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澳门威斯尼斯人游戏_船体结构的焊接工艺

发布时间:2021-08-19 05:55 作者:澳门威斯尼斯人游戏 点击: 【 字体:

本文摘要:摘要船体焊接工艺设计庞大,影响船体焊接质量工艺参数繁多,属于一种典型的焊接结构。焊接历程中引起的种种焊接缺陷及其可能引发的种种潜在宁静问题,对企业和社会的生长至关重要。 现在,大多数焊接事情人员只能通过手工查阅相关尺度,以及查阅企业历史资料,联合自身履历完成焊接工艺设计,工艺设计效率难以提高。另外,由于差别的事情人员的能力、履历、事情习惯、责任心存在差异,使得焊接工艺规程尺度化水平低,从而影响施焊事情开展。 为了实现快速化、智能化焊接工艺设计,有须要提高焊接工艺设计的效率。

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摘要船体焊接工艺设计庞大,影响船体焊接质量工艺参数繁多,属于一种典型的焊接结构。焊接历程中引起的种种焊接缺陷及其可能引发的种种潜在宁静问题,对企业和社会的生长至关重要。

现在,大多数焊接事情人员只能通过手工查阅相关尺度,以及查阅企业历史资料,联合自身履历完成焊接工艺设计,工艺设计效率难以提高。另外,由于差别的事情人员的能力、履历、事情习惯、责任心存在差异,使得焊接工艺规程尺度化水平低,从而影响施焊事情开展。

为了实现快速化、智能化焊接工艺设计,有须要提高焊接工艺设计的效率。本文针对船体结构的焊接工艺,主要以以下几个方面展开分析,一是先容了船体的结构,焊接历程中泛起的变形及缺陷,并论述相识决措施;二是船舶焊接技术概述;三是提高焊接效率及改善焊接讨论的性能的手段;四是典型船体的焊接工艺。关键词:焊接工艺,焊接讨论,船体AbstractHull welding process design complex, affect the quality of hull welding process parameters is various, belongs to a kind of typical welding structure. During the welding process of welding defects and could cause all kinds of potential safety problems, is essential to the enterprise and the development of the society. At present, most of the welding workers only by manual refer to the related standard, and access to corporate history data, combined with their own experience to complete welding process design, technological design is difficult to improve efficiency. In addition, because of the different staff ability, experience, work habits, the sense of responsibility, the welding procedure specification standardization degree is low, which affects the welding work. In order to realize the rapidness, design of intellectualized welding process, it is necessary to improve the efficiency of welding process design. In view of the hull structure of welding technology, this paper mainly analyzes the following aspects, it is introduced the hull structure, appeared in the process of welding deformation and defect, and expounds the measures; The second is the welding technical overview; Three is to improve the welding efficiency and improve the performance of the welded joint of the instrument; Four is a typical hull welding process.Keywords: Welding process, Welding joints, hull窗体底端目录前言. 11.船体的结构组成. 22. 船体常用的焊接方法. 62.1 焊条电弧焊焊接技术. 62.2 埋弧自动焊技术. 62.3 CO2气体掩护焊. 62.4 电渣焊. 73. 焊接讨论的特点. 83.1 焊接历程. 83.2 焊接讨论. 83.2.1 焊接讨论的组成. 83.2.2 焊缝讨论的形式. 83.3 影响焊接讨论的因素. 93.4 焊接讨论主要缺陷. 93.5 焊接讨论组织与性能改善. 113.5.1 焊缝金属的组织. 113.5.2 焊缝组织对讨论性能的影响. 113.6 焊缝组织的改善. 123.6.1 一次结晶组织的改善. 123.6.2 二次结晶组织的改善. 134. 焊接变形的概论. 144.1 焊接变形的种类. 144.2 焊接变形的影响因素. 154.3 预防焊接变形的措施. 154.3.1 焊缝尺寸和形状的选择. 164.3.2 淘汰不须要的焊缝. 164.3.3 合理的装配法式. 164.4 焊接缺陷的磨练. 165. 船体结构焊接的工艺. 185.1 船体结构焊接工艺的总则. 185.2 焊接工艺的要求. 185.2.1 焊接质料的要求. 185.2.2 焊前预热要求. 195.2.3 预热与层间温度. 195.2.4 焊后热处置惩罚. 195.3 焊接节点应用要求. 195.3.1 板厚差削过渡边的要求. 195.3.2 焊缝最少间距要求. 195.4 拼板焊接要求. 205.5 工艺要求. 205.6 工艺历程. 205.6.1 板材的拼装. 205.6.2 型材与板材的拼装. 215.6.3 分段的焊接工艺. 225.6.4 组装合拢. 225.6.5 大合拢. 225.6.6 焊接顺序举例. 235.7 提高焊接效率的手段. 256. 船体焊接工艺实例分析. 266.1A36钢的化学身分及力学性能. 266.2 A36钢的焊接措施. 266.3 焊接工艺简直定. 266.3.1 焊接方法. 266.3.2 焊接质料. 26结论. 29致谢. 30参考文献... 31前言焊接工艺对船舶制作有着重要意义,对焊接工艺投入精神去研究是造船业必须要面临的现实,我国造船业对焊接工艺的使用虽然日渐成熟,但在,与外洋造船业蓬勃的国家相比,先进工艺的研究上另有差距。

近十年来,我们船舶工业进入了高速生长期,船舶焊接工艺也取得了较大进步,焊接工艺在船舶制造业中的应用获得广泛普及,陪同的是焊接质料、焊接设备及焊接方法的不停更新优化。我国一些大型船厂接纳了一些新的焊接工艺,好比焊接自动化、单面焊双面成型,焊接效率得以提高。在船台或船坞举行大合拢时,在保证焊接质量的前提下,缩短了船台和船坞周期,一些平直对焊缝也使用了CO2气电垂直自动焊工艺。

随着焊接工艺的进步,焊接设备也与时俱进。外洋许多船厂都使用CO2气保焊机,因为这种设备可以降低焊材的用量,人工成本也有所淘汰,对提高焊接效率、焊接工艺有着深远影响。

船舶工业中焊接工艺的不停生长,对焊接的要求也更高。世界造船的趋势向着大型化、多样化、高等化生长。我国船舶工业凭借低成本的优势,努力开拓国际市场,造船产量逐年提高,可是由于生产效率提高缓慢,以及国际竞争的加剧,低成本优势已不停削弱。

因此如何快速响应市场变化,应用先进的制造技术,提高企业的国际竞争力,已经成为我国船舶制作企业迫切需要解决的问题。焊接作为船舶制作的主要施工技术,广泛应用于船舶结构的制作和安装之中。焊接设备的先进与否,很大水平制约着船舶制作周期、制作能力。同时,焊接质量和效率也影响着船舶制造的质量、周期和成本。

因此,高效优质的船舶焊接技术是实现我国船舶工业转型升级的重要影响因素,也是提高我国船企国际竞争力的重要因素。所以,有须要全面审视高效焊接技术的现状和存在的问题。

高效焊接方法是指与通例药皮焊接手工电弧焊相比熔敷效率高、焊接速度快、操作利便且易于自动化的焊接工艺方法。高效焊接工艺方法的特点是生产效率高、焊接质量好、节约能源和质料。种种差别的高效焊接工艺方法各具特色。现在先进焊接设备应具有的特征是:高效、自动化水平高、低能耗、低污染。

现在造船业接纳的一些焊机在差别水平上具备了这些特征,这些焊机辅以种种辅机具和焊材,实现了自动化和高效化,加速了造船速度。面临新的机缘和挑战,对船舶高效焊接工艺举行综合分析研究是有着重要意义。1.船体的结构组成船体结构形式和船舶的类型有关,通常船体大致可分为主船体和上层修建两部门。

