馬春梅， 李 豹， 鄭小慧， 毛文全， 江澤新

(廣船國際有限公司， 廣東 廣州 511462)

CM節(jié)點埋弧橫焊試驗及應(yīng)用

馬春梅， 李 豹， 鄭小慧， 毛文全， 江澤新

(廣船國際有限公司， 廣東 廣州 511462)

講述采用埋弧橫焊方式焊接船體CM(Construction Monitoring)節(jié)點。使用不同直徑的埋弧焊絲進(jìn)行試驗，從工藝性能及力學(xué)性能方面進(jìn)行討論。結(jié)果表明，采用Φ4.0 mm的焊絲進(jìn)行埋弧焊，工藝性能較好，力學(xué)性能亦能滿足船級社LR和DNV規(guī)范要求。將埋弧焊方法與傳統(tǒng)半自動CO2氣體保護焊焊接方法進(jìn)行應(yīng)用對比得知，埋弧焊能夠有效提高焊接質(zhì)量及綜合工作效率。

CM節(jié)點；埋弧焊；質(zhì)量；工作效率

0 前 言

船舶在航運和裝載時，局部結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而產(chǎn)生的應(yīng)力必須得到有效地傳遞和釋放，因此該關(guān)鍵區(qū)域的結(jié)構(gòu)節(jié)點必須得到嚴(yán)格監(jiān)控，此種節(jié)點即為CM(Construction Monitoring)節(jié)點。在船舶建造過程中，存在著如壁墩分段斜板與底部分段平臺板形成的CM節(jié)點、舭部分段內(nèi)殼斜板與底部分段平臺板形成的CM節(jié)點，對這些CM節(jié)點的焊接控制有嚴(yán)格的要求，不僅要求全熔透且100 %探傷合格，而且必須將整條焊縫打磨光亮。目前CM節(jié)點焊接基本上采用傳統(tǒng)的半自動CO2焊接方法，對焊工的焊接技能要求較高，但焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定、工作效率較低。針對該問題，特開展使用埋弧焊方法對CM節(jié)點進(jìn)行試驗和應(yīng)用。

1 初步焊接工藝試驗

1.1 試驗材料及坡口形式選擇

根據(jù)船體接頭CM節(jié)點的布置情況，初步試驗采取的坡口形式如圖1所示，焊接位置為橫焊位置。

1.2 試驗參數(shù)

對上述坡口采用CO2焊接與埋弧焊組合方法進(jìn)行試驗，第1面采用半自動CO2焊接方法，第2面反刨清根后采用埋弧焊方法焊接。埋弧焊分別采用Φ3.2 mm，Φ4.0 mm，Φ5.0 mm的埋弧焊絲進(jìn)行焊接試驗，其試驗參數(shù)如表1所示。經(jīng)試驗得知，這3種直徑規(guī)格的焊絲焊縫成形差別較小。Φ3.2 mm的焊絲熔敷量比較少，焊道相應(yīng)較多，焊接效率低；Φ5.0 mm焊絲挺度較大，送絲不流暢，操作性不好；相比之下，Φ4.0 mm焊絲工藝性能比較理想，效率高，后續(xù)采用Φ4.0 mm焊絲進(jìn)行工藝評定。

圖1 試驗坡口節(jié)點圖

表1 不同規(guī)格焊絲焊接參數(shù)

2 焊接工藝評定

2.1 評定方案

工藝評定采用的坡口角度為45°，坡口節(jié)點如圖1所示，材質(zhì)為EH 36，2塊板厚度為25 mm。埋弧焊焊材采用焊絲H-14配焊劑S-707T。

焊接完成后進(jìn)行100%探傷、焊縫及熱影響區(qū)的沖擊性能、全焊縫圓棒拉伸、硬度試驗和宏觀金相等檢測。

2.2 試驗參數(shù)

對CM節(jié)點采用半自動CO2焊接與埋弧焊組合方法進(jìn)行焊接，第1面采用CO2焊接方法，第2面反刨清根后采用埋弧焊方法焊接，并適當(dāng)提高焊接電流。相關(guān)埋弧焊焊接參數(shù)如表2所示。

表2 埋弧焊焊接參數(shù)

