49mm船用大厚度EH36钢板高效焊接探讨.docx

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1、主要对49mm船用大厚度EH36钢板的焊接工艺进行研究。将FCB法与单丝埋弧焊两种不同的焊接工艺结合在一起，钢板正面采用FCB法一次性焊接可以得到32mm的熔深，反面碳弧气刨后利用单丝埋弧焊焊接5道即可。该工艺的成功应用，实现了40万IVLoC矿砂船49mm大厚度EH36钢板的高效焊接，为甲板分段快速建造作出了重要贡献。1序言随着造船技术的快速发展和市场需求的转变，建造的船舶吨位越来越大，一般强度级别的A/B级钢板已不能满足用户和市场的需求，因此在船舶建造中使用DHZEH等级的高强度钢越来越多。本文中49mm船用大厚度EH36钢的高效焊接工艺研究，主要针对上海外高桥造船有限公司在建产品40万t

2、VLoC矿砂船甲板分段的焊接。由于板厚达49mm,超过FCB法38mm的最大焊接厚度，通常只能采用单丝埋弧焊(SAW)双面焊接，此方法不能有效利用平直车间流水线的FCB法焊接拼板、纵骨安装及16电极高速焊工位的优势，导致生产效率低。为了充分利用FCB法焊接流水线作业的优势，提高生产效率，将现有的FCB法工艺进行创新升级，针对49mm厚EH36钢进行FCB法+SAW混合焊工艺可行性进行研究。FCB法是在平面分段流水线上进行拼板焊接的一种高效焊接方法，其原理是在铜衬垫上撒上一层底层焊剂，并将其紧贴在焊件的坡口背面，在表面用两个或三个电极进行埋弧焊的一种高效焊接工艺。2焊接性分析(I)母材的焊接性E

3、H36高强度钢的化学成分见表Ie根据国际焊接学会的碳当量公式，计算得到EH36高强度钢的Ceq=O.41%。当Ceq=O.41%0.6%时，钢的淬硬倾向逐渐增加，属于有淬硬倾向的钢，再加上此钢对低温冲击性能具有较高的要求，因此EH36高强度钢要获得满意的焊缝，必须采取相应的措施：采取合适的焊接工艺。选择合理的焊接材料。选择合理的焊接参数。(2)焊接材料的选用EH36钢屈服强度2355MPa、抗拉强度2490MPa,而焊接材料应选择与母材等级相匹配的焊材，因此正面FCB法焊接材料选用日本神钢焊丝(3Y级)，牌号为US-36,规格分别为4.8mm,6.4mm；表面焊剂为PF-155E、背面焊剂为P

4、F-I50R。而反面SAW经过多次试验最终采用伊萨5Y级焊材：焊丝牌号为OKAutrod13.27、规格为4mm；焊剂为OKHUXlo.62。焊材的化学成分见表2。表2焊材的化学成分(质量分数)(%)牌号CSiMnSPCuCrNiMoUS-360.050.011.940.0060.0110.100.020.010.01OKAutrod13.270.100.181.110.0060.0100.060.102.210.013焊接工艺过程(1)焊接坡口与焊道设计EH36试板尺寸为200OmmXI50OmmX49mm,试板为Y形坡口，如图1所示。试板坡口、焊缝两侧20mm要打磨去除底漆和氧化皮，打磨好

5、后进行试板定位拼装。为保证焊接质量，防止裂纹产生，焊前采用火焰加热或电加热对坡口进行65C预热。正面FCB法焊接完成后，试板翻身，反面焊缝采用碳弧气刨清根，然后利用砂轮机把焊缝两侧20mm范围内和坡口内的氧化皮等杂质清除干净。反面进行SAW焊接，焊接5道即可完成，如图2所示。图2焊接示意(2)焊接参数FCB法采用三丝进行单面焊接，焊丝的位置要求：前丝L向前倾斜15,中丝Tl垂直，后丝T2向后倾斜5。三根焊丝的伸出长度分别为：前丝35mm、中丝45mm、后丝55mm；另外三丝之间的间距如图3所示。图3焊丝的位置FCB法三丝焊接电源极性分别是：前丝L、中丝Tl直流反接，后丝T2交流电源，单丝埋弧焊

6、直流反接。通过多次反亚试验，总结出了适合该工艺的焊接参数，见表3。图4焊缝外现形貌随后进行宏观金相分析、力学性能试验及硬度测试。焊缝断面宏观检查应显示完全焊缝、 无裂纹。抗拉强度应不低于母材规定的最小抗拉强度；弯曲试样的受拉表面应不出现超过 3mm的裂纹或其他裂纹（弯头直径41,弯曲角度180 ）；低温冲击试验温度为-20,焊 接接头平均冲击吸收能量234J。焊接接头宏观样貌如图5所示，未发现裂纹和其他缺陷。Gl C-SWSTBN表3FCB法+单丝埋弧焊焊接参数方法焊”规格mn焊接电流/A电孤电压/V焊接速度nmrmm1热输入/kJ-mm11LFCB法4.8141014403234350.88