主船体部门主要由船首、船中、船尾组成;上层修建部门有首楼、桥楼、尾楼及甲板室。主船体是船体结构的主要部门,是由船底、舷侧、上甲板围成的水密的空心结构。

其内部空间又由水平部署的下甲板、沿船宽偏向部署的横舱壁和沿船长偏向垂直部署的纵舱壁分开成许多舱室。主船体结构是指甲板及其以下的船体基本结构。

通常将船体中最上一层从首至尾一连贯串的甲板成为上甲板。船体结构中除了首柱、尾柱及种种支柱等构件外,一般其结构是由板材和型材按一定的结构要求毗连而成。用于支撑外板、甲板板、舱壁板、内底板以及平台板的一切型材统称为船体骨架。由板和骨架组成的近似平面结构称为板架结构,船体主要由船体板架结构、舷侧板架结构、甲板板架结构和舱壁板架结构。

种种类型船舶由于用途差别,其结构也差别,可是除了少数特殊用途的船舶外,大多数船舶的船体结构都由几种类似的基本结构所组成。首先从外形来视察船体,如图1.1中可以看到整个船体可以以上甲板为界线分为主船体部门(上甲板及其以下部门)和上层修建部门[1]。

图1.1货船的外形Figure 1.1 Cargo ship shape1-船甲板室 2-第五货舱 3-第四货舱 4-船中甲板室 5-第三货舱6-上甲板 7-第二货舱 8-第一货舱 9-首楼 10-首端 11-下甲板 12-船中部 13-尾端a)b)c)图1.2船体结构的基本组成Figure 1.2 The basic composition of the hull structure1—蜡柱;2—球鼻锚;3—锚链舱;4—艏尖舱;5—横舱壁,6—艏楼甲板;7—艏楼;8—甲板间舱;9—货舱;10—双层底;11—上甲板;12—下甲板:13—机舱;14—轴隧;15—艇尖舱;16—舵机舱;17—艉楼;18—艉楼甲板:19—艇甲板;20—驾段甲板;21—罗经甲板;22—桅屋;23—舷侧;24—平板龙骨;25—舭部;26—梁拱主船体部门的形状从上往下看呈流线型,中间宽、两头逐渐缩短。其中间由船长中点向前、向后各0.2L(L为船长)的规模内称为中部,前面靠近船头的0.15L规模称为首部,最后面的0.15L规模称为尾部。

船长、船宽及船深相比力,尺度要大得多,船体形状是左右对称的。上层修建可凭据其位置分为首楼、尾楼和桥楼(或首甲板室、尾甲板室和中甲板室),它们有单层的,也有多层的,客船的上层修建比力庞大。

船体根据结构特征可分为船底部门、舷侧部门、甲板部门和首尾部门,在船体内部另有舱壁部门。船底部门位于船体的最下部,是整个船体的基础。它上面承载着整条船的全部重量,下面受到水对船的浮力,所以船底的结构是比力庞大。

船舶就像一座水上移动的高楼,这座大楼有许多层板楼,在船上叫做甲板。其中从首到尾的甲板称为一连甲板,最上一层一连甲板称上甲板,上甲板以下的一连甲板称为下甲板。上甲板和下甲板之间的空间称为甲板间舱,下甲板到船底之间的空间称为船舱。

上甲板以上的上层修建内也有几层甲板,其中,最高一层甲板通常部署罗经等导航仪器,称为罗经甲板;驾驶室所在的一层甲板称为驾驶甲板;部署救生艇的一层甲板称为艇甲板;游客和海员居住的甲板一般称为起居甲板或游步甲板。如图1.3所示。图1.3货船纵中剖面Figure 1.3 cargo ship in a longitudinal cross-section1-尾甲板室;2-下甲板;3-上甲板;4-起居甲板;5-罗经甲板;6-驾驶甲板;7-艇甲板;8-首楼;9-首尖舱舱壁;10-舱壁;11-尾尖舱舱壁为了合理摆设和充实使用船体的内部空间,船体不仅要用甲板分成许多层,而且在每一层里,又用许多竖直偏向部署的舱壁把空间分成若干舱室,如机舱、货舱、水舱、油舱和人员居住的舱室等。

舱壁的数量是凭据航海性能和使用要求所决议的,按部署偏向舱壁又分为横舱壁和纵舱壁两种,处于船体横剖面上的称为横舱壁,处于船体纵剖面上的称为纵舱壁。如图1.3所示。

首尾端的横舱壁还专门称为首尖舱壁(又称防撞舱壁)和尾尖舱壁。船体的左右两个侧面称为舷侧,它把甲板和船底毗连成一个整体,配合蒙受外力,而且与船底、甲板形成一个水密船壳,保证船舶的浮性。2.船体常用的焊接方法2.1 焊条电弧焊焊接技术(1)焊条电弧焊的基本原理焊条电弧焊是指用手工操作焊条举行焊接的电弧焊方法。

它是使用焊条与焊件之间建设起来的稳定燃烧的电弧,使焊条和焊件熔化,从而获得牢靠的焊接讨论。焊接历程中,药皮会不停的剖析,熔化而生成气体及熔渣,掩护焊条端部、电弧、熔池及四周区域,防止大气对熔化金属的有害污染。焊条芯也在电弧热的作用下不停熔化进入熔池,成为焊缝的填充金属。

其特点是操作灵活、待焊讨论设置要求低、可焊金属质料广泛、焊接生产率低、焊缝质量依赖性强[2]。(2)使用规模①全船仰位置的角接焊缝及少量的对接缝。

②局部难题位置及不能体现CO2气体焊优点的所有焊缝。图2.1焊条电弧焊焊接技术示意图Figure 2.1Schematic electrode arc welding welding technology2.2埋弧自动焊技术(1)埋弧焊的基本原理埋弧自动焊是一种电弧在颗粒状焊剂层下燃烧的电弧焊接方法。

这种方法是使用焊丝与焊件之间的燃烧的电弧发生热量,熔化焊丝、焊剂和母材而形成的焊缝。焊丝作为填充金属,而焊剂对焊接区起掩护和合金化作用。其主要特点是焊接生产率高、焊缝质量好、焊接成本低、劳动条件较好、不适合焊接薄板和短焊缝、难以在空间位置施焊。(2)使用规模①内底板、平直船底板、平行舯体舷侧外板、甲板、纵横舱壁板、平台板、上层修建甲板、内外围壁板及其它平直板材拼板对接缝。

②分段合拢后处于水平位置的对接缝的盖面焊。图2.2埋弧自动焊技术示意图Figure 2.2Schematic submerged arc automatic welding technology2.3CO2气体掩护焊(1)CO2气体掩护焊的基本原理CO2气体掩护焊是指由送丝机构将盘状焊丝送到焊枪,焊丝自身作为电极与母材间发生电弧,并在CO2气体掩护下,熔化焊丝及母材到达讨论牢靠毗连的一种焊接方法。

其具有的特点是:成本低、效率高、适用规模广泛、电弧稳定、飞溅小、操作灵活利便。(2)使用规模①所有环型大合拢对接焊缝。②左右分段拼装合拢的纵向对接缝。③其余外板平、立位置对接缝。

④有线型的角焊,长度和位置不适合举行自动焊的角接焊缝,对接焊缝、吊环等。⑤肘板与内底板、外板的角焊缝,纵舱壁与内底板、甲板、横舱壁及横舱壁与内底板、甲板等的角焊缝。⑥艏、艉段纵横向外板对接焊缝。

⑦艏、艉段纵横构件的角焊缝。⑧上层修建的平、立位置的对接缝及角焊缝。图2.3 CO2气体掩护焊示意图Figure 2.3CO2 gas shielded welding2.4电渣焊(1)电渣焊的基本原理电渣焊是指使用电流通过液态熔渣时所发生的电阻热,并使电极(焊丝或极板)和焊件熔化而形成焊缝的一种方法。