2.3 探傷及力學(xué)性能試驗

(1) 沖擊試驗。經(jīng)100%探傷合格后，對焊接接頭、焊縫中心、熔合線及熔合線+2進(jìn)行-20℃沖擊性能試驗，得到試驗結(jié)果如表3所示。從表3中可以得知，焊縫中心、熔合線、熔合線+2平均沖擊值分別為125.2 J，192 J，255.3 J，滿足最低值34J的沖擊要求標(biāo)準(zhǔn)。

表3 焊接接頭沖擊韌性

(2) 焊縫拉伸試驗。進(jìn)行一個全焊縫圓棒拉伸試驗，得到數(shù)據(jù)如表4所示。從表4中可知：屈服強度為479 MPa，滿足最低375 MPa的規(guī)范要求；抗拉強度為580 MPa，滿足490～660 MPa的規(guī)范要求；斷后伸長率為30.5%，滿足最低22%的規(guī)范要求。

表4 全焊透拉伸試驗

(3) 硬度試驗。根據(jù)圖2進(jìn)行維氏硬度試驗，得到試驗數(shù)據(jù)如表5所示。從表5中可知，維氏硬度最大值為222，滿足最大值不超過350的要求。

圖2 硬度試驗示例

表5 HV10硬度試驗結(jié)果

(4) 宏觀金相試驗。對焊縫接頭進(jìn)行宏觀焊接缺陷檢查，未發(fā)現(xiàn)有肉眼明顯可見的焊接缺陷，如圖3所示。

圖3 宏觀焊接缺陷檢查

3 現(xiàn)場應(yīng)用

將埋弧焊橫焊焊接CM節(jié)點的方法在實船應(yīng)用后，經(jīng)對比發(fā)現(xiàn)相對于半自動CO2氣體保護焊，焊接道數(shù)減少了1/2，施工準(zhǔn)備、焊接、焊后返修打磨等總共所需施工工時降低了40%，整體效率得到提高。

在質(zhì)量上，埋弧焊橫焊方法斷弧點少，整體焊縫均勻，表面成形美觀，且打底熔深大，極大地避免了打底未熔合，且經(jīng)過表面探傷，基本未發(fā)現(xiàn)點狀及線狀缺陷，避免了半自動CO2氣體保護焊焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性，有力地保證了CM節(jié)點焊縫在后續(xù)船舶運營中的質(zhì)量可靠性。

4 結(jié)束語

通過采用不同直徑規(guī)格的埋弧焊絲進(jìn)行CM節(jié)點埋弧焊試驗，根據(jù)工藝性能及力學(xué)性能要求選擇合適規(guī)格的焊絲進(jìn)行工藝評定及現(xiàn)場應(yīng)用，得出以下結(jié)論。

(1) 對CM節(jié)點采用埋弧焊方法進(jìn)行焊接時，使用Φ4.0 mm的埋弧焊絲在取得良好工藝性能的同時，能滿足船級社的相關(guān)力學(xué)性能規(guī)范要求。

(2) 對CM節(jié)點采用埋弧焊方法焊接，相對于傳統(tǒng)的半自動CO2焊接方法，在焊接質(zhì)量穩(wěn)定提高的同時有效地提高綜合工作效率。

[1] 閻焱，錢振華，李美娟，等.船舶建造關(guān)鍵區(qū)域結(jié)構(gòu)節(jié)點精度控制中的卡板設(shè)計和應(yīng)用[J].船海工程，2015，44(2)：1-5.

TestandApplicationofHorizontalPositionSAWWeldingonCMNode

MA Chunmei， LI Bao, ZHENG Xiaohui, MAO Wenquan, JIANG Zexin

(Guangzhou Shipyard International Co., Ltd., Guangzhou 511462, Guangdong, China)

The Submerge Arc Welding(SAW) on CM node is described. The test of SAW with different diameters is carried out, and the technological and mechanical properties are discussed. The results show that the SAW with the diameter of 4.0 mm not only gets good processing properties but also meets the mechanical properties requirement of classification society LR and DNV. The SAW procedure is compared with FCAW procedure, which shows that the SAW procedure can improve the welding quality and working efficiency.

