一种船体结构用钢平角接焊接方法

摘要

一种船体结构用钢平角接焊接方法，属于船体结构用钢的焊接方法，解决现有船体结构用钢平角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题。本发明包括形成坡口步骤、预热步骤、正面焊接步骤、正面焊后处理步骤、背面清根步骤、背面焊接步骤和背面焊后处理步骤。本发明易于加工，有效减小焊接变形，顺利实现了船体结构用钢平角接焊接，通过了焊接性试验、焊接工艺评定，可以提高劳动效率、节省焊接材料、电能和工时，降低生产成本、减少船舶建造周期，填补了国内船体结构用钢平角接焊接的空白。

权利要求

1.一种船体结构用钢平角接焊接方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)形成坡口步骤：在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根δ/3±2mm，其中工件板厚δ≥30mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为50°～55°；

(2)预热步骤：将待焊接的工件和基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为

50°～55°，角接坡口间隙0mm～1mm；然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃开始施焊；

(3)正面焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的斜面坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

(4)正面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则转步骤(5)，否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，再进行步骤(5)；

(5)背面清根步骤：先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根，形成圆弧形坡口；然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃，进行步骤(6)；

(6)背面焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的圆弧形坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

(7)背面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则结束；否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，结束。

2.如权利要求1所述的船体结构用钢平角接焊接方法，其特征在于：

所述正面焊接及背面焊接步骤中，采用φ4.0mm焊条，焊接电流165A～175A，电弧电压

23V～25V，焊接速度10cm/min～18cm/min。

3.如权利要求1或2所述的船体结构用钢平角接焊接方法，其特征在于：所述正面焊接及背面焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380℃～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。

说明书

一种船体结构用钢平角接焊接方法

技术领域

[0001] 本发明属于船体结构用钢的焊接方法，具体涉及一种船体结构用钢平角接焊接方法。

背景技术

[0002] 焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一，在船体建造中船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标。因此，焊接技术进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。国际上，高强度钢焊接技术在焊材成分和工艺设计方面发展较快，应用领域也在不断扩大。在涉及特殊使用要求和恶劣工况条件(如辐照条件)下的钢结构制造领域，高强度钢占有越来越重要的位置，已广泛应用船舶、桥梁、石油化工、高层建筑建设、核电站建设等领域。而国内，高强钢的应用范围也在逐渐扩大，但总体上还不成熟、仅占钢用量的10％左右，比例较小。目前，国家标准GB1499.2-2007中高强钢的强度为300MPa，高强度钢的焊接标准尚不完善，相关焊接工艺的设计研究存在不足。

[0003] 现有高强度结构用钢平角接焊接方法主要采用手工电弧焊，为保证焊接质量，减少冷裂纹等重大焊缝缺陷的产生，一般采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材；但是，采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材，焊缝强度低于母材，焊缝强度不符合设计要求，对于与海水接触的结构，焊缝与母材之间会产生电位差，不利于母材的防腐。

[0004] 为便于理解本发明，以下对有关术语加以解释：

[0005] 在进行平角接焊接时，将一根钢件焊接于另一根不移动的钢件表面，不移动的钢件称为基础件，移动钢件称为工件，一般情况下坡口开在工件上，工件与基础件按一定角度角接。

[0006] 平角接焊接是指基础件和工件大体水平平行放置，工件厚度方向侧面与基础件表面呈一定角度焊接。

[0007] 焊缝垂向焊趾高度是指焊缝相对于基础件表面的高度，焊缝水平焊趾高度是指焊缝相对于工件表面的高度。

发明内容

[0008] 本发明提供一种船体结构用钢平角接焊接方法，解决现有船体结构用钢平角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题，以节省较多的焊接材料、电能和工时，且易于加工，有效减小焊接变形。

[0009] 本发明所提供的一种船体结构用钢平角接焊接方法，包括下述步骤：

[0010] (1)形成坡口步骤：在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根δ/3±2mm，其中工件板厚δ≥30mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为50°～55°；

[0011] (2)预热步骤：将待焊接的工件和基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为50°～55°，角接坡口间隙0mm～1mm；然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃开始施焊；

[0012] (3)正面焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的斜面坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

[0013] (4)正面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则转步骤(5)，否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，再进行步骤(5)；

[0014] (5)背面清根步骤：先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根，形成圆弧形坡口；然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃，进行步骤(6)；