其主要特点是适合于大厚度焊件的焊接、焊缝缺陷少、焊缝晶粒粗大。(2)使用规模主要用于中小厚度(40~50mm)和较长焊缝的焊件和环缝的焊接。图2.4电渣焊技术示意图Figure 2.4Electroslag welding technical sketch3.焊接讨论的特点3.1焊接历程熔化焊焊接历程的实质是指在热源的作用下,母材金属局部熔化并和熔化的填充金属混淆而形成焊接熔池,当热源脱离以后,焊接熔池温度迅速下降,并凝固结晶,形成焊缝。就钢材的熔化焊来说,一般履历一下历程:加热→熔化→冶金反映→结晶→固态相交→形成讨论。

总体来说影响焊接质量的主要历程是焊接热历程、焊接冶金历程、金属结晶和相变历程[3]。3.2焊接讨论3.2.1焊接讨论的组成凭据加热时金属所处的状态以及身分、组织和性能变化的情况,可将焊接讨论分为三个区域:焊缝、熔合区、热影响区。

焊缝、熔合区以及热影响区统称为焊接讨论。焊接讨论在整个焊接结构中是一个很是关键性部位,其性能优劣直接影响整个焊接结构的制造质量和整个使用宁静性。3.2.2焊缝讨论的形式用焊接方法将疏散的金属零件联合成一体,组成一个讨论,这种讨论称为焊接讨论。

据两个板料联合位置的差别,焊接讨论形式分为:对接讨论、搭接讨论、T型讨论、角接讨论、塞焊讨论。(1)对接讨论两块板的端面位置相对设置,两板外貌呈一条直线而联合的讨论成为对接讨论。对接讨论在船体结构中是被广泛接纳的焊接讨论,用于毗连底板、傍板、甲板等。

根据两板的端面加工成差别的形状,对接讨论分为I形(不开坡口)对接、V形对接、X形对接和U形对接。(2)搭接讨论是指两块要毗连的钢板是一块叠在另一块上,在两板的顶端边缘举行焊接,这种讨论被称为搭接讨论,搭接讨论适用于12mm以下的钢板,重叠部门的宽度为3~5倍的钢板厚度。搭接讨论和对接讨论相比力,除装配利便外,焊条、电能、工时消耗多、基本金属也浪费,还无法制造外形平滑的构件。基本上只有在薄板结构中另有少量的应用。

(3)T形讨论一块钢板的端缘置放在另一块钢板的板面上举行焊接,组成T形联合的讨论,称为T型讨论。T型讨论主要用于船体外板和内部肋骨、纵桁的毗连。

凭据钢板的厚度和坡口形状的差别,T形讨论可分为I形坡口(不开坡口)T形讨论、单边V形讨论(单面开坡口)T形讨论和K形讨论(两面开坡口)。在厚板的重要结构中,必须保证垂直板厚度偏向全部焊透。(4)角接讨论是指两块钢板成直角,在两板的顶端边缘上举行焊接的讨论,称为角接讨论。

凭据钢板厚度和坡口形状、角接讨论可分为I形坡口、单边V形坡口、V形坡口和K形坡口等。(5)塞焊讨论两块钢板重叠在一块钢板上开孔,使用孔和另一块钢板焊接,使两块钢板毗连在一起,这种讨论称为塞焊讨论。

在船体结构中,遇到两层钢板的面积较大时,通常接纳这种焊接讨论。3.3影响焊接讨论的因素影响焊接讨论的因素有许多,归纳起来有以下两个方面:(1)力学方面的影响因素。主要有讨论形状不一连性、焊接缺陷、残余应力和焊接变形;(2)材质方面的影响因素。

热循环引起的组织变化和热塑性变形循环影响的材质变化。此外,焊后热处置惩罚和矫正变形等工序也影响焊接性能。

3.4焊接讨论主要缺陷(1)焊缝外形尺寸和形状焊缝外表崎岖不平,焊波宽窄不齐,成形粗劣,焊缝外形尺寸过大等均属焊缝外形尺寸或形状不切合要求。发生的原因主要是焊件坡口角度差池,装配间隙不均,焊接电流过大或过小,运条速度不妥和角度不合适等。

防止措施是改善以上不足,尤其是填角焊更要经常注意焊条与母材的角度,以保证焊缝成形匀称一致[4]。(2)咬边是由于焊接参数选择不妥,或操作工艺不正确,使焊缝边缘留下的凹陷,称为咬边。咬边会减小母材的事情截面。而且可能在咬边处造成应力集中。

船体的重要结构和船用高压容器、管道等,均不允许存在咬边。发生咬边的原因有焊接电流过大,运条速渡过快或手法不稳,在填角焊时,造成咬边的主要原因是运条角度禁绝电弧拉得太长。防止发生咬边的措施是选择合适的焊接电流和运条手法,填角焊应随时注意控制焊条角度和电弧长度。

图3.1焊缝咬边示意和X射线探伤探伤图Figure 3.1 bite edge signal and X-ray flaw detection detection figure(3)焊瘤在焊接历程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属流。经常泛起在立、横、仰焊焊缝外貌,或无衬垫单面焊双面成形焊缝反面。焊缝外貌存在焊瘤会影响雅观,易造成外貌夹渣。

发生焊瘤的主要原因是运条不均。操作不够熟练,造成熔池温渡过高液态金属凝固缓慢下坠;因此在焊缝外貌形成金属瘤。立、仰焊时,接纳过大的焊接电流和弧长,也有可能泛起焊瘤。

防止发生焊瘤的主要措施是掌握熟练的操作技术;格控制熔池温度;立、仰焊时,焊接电流应比平焊小10%~15%;用碱性焊条时,应接纳短弧焊接;保持匀称运条。(4)弧坑弧焊时因为或收弧不妥,在焊道末了形成的低洼部门称为弧坑。由于弧坑低于焊道外貌,并弧坑中常伴有裂纹和气孔等缺陷,因此焊缝严重削弱。发生弧坑的原因是熄弧时间过短,或焊接突然中断,焊接薄板时电流过大。

防止发生弧坑的主要措施是在手工焊收弧时,焊条应作短时间停留或者频频环形运条。(5)气孔焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成空穴。由于气孔的存在,焊缝的有效截面减小,过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。

发生气孔的主要原因是坡口边缘不清洁,有水分、油污和锈迹,焊剂未按划定举行烘焙,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。防止发生气孔的主要措施有选择合适的焊接电流和焊接速度,认真清理坡口边缘水分、油污和锈迹,严格按划定保管、清理和烘焙焊接质料,不使用变质的焊条,当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时,应该严格控制使用规模。(6)夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣。

和气孔一样,由于夹渣的存在,焊缝的有效截面减小,过大的夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。发生夹渣的主要原因是焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣,坡口角度或焊接电流太小,或焊接速渡过快。

在使用酸性焊条时,由于电流小或运条不妥形成“糊渣”;使用碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。防止发生夹渣的主要措施是正确选择坡口尺寸,认真清理坡口边缘。

选用合适的焊接电流和焊接速度,运条摆动要适当。多层焊时,仔细视察坡口两侧熔化情况,每一层都要认真清理焊渣。图3.2 焊缝夹渣示意和X射线探伤图Figure 3.2 weld slag signal and the X-ray flaw detection(7)在焊透焊接历程中,讨论根部未完全熔透的现象称为未焊透。另有一种未熔合的情况,即焊接历程中,由于焊接电流过大,焊条熔化过快,一旦操作不妥,焊件边缘或者前一道焊层未能充实受热熔化,熔敷金属却已笼罩上了,造成熔敷金属未能很好和焊件边缘熔合在一起。

未焊透是一种比力危险的缺陷,焊缝泛起中断或突变部位,焊缝强度大大降低,甚至引起裂纹,因此,船体重要结构均不允许存在未焊透,一经发现,应予铲除、重新修补。发生未焊透的主要原因是焊件装配间隙或坡口角度太小,焊件边缘有较厚的锈蚀,焊条直径太大,电流太小,运条速渡过慢以及电弧太长、极性不正确。防止发生未焊透的措施有合理选用焊接电流和速度,正确选取坡口尺寸,封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔化情况[5]。

