CM節(jié)點(diǎn)埋弧橫焊試驗(yàn)及應(yīng)用

馬春梅， 李 豹， 鄭小慧， 毛文全， 江澤新

(廣船國(guó)際有限公司， 廣東 廣州 511462)

CM節(jié)點(diǎn)埋弧橫焊試驗(yàn)及應(yīng)用

馬春梅， 李 豹， 鄭小慧， 毛文全， 江澤新

(廣船國(guó)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(diǎn)。使用不同直徑的埋弧焊絲進(jìn)行試驗(yàn)，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(jí)社LR和DNV規(guī)范要求。將埋弧焊方法與傳統(tǒng)半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊焊接方法進(jìn)行應(yīng)用對(duì)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(diǎn)；埋弧焊；質(zhì)量；工作效率

0 前 言

船舶在航運(yùn)和裝載時(shí)，局部結(jié)構(gòu)會(huì)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(diǎn)必須得到嚴(yán)格監(jiān)控，此種節(jié)點(diǎn)即為CM(Construction Monitoring)節(jié)點(diǎn)。在船舶建造過(guò)程中，存在著如壁墩分段斜板與底部分段平臺(tái)板形成的CM節(jié)點(diǎn)、舭部分段內(nèi)殼斜板與底部分段平臺(tái)板形成的CM節(jié)點(diǎn)，對(duì)這些CM節(jié)點(diǎn)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(diǎn)焊接基本上采用傳統(tǒng)的半自動(dòng)CO2焊接方法，對(duì)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(duì)該問(wèn)題，特開展使用埋弧焊方法對(duì)CM節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)和應(yīng)用。

1 初步焊接工藝試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料及坡口形式選擇

根據(jù)船體接頭CM節(jié)點(diǎn)的布置情況，初步試驗(yàn)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(yàn)參數(shù)

對(duì)上述坡口采用CO2焊接與埋弧焊組合方法進(jìn)行試驗(yàn)，第1面采用半自動(dòng)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(yàn)，其試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。經(jīng)試驗(yàn)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(píng)定。

圖1 試驗(yàn)坡口節(jié)點(diǎn)圖

表1 不同規(guī)格焊絲焊接參數(shù)

2 焊接工藝評(píng)定

2.1 評(píng)定方案

工藝評(píng)定采用的坡口角度為45°，坡口節(jié)點(diǎn)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(yàn)和宏觀金相等檢測(cè)。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)

對(duì)CM節(jié)點(diǎn)采用半自動(dòng)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(yàn)

(1) 沖擊試驗(yàn)。經(jīng)100%探傷合格后，對(duì)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(yàn)，得到試驗(yàn)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(yàn)。進(jìn)行一個(gè)全焊縫圓棒拉伸試驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)如表4所示。從表4中可知：屈服強(qiáng)度為479 MPa，滿足最低375 MPa的規(guī)范要求；抗拉強(qiáng)度為580 MPa，滿足490～660 MPa的規(guī)范要求；斷后伸長(zhǎng)率為30.5%，滿足最低22%的規(guī)范要求。

表4 全焊透拉伸試驗(yàn)

(3) 硬度試驗(yàn)。根據(jù)圖2進(jìn)行維氏硬度試驗(yàn)，得到試驗(yàn)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(guò)350的要求。

圖2 硬度試驗(yàn)示例

表5 HV10硬度試驗(yàn)結(jié)果

(4) 宏觀金相試驗(yàn)。對(duì)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(chǎng)應(yīng)用

將埋弧焊橫焊焊接CM節(jié)點(diǎn)的方法在實(shí)船應(yīng)用后，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)相對(duì)于半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)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(shí)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(diǎn)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(guò)表面探傷，基本未發(fā)現(xiàn)點(diǎn)狀及線狀缺陷，避免了半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定性，有力地保證了CM節(jié)點(diǎn)焊縫在后續(xù)船舶運(yùn)營(yíng)中的質(zhì)量可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)采用不同直徑規(guī)格的埋弧焊絲進(jìn)行CM節(jié)點(diǎn)埋弧焊試驗(yàn)，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(píng)定及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，得出以下結(jié)論。

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

(2) 對(duì)CM節(jié)點(diǎn)采用埋弧焊方法焊接，相對(duì)于傳統(tǒng)的半自動(dòng)CO2焊接方法，在焊接質(zhì)量穩(wěn)定提高的同時(shí)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(diǎn)精度控制中的卡板設(shè)計(jì)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(jì)劃項(xiàng)目：極地凝析油船船體關(guān)鍵焊接技術(shù)研究(編號(hào)：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(jì)發(fā)展綜述

船用LNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

(1-1)

現(xiàn)代水面無(wú)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(wèn)題分析

(2-10)