[0015] (6)背面焊接步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的圆弧形坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

[0016] (7)背面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则结束；否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，结束。

[0017] 所述的船体结构用钢平角接焊接方法，其特征在于：

[0018] 所述正面焊接及背面焊接步骤中，采用φ4.0mm焊条，焊接电流165A～175A，电弧电压23V～25V，焊接速度10cm/min～18cm/min。

[0019] 所述的船体结构用钢平角接焊接方法，其特征在于：

[0020] 所述正面焊接及背面焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380℃～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。

[0021] 本发明在正面焊接和背面焊接步骤中，采用与高强度结构用钢匹配的铁素体焊材，保证了焊缝的强度不低于母材；焊前预热以消除可能出现的氢致裂纹，焊接时由于单道焊缝无法填满截面内的坡口，故采用多层多道焊以填满截面内的坡口，以防止焊缝开裂和延迟裂纹的发生，同时，前一道焊缝是后一道焊缝的“预热”过程，后一道焊缝是前一道焊缝的“退火”过程，能有效地消除焊接应力，利于保证焊接质量；在环境条件达不到要求时，通过焊后热处理，消除船体结构用钢焊缝可能出现的冷裂纹。

[0022] 本发明易于加工，有效减小焊接变形，顺利实现了船体结构用钢平角接焊接，通过了焊接性试验、焊接工艺评定，可以提高劳动效率、节省焊接材料、电能和工时，降低生产成本、减少船舶建造周期，填补了国内船体结构用钢平角接焊接的空白。

附图说明

[0023] 图1为工件正面焊接坡口尺度侧视图；

[0024] 图2(A)为工件正面焊接顺序侧视图；

[0025] 图2(B)为工件背面焊接坡口及焊接顺序侧视图。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0027] 实施例1，包括下述步骤：

[0028] (1)形成坡口步骤：如图1所示，在厚度30mm的专用902钢工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根10mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为55°；坡口内及坡口两侧各50mm内的端面应除去水渍、油污、铁锈、挂渣等对焊接质量有影响的杂物；

[0029] (2)预热步骤：将待焊接的工件和30mm厚的980钢基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为55°，角接坡口间隙0mm～1mm；然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130℃开始施焊；

[0030] (3)正面焊接步骤：如图2(A)所示，采用5层8道手工电弧焊，以填满角接部位的斜面坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的的φ4.0mmCHE58-1HR焊条；焊接电流165A～175A，电弧电压23V～25V，焊接速度10cm/min～18cm/min，施焊时道间温度控制在
130℃；焊缝垂向焊趾高度为28mm～31mm，焊缝水平焊趾高度为8mm～10mm；

[0031] (4)正面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则转步骤(5)，否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃，保温2.5小时，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，再进行步骤(5)；

[0032] (5)背面清根步骤：如图2(B)所示，先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根，形成圆弧形坡口；然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130℃，进行步骤(6)；

[0033] (6)背面焊接步骤：如图2(B)所示，采用5层8道手工电弧焊，以填满角接部位的圆弧形坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的的φ4.0mmCHE58-1HR焊条；焊接电流165A～175A，电弧电压23V～25V，焊接速度10cm/min～18cm/min，施焊时道间温度控制在
130℃；焊缝垂向焊趾高度为28mm～31mm，焊缝水平焊趾高度为8mm～10mm；

[0034] (7)背面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则结束；否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃，保温2.5小时，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，结束。

[0035] 实施例2，与实施例1的步骤完全相同，区别仅在于各步骤中的工艺参数：

[0036] 形成坡口步骤中，留根12mm，斜面坡口角度为50°；

[0037] 预热步骤中，角接坡口角度为50°，角接坡口间隙0mm～1mm，预热温度达到100℃开始施焊；

[0038] 正面焊接步骤中，施焊时道间温度控制在100℃。

[0039] 正面焊后处理步骤中，加热温度达到250℃，保温2小时；

[0040] 背面清根步骤中，预热温度达到100℃；

[0041] 背面焊接步骤中，施焊时道间温度控制在100℃；

[0042] 背面焊后处理步骤中，加热温度达到250℃，保温2小时。

[0043] 上述各实施例的正面焊接步骤和背面焊接步骤中，所涉及的焊条焊前需经380～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。

[0044] 以上具体实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。