图3.3根部未焊透示意和X射线探伤图Figure 3.3 root incomplete fusion signal and the X-ray flaw detection(8)裂纹它是船舶制作历程中,各种裂纹的总称。在焊接应力及其它致脆因素配合作用下,焊接讨论中局部地域的金属原子联合力遭到破坏而形成新界面发生的裂痕。其通常分为热裂纹和冷裂纹。①热裂痕是指在焊接历程中,焊缝和热影响区金属冷却到高温区发生的焊接裂纹,又称高温裂痕。

其特点是焊后立刻可见,并多发生在焊缝中心,沿焊缝长度偏向漫衍。发生热裂痕的主要原因是焊接熔池中存在有低熔点杂质,由于杂质熔点低,结晶凝固最晚,而且凝固以后的塑性和强度又极低,所以当外界结构羁绊力足够大时,由于焊缝金属的凝固收缩以及不匀称的加热和冷却作用,熔池中的低熔点杂质或在凝固的历程中就被拉开,或凝后不久被拉开,造成晶间开裂,即热裂痕。防止发生热裂痕的主要措施有把好质料关,凡用于制作船舶结构的钢材和焊接质料,都必须有验船部门的认可证书;严格控制焊接工艺参数,减慢冷却速度,遵守工艺规格,适当提高焊缝形状系数;尽可能接纳小电流多层多道焊,以制止焊缝中心发生裂痕;认真执行工艺规程,选取合理的焊接法式,以淘汰焊接应力。

②冷裂痕指焊接讨论冷却到较低温度时所发生的裂痕。这类焊缝可能焊后立刻泛起,也可能延迟几小时,几天甚至更长时间。

焊缝和热影响区均可能发生冷裂痕。主要原因是在焊接热循环作用下,热影响区生成了淬硬组织,焊缝中存在过量的扩散氢,且具有浓集的条件,讨论蒙受有较大的羁绊应力。

防止发生冷裂痕的主要措施是选用低氢型焊条,淘汰焊缝中扩散氢的含量;严格遵守焊接质料的保管、烘焙、使用制度,谨防受潮;仔细清理坡口边缘的油污、水分和锈迹,淘汰氢的泉源。图3.4 某船外板补焊裂纹“工”字裂纹Figure 3.4 a ship plate crack repair welding crack work word3.5焊接讨论组织与性能改善3.5.1焊缝金属的组织在焊接热源作用下,熔化的母材和填充的金属形成焊接熔池。当焊接热源脱离后熔池中液体金属逐渐冷却凝固形成焊缝。

这中间履历了焊接熔池从液相向固相的转变和焊接熔池凝固以后焊缝金属从高温冷却至室温发生的固态相变。焊缝组织除与化学身分有关外,在很大水平上取决于焊接熔池的一次结晶和焊缝金属的二次结晶。焊接讨论的力学性能取决于其微观组织,而焊缝组织可以通过接纳合适的方式获得改善[3]。

3.5.2焊缝组织对讨论性能的影响(1)一次结晶形态对讨论性能的影响焊缝的一次结晶形态对性能的影响是很显着的。一般来讲,粗大的柱状晶不光降低焊缝的强度,而且更重要的是降低焊缝的韧性。例如低碳钢用碱性焊条焊接的焊缝,晶粒越粗大,焊缝的打击韧性值越低。

柱状晶组织的粗细对一般低碳钢的影响还不太严重,但对不锈钢等质料的影响很是严重。此外,一次结晶形态对裂纹、夹杂、气孔以及耐腐蚀性等也具有严重的影响。热裂纹的微观特征是沿一次结晶的晶界开裂,故又称结晶裂纹。

如纯奥氏体不锈钢,由于存在显着偏向性的粗大枝状晶,因此,焊缝金属的热裂纹倾向十分敏感。此外,粗大枝状晶对于抗晶间腐蚀也有倒霉影响,对于某些奥氏体不锈钢的焊缝金属,常希望含有5%~10%的铁素体,打乱柱状晶的偏向性,从而提高焊缝的抗腐蚀性能。(2)二次结晶形态对讨论性能的影响由于焊缝的化学身分、焊接工艺条件和热处置惩罚方式的差别,焊缝金属的二次结晶也各差别。

二次结晶组织直接影响着焊缝金属的性能。从强度看,马氏体比其他组织的强度高;贝氏体的强度介于马氏体和铁素体加珠光体组织之间;铁素体和奥氏体的强度则较低。

从塑性和韧性来看,奥氏体在温度下降时无显着的脆性转变现象,塑性和韧性较其他组织好;铁素体加珠光体组织次之;粒状贝氏体强度较低,但具有较好的韧性;下贝氏体具有较高的强度,又有良好的韧性;上贝氏体韧性最差;高碳马氏体硬而脆,险些没有什么韧性;而低碳马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相联合的特点。从抗裂性来看,铁素体加珠光体组织和奥氏体抗裂性较好,奥氏体加少数铁素体双相组织比单相奥氏体具有更好的抗热裂性能;贝氏体、贝氏体加马氏体则对冷裂纹的敏感性最大。此外,组织越细越匀称,其性能要比粗大而不匀称的组织好,低碳钢焊缝过热形成粗大的魏氏组织,将使塑性和韧性降低。

3.6焊缝组织的改善3.6.1一次结晶组织的改善具有同样化学身分的焊缝金属,由于结晶状态的差别,在性能上也会有很大差异。一般情况下,构件焊后就不再举行热处置惩罚,特别是一些大型结构,因此,应尽可能保证一次结晶后就获得良好的焊缝组织。在生产上用来改善一次结晶的方法许多,但归纳起来大要上由以下两类:(1)变质处置惩罚改善焊缝金属一次结晶的有效方法之一,就是向焊缝中添加某些合金元素,即所谓变质处置惩罚。

凭据目的和要求差别,可加入差别的合金元素,以提高焊缝金属的某些性能,特别是近年来接纳了微量合金元素,大幅度地提高了焊缝强度和韧性。从近年来的研究效果证明,通过焊条质料(焊条、焊丝、焊剂等)向熔池中加入细化晶粒的合金元素,如钼、钛、铌、铝、硼、氮、稀土等,可以使焊缝晶粒细化,改变结晶形态,即可提高强度和韧性,又可改善抗裂性能。

因此,在焊接生产中经常被接纳。近年来,海内许多单元研制的超低氢和低氢高韧性焊条已在生产上获得广泛应用。(2)振动结晶改善焊缝一次结晶组织的另一个方法就是振动结晶。

通过破坏正在发展的晶粒,从而获得细晶组织。熔池金属在凝固期间如不停受到一定频率的振荡作用,不仅可以使柱状晶全部或部门消除,而且另有利于夹杂物和气体的浮出,也有利于化学身分匀称漫衍。凭据振动的方式差别,可分为低频机械振动、高频超声振动和电磁振动等。

①低频机械振动。振动频率在每秒一万周次一下的属于低频振动。一般都接纳机械的方式实现(振动器加在焊丝上或工件上),振幅一般都在2mm以下。

这种振动的作用,所发生的能量可使熔池中发展的晶粒遭到机械的振动力而被打碎,同时也可使熔池金属发生强烈的搅拌作用,有利于气体和杂质的上浮和化学身分匀称,从而改善了焊缝金属的性能。②高频超声振动。

使用超声波发生器可获得每秒两万周次以上的振动频率,但振幅只有10-4mm。超声振动对改善熔池一次结晶,消除气孔、夹杂和结晶裂纹比低频机械振动更为有效。③电磁振动。这种方法是使用强磁场使熔池中的液态金属发生强烈的搅拌,使发展着的晶粒不停受到“冲洗”,造成剪应力。

