低溫鑄鋼件焊接工藝試驗(yàn)及分析

王超+劉博+吳磊磊+劉亞偉+張勇軍

摘 要：鑄鋼件是船舶建造常用的基本材料，通常用在尾部掛舵壁分段、舵分段等位置。在極地甲板運(yùn)輸船的建造過程中，低溫鑄鋼件的焊接工藝是一個(gè)全新課題，其沖擊韌性要求不小于27 J的接頭性能在國內(nèi)尚無先例，本項(xiàng)目通過對坡口角度的調(diào)整達(dá)成改善焊接接頭沖擊韌性的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鑄鋼件；沖擊韌性；低溫

中圖分類號：U671.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：Steel castings are materials commonly used in rudder and its holder blocks for shipbuilding industry. During the building of the polar class heavy transport deck carrier， welding of low-temperature steel castings with weld impact toughness not less than 27 J is a new subject for shipyard and it is perfectly achieved by adjusting bevel angle.

Key： Steel castings；Impact toughness ；Low temperature

1 前言

在極地甲板運(yùn)輸船的建造技術(shù)準(zhǔn)備過程中，鑄鋼件在強(qiáng)度方面要求為480W并帶有-40 ℃的沖擊要求，在此前的生產(chǎn)實(shí)踐中上并沒有對于此類鑄鋼件產(chǎn)品的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。本文基于試驗(yàn)對比和數(shù)據(jù)分析的方法，得出坡口形式與鑄鋼件力學(xué)性能之間的關(guān)系。

2 焊接工藝試驗(yàn)

2.1 力學(xué)性能指標(biāo)

在極地船入級規(guī)范中沒有對鑄鋼件的設(shè)計(jì)沖擊溫度給出明確要求的情況下，根據(jù)航行區(qū)域以及使用要求，確定以俄羅斯規(guī)范對于480W級鑄鋼件設(shè)定的-40 ℃平均沖擊吸收功不小于27 J為標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 試驗(yàn)材料和接頭坡口形式的選擇

鑄鋼件通過淬火及回火處理，其化學(xué)成分及沖擊性能見表1。

坡口形式選擇3種形式進(jìn)行試驗(yàn)，見圖1（a）、圖1（b）、圖1（c），分別編號為1#坡口，2#坡口，3#坡口。

2.3 試驗(yàn)及力學(xué)性能數(shù)據(jù)

試驗(yàn)對3種坡口形式分別進(jìn)行立向上位置焊接，后續(xù)對接頭正面鑄鋼件側(cè)熔合線、熔合線+2、熔合線+5以及根部鑄鋼件側(cè)熔合線進(jìn)行沖擊性能試驗(yàn)，得到6組數(shù)據(jù)見表2～表7。從表中可以得知，1#坡口熔合線+2及熔合線+5其沖擊平均值分別為20 J和21 J，不滿足27 J的標(biāo)準(zhǔn)，其它位置沖擊值大于27 J；2#坡口及3#坡口沖擊平均值都能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論

分析以上數(shù)據(jù)可以看出3組坡口焊接熱輸入量相近，但試樣力學(xué)性能卻產(chǎn)生差異。對比上述數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：2#坡口形式與3#坡口形式均達(dá)到了27 J的項(xiàng)目設(shè)定目標(biāo)，而1#坡口在FL+2位置則沒有達(dá)到要求，證明坡口的改變對鑄鋼件接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生較大影響。

4 結(jié)語

針對鑄鋼件焊接工藝及力學(xué)性能改善所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)及分析證明：在鑄鋼件一側(cè)及雙側(cè)開設(shè)坡口的方法，可以有效改善鑄鋼件焊后的力學(xué)性能。其中，開雙邊V型坡口的方法比一側(cè)單邊開V型坡口的方法，對于力學(xué)性能改善效果更優(yōu)，但在實(shí)際生產(chǎn)中開設(shè)雙邊坡口的難度也相應(yīng)更大。endprint