前后停留时间根据电弧位置而定。摆动不仅使熔池得到充分的搅拌，有利于焊缝中气体的溢出，而且可使焊缝成形得到控制，获得更佳的焊缝截面形状，使接头性能得到改善。2.5焊丝伸出长度　　由于垂直气电焊是通过焊丝伸出长度来控制机头的上升速度，因此在焊枪位置相对固定的前提下，焊丝伸出长度决定了焊接过程中熔池的高低。伸出长度过长，熔池下降，焊缝因得不到正面水冷铜滑块的有效冷却，焊缝会因热量集中而导致性能下降，有时甚至会焊穿，而且伸出长度过，长

8、焊丝也容易飘，气体保护效果差，接头因N、H、O的混入，使接头冲击韧性下降。伸出长度过短，熔池液面上升，飞溅和熔渣易堵塞滑块气口。不仅影响气体保护，而且易造成导电嘴短路，因此焊丝伸出长度应适当控制，一般在30-35mm。2.6材料特性焊接接头主要由焊缝、熔合区、热影响区组成，由于垂直气电焊线能量高，热影响区较宽，接头组织晶粒粗大，接头的冲击韧性是关键的考核指标。按一般船规要求，主要考核焊缝、熔合线、熔合线处1mm、3mm、5mm的韧性。焊缝冲击韧性主要取决于焊接材料的性能，母材的稀释有时会引起焊缝中心冲击的波动。熔合线、熔合线处1mm的冲击韧

9、性主要由焊缝、焊接热影响2区者组合而成。熔合线处3mm、5mm热影响区的韧性主要由母材的焊接性能决定。因此当焊接工艺成熟，焊接规范选择合理的情况下，焊材及母材的韧性决定了垂直气电