这种作用一方面使晶粒细化,另一方面可以打乱结晶偏向改变结晶状态。3.6.2二次结晶组织的改善提高焊接性能的重要途径除了一次结晶组织外就是改善焊缝二次组织。生产上接纳的方法比力多,有的方法并不完全针对焊缝,而是改善了整个焊接讨论的性能。常用的方法主要有以下几种:(1)焊后热处置惩罚一些重要的焊接结构,一般都应举行焊后热处置惩罚,例如珠光体耐热钢的电站设备、电渣焊的厚板结构以及中碳调质钢制造的焊接构件,焊后都要经由差别形式的热处置惩罚(回火、正火或调质)。

应当指出,焊接热处置惩罚不仅改善了焊缝性能,同时也改善了整个焊接讨论的性能,是充实发挥焊接结构潜在性能的有效措施。但对大型结构和一些高压管道,无法举行整体焊后热处置惩罚。

例如,近年来对于大型球罐接纳内部加热、外部保温举行整体焊后热处置惩罚比力乐成,但对某些大型的庞大结构仍然难题。为此,常接纳局部热处置惩罚来取代整体热处置惩罚。

(2)多层焊接焊接相同厚度的钢板,接纳多层焊接可以提高焊缝金属的性能。这种方法一方面由于每层焊缝变小而改善了一次结晶的条件,另一方面,更重要的原因是后一层对前一层焊缝具有附加热处置惩罚的作用,从而改善了焊缝的二次组织。

(3)捶击焊道外貌锤击焊道外貌既能改善一次组织,也能改善二次组织,因为锤击可使前一层焊缝差别水平地晶粒破碎,使后层焊缝晶粒细化,这样逐层锤击焊缝就可以改善二次组织的性能,发生塑形变形而降低残余应力,从而提高焊缝金属的韧性。一般接纳风铲捶击,锤击圆角1.0mm~1.5mm为宜,锤痕深度为0.5mm~1.0mm,锤击的偏向及顺序应先中央后两侧,依次举行。(4)跟踪回火处置惩罚所谓跟踪回火,就是在每焊完一层后立刻用气焊火焰加热焊道外貌,温度控制在900°C~1000°C。如果手工电弧焊焊道的平均厚度约为3mm,则跟踪回火对前三层焊缝均有差别的热处置惩罚作用。

最上层焊缝相当于正火处置惩罚,对中层焊缝举行约为750°C左右的高温回火处置惩罚,对下层焊缝举行了600°C左右的回火处置惩罚。所以,接纳跟踪回火,每道焊缝在焊接历程中将经受两次正火处置惩罚和若干次回火处置惩罚,步进改善了焊缝的二次组织,同时也改善了整个焊接讨论的性能,因此焊接质量获得显著提高。4.焊接变形的概论船舶制作历程中,焊接是一个很是庞大的历程,影响变形的不行知因素有许多,所以要凭据实际情况来踩去相应的控制措施,以到达防止变形的目的。

4.1焊接变形的种类焊后发生的变形与残余应力一般同时存在,在低碳钢的焊接结构中,焊接变形对焊接结构产的影响一般大于残余应力。在实际的结构中,焊件结构形式、焊缝数量、焊缝漫衍、焊接顺序的多样性特点,造成焊接历程中发生的焊接变形是比力庞大的。焊接变形一般分为总体变形与局部变形两大类。

总体变形就是整个结构的尺寸或形状发生变化,通常以纵向及横向变形、弯曲变形和曲翘变形的形式泛起。局部变形以局部区域泛起角变形或海浪变形为主。

此外,又可以将焊接残余变形分为平面内变形宁静面外变形[5]。(1)横向变形(横向缩短)是指垂直于焊缝偏向发生的变形。对接讨论横向收缩主要是由母材的横向收缩所致。

母材在焊接加热历程中首先受热膨胀,当焊缝填料凝固时,母材金属由于温度的降低又一定会有一定水平的收缩,该收缩量就是对接讨论横向收缩的主要组成部门。(2)纵向变形(纵向缩短)是指焊缝及其四周变形区内,由于不匀称的受热引起的焊件沿平行于焊缝长度偏向土的变形。(3)回转变形是寸旨在焊接历程中,由于受热膨胀或冷却收缩引起的焊件局部在焊杯平面内转动,坡日间隙张开或闭合的现象。当从焊缝的一端向另一端逐步举行焊接时焊缝的未焊接部门要发生向外的移动,这就导致了回转变形的发生。

(4)角变形是由于横问收缩量在板厚偏向的不匀称漫衍,引起沿焊缝中心线发生的弯曲变形。(5)纵向弯曲变形是由焊缝纵向变形引起的,在通过焊缝中心线并与焊接垂直的平面内发生弯曲变形。(6)扭曲变形主要是由已发生的角变形沿焊缝长度偏向漫衍不匀称引起的。

(7)压曲变形是薄板焊接时,焊后残余压应力使板材压曲而形成的海浪变形。4.2焊接变形的影响因素焊接结构中发生的焊接变形是一个比力庞大的问题,涉及的因素许多,而且往往是各因素综互助用的效果。主要包罗以下几个方面的因素。

(1)焊接质料的性能。金属质料的物理性能对焊接变形有一定的影响,这种影响是质料自己特性引起的,与工艺因素无关。例如,对相同尺寸的结构、接纳同样的焊接工艺条件,铝合金与钢板的收缩量是差别的,其主要原因是质料的物理性能纷歧样;而且,金属的相变对变形也有影响。

(2)板厚度的影响。差别的板厚度,会导致结构的温度场差别,进而会影响到焊接应力、应变的漫衍,因此焊接的变形也会受到影响。(3)焊接工艺参数。焊接历程中,焊接工艺参数的差别会导致焊接热输入量差别,从而发生的焊接变形也差别。

(4)焊缝形式与焊缝漫衍的影响。实践证明,与双面V形坡口相比,单面V形坡口的对接讨论会发生更人的横向收缩变形。随着根部间隙的增人,横向收缩量也显着增加;若焊缝在结构中部署的差池称,焊缝漫衍麋集的趋于热输入量就比力人,该区域就会发生较大的变形。

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(5)焊接顺序与焊接装配的影响。焊接顺序或者装配工序的差别也会影响到整个构件的焊接热输入以及温度场的漫衍,进而导致应变场差别。4.3预防焊接变形的措施 4.3.1焊缝尺寸和形状的选择 焊缝尺寸直接关系到焊接事情量和焊接变形的巨细。焊缝尺寸大,不仅焊接量大,而且焊接变形也大。

所以在设计焊缝尺寸时,应该在保证焊接质量的前提下,根据构件的板厚来选取工艺上尽可能小的焊缝尺寸[6]。差别的焊缝坡口形式所需的焊缝金属相差很大,应该选用焊缝金属少的坡口形式,以有利于减小焊接变形。

船体焊缝的部署应和船体分段截面中性轴对称或靠近截面中性轴,制止焊接后发生扭曲和过大的弯曲变形,防止两焊缝夹角过小或者对接焊缝与角焊缝过近等,焊缝位置尽可能对称于中心轴。而且,这对于淘汰梁、柱等此类结构的挠曲变形有良好的效果。

4.3.2淘汰不须要的焊缝 船舶设计时,要优先接纳宽而长的钢板,尽可能的淘汰焊缝数量。在条件允许的情况下,通过接纳压型等加工手段提高构件的刚性和稳定性,来淘汰因接纳拼接或增加增强筋的焊接方式而发生的焊缝,进而淘汰焊接变形。船体分段的划分要思量到焊接时接纳种种工夹具和台架的可能性。

尽可能的在紧固条件下举行船体分段的焊接可以淘汰变形。4.3.3合理的装配法式 凭据实际操作情况,设计合理的焊接顺序,方式及焊接参数。由于焊接线能量直接影响焊接残余变形的巨细,因此可凭据焊接构件的结构特点依次划分选择CO2气体掩护焊、埋弧自动、手工电弧焊焊等。