7、83722TlFCB法4.81230-12604044350.889.4802T2FCB法6.4123012604650350.8810.77302SAW4.066068029304003.31203SAW4.068069029304502.97214SAW4.06506602930456.852.64005SAW4.07207303031428.57331524焊接结果分析（1）焊缝外观和无损检测焊接结束后，对焊缝进行外观检查，发现焊缝表面成形均匀并平滑向母材过渡，无裂纹、焊瘤和咬边等焊接缺陷（见图4）。24h后进行超声波与磁粉检测，焊缝内部不存在任何缺陷。图5焊接接头宏观样貌力学性能试验结

8、果见表4表6,由此可知，拉伸试样断裂部位为母材，焊接接头抗拉强度均高于母材；弯曲试样未产生裂纹或其他缺陷，表明焊接接头连续、致密，塑性好；热影响区及母材的低温冲击性能均符合船级社规范验收标准。表4拉伸试验结果试样编号抗位强度/MPa断裂位置836561.0母材837563.0母材表5弯曲试验结果弯曲型式状样编号送验结果弯曲型式拭样编号愤验结果侧弯1合格AM弯3合格侧弯2合格侧弯4合格表6冲击试验结果馍样编号温度/C冲击吸收能量/J缺口位置Cl-20198.170.177悍域中心（FCB上衣面）C2129.147.90熔合线（FCB上表面）Ci142.168.192熔金姣+2mm（FcB上去面）

9、C4246.267.290熔合姣+5mm（FCB上去面）C5306.303.302Stt+10mm（FCB上表面）C6219.207.256焊缝中心（SAW下去面）C7246.279,280熔台故（SAW下表面）C8330.358.326给台我+2mm（SAW下表面）C9303.342.334熔金线+5mm（SAW下表面）ClO357.327.324熔合线10mm（SAW下表面）Cll63.57.80焊缝中心（上下饵缝交界处）C12141.108.126熔合故（上下焊缝交界处）CB36.24.44嬉合+2mm（上下焊缝交界处）C14324、297.194母台线+5mm（上下焊缝交界处）C153

10、27,312.321熔合线“0mm（上下焊绳交界处）硬度测试点位置分布如图6所示，焊接接头硬度值见表7。由表7可知，接头硬度值均350HV,满足规范要求。母材热影响区焊缝图6硬度测试点位置分布注：上、中.下三条直线硬度取点位置相同。ttWI23456789IO1112B14151617上1851921891822!0汹200200193200M20721518896190203中181193189172侬237203220224217184205190172196ISO182下1741941951$01S9Ia183200194197192195175103197190182表7焊接接头硬度值

11、(H)5结束语通过试验证明，49mm厚船用大厚度EH36高强度钢采用FCB+SAW焊接工艺方法后，各项性能试验结果优异，满足船级社规范要求。该工艺的成功开发，可充分利用流水线的自动化优势，并在公司系列40万tVLOC矿砂船中得到了成功应用，充分说明该工艺的可行性和实用性。在不增加硬件设施的同时，通过工艺改进和创新，充分利用现有资源，仍然可以大幅度地提高产品的建造效率，降低生产成本，因此在行业中具有较好推广应用前景。附参考资料：EH36船板材质分析及钢板成分性能1、EH36船板简介：E是质量等级，H是高强度钢材，36代表屈服强度。EH36级系列产品具有良好的综合机械性能、焊接性能、工艺性能。适用

12、于制造远洋、沿海和内河航区船舶船体结构、船坞、采油平台、海洋中输送管道、沿海发电厂、码头设施等结构件。2、EH36船板执行标准：GB/T712-20Il3、GB/T712-2011船舶及海洋工程用结构钢标准中规定的牌号有:A,B,D,E,AH32,DH32,EH32,FH32,AH36,DH36,EH36,FH36,AH40,DH40,EH40,FH40,AH420,DH420,EH420,FH420,AH460,DH460,EH460,FH460,AH500,DH500,EH500,FH500,AH550,DH550,EH550,FH550,AH620,DH620,EH620,FH620,A

13、H690,DH690,EH690,FH6904、EH36船板交货状态：退火，热轧，正火，控轧，TM（厚度不同，交货状态也不同）5、EH36船板为高强度船板，可按用户需求出产不同国家规范的船用钢材，如美国、挪威、日本、德国、法国等，其规范如下：中国CCS美国ABS德国GL法国BV挪威DNV日本NK英国LR意大利RINA韩国KR（挪威DNV与德国GL,合并为：VL）6、EH36船板化学成分：牌号CSiMnPSCuCr0.I80.500.90-1.600.0250.0250.350.20EH36NiNbVTiMoNALS0.400.02-0.050.05-0.100.020.080.0I57、EH36船板力学性能：拉伸试验V型冲击试验牌号上屈强REhZlV服度IPa抗拉强度RmZMPa断后伸长率A%以下厚度（mm）冲击吸收能量KV2/J试验温度/5050-7070-150纵向不小于横向纵向横向纵向横向EH36355490-63021-403424412750348、EH36船板实际应用：EH36船板为高强度高强度船体用结构钢。造船用钢一般是指船体结构用钢，它指按船级社制作规范要求出产的用于制作船体结构的钢材。常作为专用钢订购、排产、出售，一船包含船板、型钢等。