CM node; Submerge Arc Welding(SAW); quality; work efficiency

廣州市科技計劃項目：極地凝析油船船體關(guān)鍵焊接技術(shù)研究(編號：201604046026)

馬春梅(1993-)，女，助理工程師，主要從事焊接專業(yè)工作

1000-3878(2017)06-0088-03

U671

A

造船技術(shù)

2017年(總第335期～340期)總索引

技術(shù)與經(jīng)濟發(fā)展綜述

船用LNG雙燃料發(fā)動機的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

(1-1)

現(xiàn)代水面無人艇技術(shù)

(2-1)

船舶功能性總段建造技術(shù)

(2-7)

船舶區(qū)域化建造技術(shù)關(guān)鍵問題分析

(2-10)

深化托盤設(shè)計 發(fā)揮托盤管理

(2-12)

破冰船技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

(3-1)

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶建造技術(shù)評價模型及仿真

(3-5)

船舶智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

(3-8)

超長混凝土結(jié)構(gòu)在船塢工程中的應(yīng)用

(3-15)

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(3-20)

基于二維碼自動識別的海工設(shè)備調(diào)試管理技術(shù)

(4-1)

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(5-1)

基于任務(wù)包的造船生產(chǎn)資源配置

(5-6)

精度造船管理系統(tǒng)的應(yīng)用

(5-12)

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(5-16)

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(5-18)

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(6-1)

構(gòu)建工法創(chuàng)新體系對建設(shè)智慧船廠的促進(jìn)作用

(6-6)

航跡控制系統(tǒng)中的精度控制方法驗證

(6-13)

電力推進(jìn)應(yīng)用于我國漁船的適用性分析

(6-19)

研究與設(shè)計

風(fēng)帆陣列氣動干擾特性數(shù)值分析

(1-6)

船用隔振結(jié)構(gòu)的實驗室振動響應(yīng)模擬試驗系統(tǒng)設(shè)計

(1-12)

基于有限元法的全回轉(zhuǎn)吊艙殼體結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化

(1-18)

基于穩(wěn)健最小二乘圓擬合的耐壓殼體初撓度測量方法

(1-23)

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(1-27)

螺旋槳基本設(shè)計與圖譜應(yīng)用

(1-34)

基于子模型細(xì)化分析的VLCC底邊艙上折角半檔肘板選型

(2-16)

基于RecurDyn船用低速柴油機正時鏈傳動的仿真與分析

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(3-24)

基于ANSYS/LS-DYNA的船冰碰撞數(shù)值分析

(3-30)

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(3-34)

斜平面姿態(tài)角的計算和測量

(3-39)

帶限位器的隔振系統(tǒng)抗沖擊性能分析

(4-5)

基于NSGA-Ⅱ的長江過閘散貨船船型論證

(4-9)

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(4-14)

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(4-18)

應(yīng)用于船舶型材套料的遺傳算法關(guān)鍵技術(shù)

(4-24)

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(4-28)

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(4-35)

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(5-29)

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(5-33)

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(3-48)

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(3-54)

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27 500 m3LNG 船電站管理系統(tǒng)

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厚板止裂鋼EH47BCA焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)

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船舶曲面板列焊接自動化

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(2-84)

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LNG船舶用因瓦合金可焊性試驗法

(4-79)

主板切割誤差補償優(yōu)化及運用

(5-76)

超大型液化氣船用09Mn2VDG低溫鋼管單面焊雙面成型焊接工藝

(6-65)

船體標(biāo)記焊接機器人應(yīng)用

(6-68)

克令吊筒體與基座焊接工藝

(6-73)

涂裝與防腐

基于FLUENT的冷噴涂Laval噴嘴優(yōu)化設(shè)計

(5-80)

基于三維模型的涂裝生產(chǎn)管理信息完整性設(shè)計技術(shù)

(5-85)

數(shù)字化與信息技術(shù)

船體零件工藝信息可視化校驗方法

(1-71)

管子加工車間工藝設(shè)計軟件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

(1-77)

基于NAPA二次開發(fā)的船舶破損控制文件編制

(1-83)

AutoCAD .NET API在機械零件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計中的應(yīng)用

(1-89)

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(2-87)

面向船舶間無線激光通信的激光束位置穩(wěn)定技術(shù)

(3-81)

基于SEA的沿海高速客船聲振預(yù)報與控制

(3-88)

基于B4A平臺的造船測量APP開發(fā)與應(yīng)用

(4-82)

基于Tribon系統(tǒng)的船體剖面生成程序開發(fā)

(4-87)

船用吊艇架的數(shù)字化設(shè)計制造及仿真

(6-78)

造船企業(yè)能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計

(6-82)

試驗與檢驗

超聲波無損檢測檢查法在TMCP板中的實際應(yīng)用

(5-90)

CM節(jié)點埋弧橫焊試驗及應(yīng)用

(6-88)

2017年總目次

(6-91)