4.4焊接缺陷的磨练焊缝缺陷的存在,严重影响着船体的强度和密闭性,因此使用差别方法对船舶焊缝举行磨练,是保证船体制作质量的主要措施。焊接质量的磨练方法,一般分无损磨练和破坏磨练两大类,接纳何种方法,主要凭据产物的技术要求和有关规范的划定[7]。(1)无损磨练方法常见的有外观检查、密性试验和无损探伤等。外观检查是一种常用的轻便质量磨练方法,能够发现焊缝外貌咬口、气孔、夹渣、焊接裂纹、弧坑、焊瘤以及焊缝的外形尺寸和形状不切合要求等外部缺陷。

密性试验是一种磨练船体致密性的试验方法。试验可凭据船体结构差别的部门,划分接纳灌水、充气、冲水、真空或煤油试验等方法。无损探伤分渗透磨练、磁粉探伤、超声波探伤和射线照相探伤。(2)破坏磨练方法用机械方法在焊接讨论(或焊缝)上截取一部门金属,加工陋习定的形状和尺寸,然后在专门的设备和仪器上举行破坏试验依据试验效果,可以相识焊接讨论性能及内部缺陷情况,判断焊接工艺正确与否。

经磨练,船体结构焊缝凌驾质量允许限值时,应首先查明发生缺陷的原因,确定缺陷在工件上的部位。在确认允许修补时,再按划定对焊缝举行修正。5.船体结构焊接的工艺5.1船体结构焊接工艺的总则(1)要求施工者严格根据《焊接规格表》举行施工[8];(2)船体艏艉外板的对接缝(非自动焊拼板部门)应先焊横向焊缝,后焊纵向焊缝;(3)在制作历程中,先焊对接焊缝,后焊角焊缝;(4)整体制作部门和箱体分段等应从结构的中央向左右和前后逐格对称的举行焊接,由双数焊工对称施焊;(5)凡凌驾1m以上的收缩变形量大的长焊缝,应接纳分段退焊法或分中分段退焊举行焊接缝;(6)在焊接历程中,先焊收缩变形量大的焊缝,再焊变形量小的焊缝;(7)边箱分段、内底分段、甲板分段、艏艉分段分层制作,在合拢口双方应留出200~300mm的外板缝暂不接焊,以利合拢时装配对接,且肋骨、舱壁及平台板等结构靠近合拢口一边的角焊缝也暂不焊接,等合拢缝焊完后再焊;(8)靠舷侧的内底边板与纵骨、底外板与纵骨至少要留一条纵骨暂不焊接,制止自由边海浪变形太大,倒霉于边箱合拢;(9)二层底分段艏艉分段大合拢,边箱分段合拢的对接缝要用低氢型(碱性)焊条或用相同级此外711、712的CO2焊丝对称焊接,一次性一连焊完;(10)构件、分段、分片等部件各自完工后要自检、互检、报检,把缺陷修补完毕,把及格品送下一道工序组装,没有拿到及格单的部件不能放到下一道工序组装。5.2焊接工艺的要求5.2.1焊接质料的要求(1)船上使用的焊接质料必须具备相应船级社认可证书,使用前必须是经磨练及格的产物。

如果焊条受潮则必须经烘干后方能使用:酸性焊条烘干温度为150°C×1h;碱性焊条烘干温度为350°C×2h。使用碱性焊条施焊时,焊条必须放于100~150°C保温筒中保温,不能露天放置,按需取用[9]。(2)点焊、补焊所使用的焊材要与原焊缝所用的焊接质料一致,吊环焊接必须使用低氢型(碱性)焊材。

(3)使用CO2气体掩护焊时,气体纯度应到达99.5%以上,使用前应举行放水处置惩罚,气瓶余压保持在10kgf/cm2以上,气体流量在12~18L/min之间。气瓶余压降至10kgf/cm2时,要更换气瓶。(4)埋弧自动焊的焊剂使用前必须经由200~250°C×1h烘干后方可使用;焊丝必须是洁净无杂物、油污、无锈的及格品。

5.2.2焊前预热要求(1)施焊前必须接纳预热措施的焊接(预热温度凭据板厚确定一般150°C左右)(1)铸钢(锻钢)之间及铸钢(锻钢)与其它结构钢间的焊接。(2)气温低于5°C时。

(3)当工件刚性过大时。(4)质料碳当量大于0.41%时。

(5)上述各项点焊与补焊也同样要求预热。5.2.3预热与层间温度(1)预热规模至少为坡口两侧100mm(注意加热规模应保证不会使用周围板发生较大变形)加热应使整个加热区域到达预热温度,而不是局部。(2)铸钢件焊接应注意焊层间温度不能凌驾250°C,不低于预热温度。

(3)焊后和热处置惩罚竣事后立刻用石棉保温质料笼罩缓冷。5.2.4焊后热处置惩罚(1)局部去应力热处置惩罚温度规模为550~600°C,在此温度规模内保温时间为1~2分钟/每1mm厚,但不凌驾3小时。(2)加热与冷却速度要求缓慢(工件温度在300°C以上特别注意监控)。5.3 焊接节点应用要求5.3.1板厚差削过渡边的要求当单边板厚差d>4mm时,要举行板厚削斜处置惩罚。

削斜长度L≥10d。如图5.1所示:图5.1板厚差削过渡边示意图Figure 5.1Thickness difference of transition edge map过渡边焊后要打磨平滑以保证应力平滑过渡。

5.3.2焊缝最少间距要求(1)对接焊缝之间的平行间距d≥300mm。(2)角接焊缝或角接焊缝与对接焊缝之间间距d≥30+3t(t为板厚)。(3)同一平面内焊缝与人孔、气孔等开孔之间间距d≥30mm。(4)割换板宽度L≥300mm。

(5)管子纵向焊缝至少错开50mm(弧长)。5.4拼板焊接要求所有拼板的对接焊缝必须平直,无锈无氧化皮及杂物,焊缝外貌双方20mm应清洁无任何杂物,拼缝间隙0~1.5mm(定位焊应只管少,点焊要小),每一条焊缝施焊前应装上与原板等厚的≥100×100mm规格的引弧板和接弧板方可施第一道焊,详细操作规程按《焊接工艺认可评定》执行。反身二道施焊前,必须用砂轮机把氧化皮等杂物打磨洁净(焊道内及双方20mm规模)方可施焊。

5.5工艺要求(1)焊接坡口型式及加工尺寸应按Q/SWS 40-001.2-2003《船体结构焊接与坡口型式选用》划定举行。安装精度应切合Q/SWS 60-001.2-2003《船舶制作质量尺度制作精度》要求。(2)焊前,焊工必须对焊接坡口及坡口两侧各宽20mm规模内,角焊缝在焊接宽度偏向两侧各宽20mm内,清除氧化物,水分,油污等。(3)当焊缝清理后未能实时焊接并因气候或其他原因影响而积水,受潮、生锈时,在焊接前应重新清理。

(4)定位焊所用焊材应与正常焊接所用焊材相一致,定位焊中不允许有裂纹、气孔、夹渣存在、当定位焊中有焊接缺陷存在时,在施焊前,必须予以剔除重新定位焊接。一般强度钢的定位焊长度为30mm以上;高强度钢的定位焊长度不小于50mm。(5)施焊规范和要求,应严格按工艺规范要求执行。

(6)当焊接接纳多道或多层焊时,焊工在每一焊道焊后须清除焊渣与飞溅,每焊道的讨论应相互错开至少(30~50)mm。(7)当焊接情况温度低于-5°C施焊一般强度钢的船体结构(船体外板和甲板等)和情况温度低于0°C施焊高强度钢时,均需举行预热,预热温度一般大于80°C左右。对有特殊要求的钢种或大厚板(t≥50mm)的构件,焊接时应体例焊接专用工艺,并严格按要求执行。(8)当接纳自动埋弧焊焊接时,焊缝起始端与末了(自由端)必须安装引、熄弧板。

