eh 级高强度船体结构钢厚板的焊接

《eh 级高强度船体结构钢厚板的焊接》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、EH级高强度船体结构钢厚板的焊接上海船厂船舶有限公司孙斌李建萍1.概述近年来，我公司承建的30,000吨多用途重吊船和3,500箱集装箱船等船的船体结构中大量地使用高强度钢，高强度钢的应用率已占70~80%，而以前船舶产品中高强度钢的应用率一般不超过15%。尤其是由于30,000吨多用途重吊船和3,500箱集装箱船的结构特性，相当多区域结构中所用高强度钢的板厚很厚，因此对材质的韧性要求很高，达到EH级要求。30,000吨多用途重吊船中，舱口围壁板为40mmEH36级高强度钢，320吨克令吊基座结构中有45mm

2、、50mmEH36级高强度钢，挂舵壁上使用了60mm、80mmEH36级高强度钢；3,500箱集装箱船中，货舱区域的上甲板为44mm、55mmEH32级高强度钢，舷侧顶列板和纵舱壁顶列为44mmEH32级高强度钢板，舱口围壁板为44mmEH36级高强度钢板，机舱区域机座纵桁材也使用了44mmEH32级高强度钢板。对EH级高强度钢焊接的技术要求很高，特别是厚板焊接的技术难度更大。因此，解决厚板EH级高强度钢的焊接技术问题，成为船体建造中需要解决的关键问题。为此，我们试用焊接新技术、新工艺和新材料，根据德国劳氏船

3、级社（GL）规范的要求，对厚板EH级高强度钢的焊接性进行了一系列焊接工艺试验和分析后，最后确定了采用CO2气体保护焊和陶质衬垫CO2气体保护焊单面焊为主要的高效焊接方法，并配合必要的预热工艺措施，成功解决了厚板EH级高强度钢的焊接技术难题，通过GL船级社焊接工艺认可，并保证了较高的焊接生产效率。2.EH级高强度钢的性能在船用高强度钢中，EH级材质性能最好：除了强度高、塑性好外，韧性特别好，能满足-40℃低温工作时对冲击性能的要求。这是由于它们含C量较低，含Mn量较高，此外除了用Al脱氧细化晶粒外，还有Nb、V

4、等元素细化晶粒。EH32、EH36级高强度钢的化学成分指标见表1，力学性能指标见表2。表1EH32、EH36级高强度钢的化学成分（%）钢板等级CMnSiPSAlNbVTiCuNiCrMoEH32≤0.90~≤≤≤≥0.02~0.05~≤≤≤≤≤EH360.181.600.500.0350.0350.0150.050.100.200.30.40.20.08表2EH32、EH36级高强度钢的力学性能σbσsA5-40℃AKV(J)(纵向)钢板等级22(N/mm)(N/mm)(%)t≤50(mm)50＜t≤70(m

5、m)70＜t≤100(mm)EH32440~570≥315≥22≥31≥38≥46EH36490~630≥355≥21≥34≥41≥503.厚板EH级高强度钢焊接时存在的主要问题钢材的焊接性能主要取决于它的化学成分以及厚度。1EH级高强度钢是含有一定量的合金元素及微合金化元素的低合金高强度钢，其焊接性与一般强度的碳钢有差别，主要是焊接热影响区组织与性能的变化对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向增大，对氢致裂纹敏感性较大。EH级高强度钢母材中所含微量的Nb、V、Ti、Al等合金元素能细化钢的晶粒，但是如果焊接时

6、采用的工艺不当，焊接热输入过大，破坏了它们细化晶粒的作用，反而会使接头热影响区的韧性变得很坏，其主要表现在焊接接头熔合区和热影响区的冲击韧性严重下降。因此，焊接引起的接头脆化问题是EH级高强度钢焊接时存在的一个主要问题。钢的淬硬倾向越大，结构中拘束应力越大，接头中含氢量越高，焊接接头就越容易出现冷裂纹。根据碳当量可以判断钢材的淬硬倾向，它将有助于判断钢材的冷裂倾向。可按下列碳当量计算公式对EH级高强度钢的碳当量Ceq进行估算：MnCrMoVNiCu碳当量的计算公式：CC%eq6515一般情况下，

7、EH级高强度钢的碳当量Ceq小于0.45%，焊接性较好；但当碳、锰含量都接近规定的上限值时，其碳当量Ceq要大于0.45%，淬硬倾向不可忽视，要求采用预热施焊。钢材的厚度、结构的刚性都会直接影响拘束应力的大小。增加钢材厚度，增大结构刚性，都会使拘束应力变得更大，从而使冷裂的危险性增加。此外，由于钢材厚度增大提高了焊缝的冷却速度，增加了淬硬的可能性，也提高冷裂倾向。因此，焊接时可能产生冷裂纹问题是厚板EH级高强度钢焊接时存在的的另一个主要问题。另外，由于焊接操作因素的影响，厚板焊接容易产生焊接缺陷，也是影响厚板

8、EH级高强度钢焊接质量的原因。4.焊接工艺措施根据GL规范要求，EH级高强度钢焊接接头的强度和塑性指标应不低于对母材的要求，韧性指标应满足-20℃时冲击性能AKV值≥47J（立焊≥34J）。为解决厚板EH级高强度钢焊接时的问题，在焊接工艺上主要是要采用小热输入量方法焊接，并采取必要预热措施。1）焊接方法CO2气体保护焊的电流密度大、熔深较深、热量集中，电弧穿透力强，熔化系数大，因此生产效率高，而其平