其巨细尺寸为(150×150)mm,厚度与焊件相同。当接纳单面焊时,引、熄弧板应按特殊要求选用。(9)当接纳手工电弧焊或CO2自动、半自动焊时,焊缝起始端与末了必须安装引、熄弧板。其巨细尺寸为(100×100)mm,厚度应切合表5.1要求(10)船体分段在焊接中,分段两头的纵向构件应留有300mm长度的距离暂不焊接。

待分段与分段合拢后再举行焊接。(11)在拼板上安装构件时,由于拼板焊缝余高的存在而影响构件与拼板的安装精密,在构件安装前,应对构件与板缝交接处的板缝余高批平,长度应不小于构架板厚。

随后安装构件,或将跨过对接焊缝的构件腹板边缘开通焊孔,以使构件与板材安装精密,保证焊接质量。当该处接纳单面角焊或中断焊时,则在构件与板缝的交接处接纳双面焊接,焊缝长度大于75mm。(12)焊缝末了收弧处应填满弧坑,通焊孔或止漏孔应具有良好的包角。

(13)合金钢的焊接则按其专用工艺执行。5.6工艺历程船体焊接顺序的原则[7]①应思量起始焊接时,不能对其他焊接形成强大的刚性约束。

②每条焊缝焊接时,只管保持其一端能自由收缩。③当接纳手工焊接,焊缝长度>2000mm时,应接纳分中逐步退焊法焊接。

④分段构架焊接,焊工应成双数由中间向四周疏散焊接。5.6.1板材的拼装(1)T型材的拼装只管接纳CO2焊,用CO2气体掩护焊专用焊丝(CO2气体纯度不低于99.5%)。先焊面板和腹板的对接焊缝,然后将其横倒于平台上,再焊接角焊缝。

纵向两头留出长约300mm的接缝暂缓焊接,待合拢装配时面板和腹板对接讨论焊好后再施焊[10]。(2)肋骨框架拼装只管接纳CO2气体掩护焊(CO2气体纯度不低于99.5%),焊接质料用ZQ.YJ501-1或KFX-712C(Φ1.2)等。施焊前,框架应平正地放置在平台上,并作增强羁绊,以防止其变形,焊接时,应按先焊中间部门、再焊两头的顺序举行。

(3)板材拼接接纳双面埋弧自动焊,焊接质料用H08MnA或H10Mn2(Φ4.8),焊剂SJ101。板材的拼接事情在拼板平台上举行,用埋弧自动焊焊接,在对接讨论两头须加装引弧和熄弧板。一面焊完后,翻身用碳刨清根再焊另一面。

若板列上既有端接缝,又有边接缝,应先焊端接缝,后焊边接缝的顺序举行。为保证焊缝质量,应严格控制对接讨论的间隙,选用合适的焊接规范。5.6.2型材与板材的拼装只管接纳CO2气体掩护焊,接纳的焊接质料是ZQ.YJ501-1或KFX-712C(Φ1.2)等,(CO2气体纯度不低于99.5%)。

(1)纵向隔舱壁: 隔舱板拼板按板列对接缝的焊接顺序举行,型材与板材的角接焊可接纳间跳法施焊,以淘汰焊接变形。(2)横向隔舱壁:横向隔舱壁的对接缝焊接顺序同拼板顺序。板材与型材的角接焊缝由双数焊工从船体中心线向左右两舷对称地焊接。(3)其它形式的板材与型材的拼装与(1)(2)类同。

5.6.3分段的焊接工艺(1)内底板、甲板板、纵舱壁、斜板等较大规格板材的拼板焊缝:接纳双面埋弧自焊焊接质料用焊丝H08MnA/H10Mn2(φ4.8),焊剂SJ101等[10]。(2)外板接缝:平直部门的外板拼接缝, 接纳双面埋弧自动焊。非平直部门的外板接缝,除接纳手工电弧焊(焊接质料用碱性焊条如E5015/ CJ507等,酸性焊条如E4303或 J422等)举行焊接外,有条件的只管接纳二氧化碳衬垫焊。(3)平面纵、横舱壁拼板焊缝;槽型舱壁的垂向焊缝: 接纳双面埋弧自焊。

(4)内底板、纵舱板、甲板板、外板平直部门、斜板、横舱壁等拼板工艺法式:开坡口(>12mm板)→拼板→埋弧焊→增强→翻身→碳刨→埋弧焊→定位。(5)角焊缝应只管接纳CO2气体掩护焊,淘汰手工电弧焊,焊接质料用ZQ.YJ501-1或KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%)。(6)外板与铸钢件的对接:接纳手工电弧焊或CO2气体掩护焊举行焊接,反面无法施焊的部位接纳垫板焊。5.6.4组装合拢(1)内底板的焊接:接纳CO2衬垫焊打底,埋弧自动焊盖面外板的焊接:接纳CO2衬垫焊或手工衬垫电弧焊。

(2)内底、外底纵骨的焊接:接纳手工焊或CO2气体掩护焊桁材的焊接:接纳CO2气体掩护焊焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,掩护气体 CO2气体(纯度不低于99.5%),衬垫:JN系列。5.6.5大合拢(1)外板对接缝:平行中体垂直部门接纳CO2衬垫焊或气电垂直焊,舭部转圆处接纳手工电弧焊,底部接纳单面CO2衬垫焊,横向焊缝接纳单面CO2衬垫焊非平行中体部门,有条件的只管接纳单面CO2衬垫焊[11]。

(2)纵舱壁对接缝:接纳CO2衬垫焊,焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%)。(3)内底板对接缝: 接纳单面CO2衬垫焊打底,再用埋弧自动焊盖面,焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%), 衬垫: JN系列。焊丝H08MnA/H10Mn2, 焊剂SJ101等。

(4)主甲板对接缝: 接纳单面CO2衬垫焊打底,再用埋弧自动焊盖面,焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%)。焊丝H08MnA/H10Mn2,焊剂SJ101等。

(5)球扁钢对接: 接纳单面CO2衬垫焊,焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%)。(6)顶/底边舱斜板对接: 接纳单面CO2衬垫焊,焊接质料用焊丝ZQ.YJ501-1、KFX-712C(φ1.2)等,CO2气体(纯度不低于99.5%)。

(7)底边舱斜板与内底板的焊接: 接纳CO2气体掩护焊,接纳的焊接质料是ZQ.YJ501-1或KFX-712C(Φ1.2)等,(CO2气体纯度不低于99.5%)。(8)横舱壁与内底板的角接缝:接纳CO2气体掩护焊,接纳的焊接质料是ZQ.YJ501-1或KFX-712C(Φ1.2)等,(CO2气体纯度不低于99.5%)。(9)纵骨、桁材对接:接纳手工焊或CO2焊,接纳的焊接质料是ZQ.YJ501-1或KFX-712C(Φ1.2)等,(CO2气体纯度不低于99.5%)。

(10)所有角焊缝应只管接纳CO2焊,淘汰使用手工电弧焊。图5.2船台合拢示意图Figure 5.2 schematic collapsed berth5.6.6焊接顺序举例(1)长方形或圆形工艺孔封板焊接顺序,见图5.3。图5.3长方形或圆形工艺孔封板焊接顺序Figure 5.3Process rectangular or circular hole sealing plate welding sequence(2)拼板焊接顺序,见图5.4。图5.4拼板焊接顺序[12]Figure5.4 puzzle welding sequence(3)总段环缝焊接顺序,见图5.5。

图5.5总段环缝焊接顺序Figure 5.5 Total segment girth weld sequence(4)分段焊接顺序,见图5.6先焊外板与外板之间的拼板焊缝,然后焊构架之间的对接焊缝,再焊构架与构架间的角焊缝,最后焊构架与外板之间的角焊缝。图5.6分段焊接顺序Figure 5.6segment welding sequence5.7提高焊接效率的手段生产效率高就要提高生产效率,就得提高焊接熔敷效率,如接纳多丝焊、垂直气电焊、搅拌摩擦焊等[13]。

不管接纳何种焊接方法,首先针对提高效率要接纳适合其生产的焊丝以及为其能够提供实现此种焊接方法的焊接设备。(1)焊材要实现高能率化、高效率化,需通过焊接质料自身的革新和开发来到达高能率化和高效率化。

(2)埋弧焊,最初接纳单丝埋弧焊,对生产效率的提高也有很大作用。要实现双丝或三丝埋弧焊,就要对焊机举行革新,以适应其生产。

不光对焊机举行革新,埋弧焊需要特定的场所举行作业,因为最初它只是在平面拼板的时候使用,由于它绿色、环保,因此被大型工业生产企业广泛推广和应用。(3)埋弧焊的革新对工艺也提出了更高的要求,要有正确的工艺方法,还要有专业的操作者举行操作。(4)船舶生产中主要应用药芯CO2气体掩护焊,要求焊丝要有一定的韧性,强度,焊后的药皮容易清理。

它的焊接设备较普遍,实芯和药芯焊丝的设备可以通用。不外药芯CO2气体掩护焊比实芯CO2气体掩护焊在船舶焊接中更有优势,它有药皮掩护,飞溅小,容易清理,焊缝外貌成形较好。6.船体焊接工艺实例分析6.1 A36钢的化学身分及力学性能高强度船体结构用钢按其最小屈服点应力划分强度级别,每一强度级别又按其打击韧性差别分为A、D、E、F共4个级别。A36钢的化学身分见表6.1,其力学性能见表6.2[14]。

表6.1 A36高强度船体结构用钢的化学成份Table 6.1 A36 high-strength hull structural steel chemical compositionCSiMnPSCuVCrNi≤0.18≤0.500.90~0.160.0350.035≤0.350.50~0.10≤0.20≤0.40表6.2 A36高强度船体结构用钢的机械性能Table 6.2 A36 mechanical properties of high strength hull structural steel抗拉强度δb(MPa)屈服强度δa(MPa)延伸率(%)打击值AkV(20℃)J490~62035521≥476.2A36钢的焊接措施凭据国际焊接学会的碳当量盘算公式Ceq=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]%,盘算获得Ceq≈0.56%。按通例,当Ceq=0.40%~0.60%时,钢的淬硬倾向增加,属于有淬硬倾向的钢,其焊接性变差,要获得满足的焊缝,必须接纳以下措施:(1)接纳线能量集中的焊接热源;(2)选择合理的焊接质料;(3)选择合理的焊接工艺参数[11]。6.3焊接工艺简直定6.3.1焊接方法由于本工程用钢板厚度均在15毫米以上,决议接纳CO2气体掩护焊,其焊接效率较手工电弧焊要提高50%以上,同时还具有电弧热量集中、焊接变形小等特点[15]。

6.3.2焊接质料A36高强度船体结构用钢含碳量较低。属于低碳钢类,从焊接理论上分析,焊接讨论匹配焊接质料的一般原则是“等性能”(即焊材与母材等强度、等韧性、等耐蚀性等),以防止焊接讨论过早发生破坏。因此,焊接质料的选择可以凭据其抗拉强度品级来举行选择,选用熔敷金属强度较高、打击韧性较好的焊丝。

本工艺接纳的是天泰焊材有限公司生产的TwE-711焊丝(直径1.2mm),该焊丝经中国船级社工厂认可级别为3YSHl0,其熔敷金属化学成份和力学性能见表6.3。表6.3TWE-711药芯焊丝的熔敷金属的化学身分(%)及机械性能Chemical Composition of Deposited metal 711 6.3TWE a flux cored wire (%) and mechanical propertiesCSiMnPS抗拉强度(MPa)延伸率(%)打击值J(-18°C)屈服强度(MPa)0.060.421.300.0200.0100.50~0.10≤0.20≤0.40≤0.35结论在现代造船业中,焊接技术己经成为船舶制作中最为关键的环节之一。

它不仅对船舶的制作质量有很大的影响,而且对提高生产效率、降低成本、缩短造船周期都有着很大的作用。焊接讨论的质量优劣,将直接影响到产物结构的宁静性。

因此,对焊接讨论举行须要的磨练,是保证焊接质量的重要措施。在保证产物具有良好质量的基础上求数量,这样才气更好的制作船舶精品。

焊接技术的生长趋势主要体现在以下几个方面:(1)进一步提高造船焊接机械化、自动化水平。研究应用CO2气体掩护自动立角焊、气掩护横向自动焊、埋弧自动角焊、等离子焊、激光焊等高效率和高能束焊接技术,进一步提高造船焊接效率;(2)加大造船焊接设备的更新力度,实现焊接设备节能化、高效化;(3)研究开发焊接新技术,适应新船型开发的需要;(4)研究探索焊接机械手和焊接机械人的应用问题,为未来实现更高条理的集成制造模式和智能制造模式做技术准备。致谢本文是在老师的悉心指导下完成的。经由不懈的努力,我终于完成了《船体结构的焊接工艺》的论文。

从开始选定论文题目到系统的实现,再到论文的完成,每走一步对我来说都是新的实验和挑战,这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在此期间,我学到了许多知识,也有许多感受。我通过查阅相关资料和书籍,让自己模糊的观点逐渐的清晰,每一步革新都是我学习的收获。

老师多次询问论文历程,并为我指点明津,资助我开拓思路,经心点拨,热忱勉励。老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神,不仅授我以文,而且教我做人,给以终生受益无穷之道。

本文主要先容了船体焊接工艺的原则,船体的结构,船体的磨练,改善焊接讨论性能和提高焊接效率的手段,以及船体焊接历程中的变形、缺陷和相应的解决措施。并用实例分析了船体结构的焊接工艺。我们必须对焊接中可能发生的缺陷有一个全面认识,只有尽早发现缺陷并控制好,才气保证船上焊缝到达设计和使用要求,以确保航行宁静。

在此,我要特别谢谢老师,是她在我结业的最后关头,给了我庞大的勉励和资助,她认真卖力的事情态度和严谨的治学态度让我受益匪浅。我论文的完成,离不开她的耐心领导和资助,对老师的感谢是无法用语言表达的。参考文献[1]刘向东.船体结构与强度设计.人民交通出书社,2006.12.[2]王鸿斌.船舶焊接工艺. 人民交通出书社, 2006.8(2007.2重印): 15-20.[3]贺文雄, 张洪涛, 周利.焊接工艺及应用.国防工业出书社, 2010.11: 64-71.[4] 李绍成,梁协铭.焊接技术及质量磨练.东南大学出书社, 2000.[5]陈祝年.焊接工程师手册(第2版)[M].北京:机械工业出书社, 2010.[6]郑学媛.船舶焊接工艺(第1版).北京:人民交通出书社,1980.[7] 陈倩清.船舶焊接工艺学.哈尔滨: 哈尔滨工程大学出书社,2005: 172-176.[8] 忻鼎乾, 芮树祥.船舶焊接工工艺学.哈尔滨: 哈尔滨工程大学出书社, 2006: 350-353.[9]Jong-SeokLee,Joun-Sung Park,Sun-Chul Huh. Study about welding residual stress analysis by using ANSYS on EH36 steel[A].Proceedings of the 6th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing[C]. 2010.[10]李志祥.LI Zhi-Xiang. 船用D36钢焊接工艺[J]. 南通航运职业技术学院学报2007(2).[11]丁敏, 唐新华, 张培磊, 芦凤桂, 梅崯玺. 5%Ni船舶用钢及其焊接性[J]. 焊接2010(12).[12] Osgood C. E, Tannenbaum P H,Suci G J.The measurement of meaning[M].Urbana: University of Illinois Press.1957.[13]黄增忠.船体EH36高强度钢焊接工艺认可试验[J]. 科技与企业, 2007,30(2).[14]王颖. 船舶制造中高效焊接的应用现状[J]. 金属加工(热加工) 2013(22).[15]邹家生,严铿,顾晓波. 船舶焊接技术的现状及生长[J]. 江苏船舶2008,25(1).。


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