深化托盤設(shè)計(jì) 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(píng)價(jià)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(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)在船塢工程中的應(yīng)用

(3-15)

層次分析法在高處墜落事故中的應(yīng)用

(3-20)

基于二維碼自動(dòng)識(shí)別的海工設(shè)備調(diào)試管理技術(shù)

(4-1)

FPSO改裝工程建造設(shè)施需求和改造實(shí)例分析

(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)

船舶科研項(xiàng)目檔案管理面臨的問(wèn)題及對(duì)策

(5-16)

超大型集裝箱船用止裂鋼現(xiàn)狀

(5-18)

基于隨機(jī)決策理論的高能效江海直達(dá)船型論證

(6-1)

構(gòu)建工法創(chuàng)新體系對(duì)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(yàn)證

(6-13)

電力推進(jìn)應(yīng)用于我國(guó)漁船的適用性分析

(6-19)

研究與設(shè)計(jì)

風(fēng)帆陣列氣動(dòng)干擾特性數(shù)值分析

(1-6)

船用隔振結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)響應(yīng)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(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(cè)量方法

(1-23)

海上過(guò)駁平臺(tái)全船強(qiáng)度計(jì)算及基座結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案

(1-27)

螺旋槳基本設(shè)計(jì)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(jī)正時(shí)鏈傳動(dòng)的仿真與分析

(2-23)

基于FLUENT CFD的橢圓形水下滑翔器伯努利方程驗(yàn)證

(2-28)

海洋綜合試驗(yàn)船舵系設(shè)計(jì)

(2-35)

艙壁保溫層對(duì)深潛器艙內(nèi)溫度的影響

(3-24)

基于ANSYS/LS-DYNA的船冰碰撞數(shù)值分析

(3-30)

帶限位器的沖擊隔離器剛度計(jì)算模型

(3-34)

斜平面姿態(tài)角的計(jì)算和測(cè)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(zhǎng)江過(guò)閘散貨船船型論證

(4-9)

線加熱實(shí)現(xiàn)枕型船體外板成形的彈性有限元分析

(4-14)

高能球磨電氣石紅外輻射特性

(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)

系泊設(shè)備下結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的安全性設(shè)計(jì)

(4-28)

浮式風(fēng)機(jī)系泊區(qū)域局部強(qiáng)度分析

(4-35)

基于CFD方法對(duì)擺線推進(jìn)器水動(dòng)力性能的數(shù)值預(yù)報(bào)

(5-22)

基于全船有限元建模直接計(jì)算法的3 800 TEU集裝箱船總體強(qiáng)度分析

(5-29)

變重心潛器操控性能

(5-33)

基于MSC.Fatigue的30萬(wàn)t原油運(yùn)輸船疲勞強(qiáng)度分析

(5-37)

Excel宏編程在浮船塢最大沉深計(jì)算中的應(yīng)用

(5-44)

基于DES模型的變截面圓柱繞流數(shù)值模擬

(6-23)

基于傳遞矩陣法的漁船推進(jìn)軸系回旋振動(dòng)計(jì)算及程序開發(fā)

(6-27)

2 339 TEU支線型集裝箱船設(shè)計(jì)特點(diǎn)

(6-33)

船體與舾裝

BT 3500支持平臺(tái)鉆井包模塊劃分與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

(1-44)

計(jì)算機(jī)輔助管材套料系統(tǒng)的開發(fā)

(1-48)

船用耐火電纜的選用

(2-38)

艉軸架照光法環(huán)氧澆注安裝的工藝

(2-42)

大型液化氣船船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

(2-47)

基于有限元法的內(nèi)河油船貨艙段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算

(3-43)

大型液化氣船建造監(jiān)控點(diǎn)精度控制

(3-48)

LW3-1項(xiàng)目超大型深水導(dǎo)管架總裝技術(shù)

(3-54)

基于虛擬儀器技術(shù)的船舶艙室溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

(4-40)

27 500 m3LNG 船電站管理系統(tǒng)

(4-46)

韓國(guó)船舶巨型總段建造工藝

(4-50)

以總段為中間產(chǎn)品的現(xiàn)代造船模式

(5-49)

85 000 m3VLGC船再液化單元安裝技術(shù)攻關(guān)與效率提升

(5-55)

集裝箱船抗扭箱區(qū)域舾裝開孔及加強(qiáng)方案

(5-60)

船舶舾裝生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙視圖布局優(yōu)化

(5-66)

集裝箱船貨艙段總組方式

(5-73)

基于扭轉(zhuǎn)模塊的新型板材滾彎加工方法

(6-39)

超大型油船泵艙透平總段安裝工藝

(6-43)

大型船舶總段建造重量重心控制技術(shù)

(6-48)

某大型LNG船機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建模

(6-52)

冷態(tài)反敲法在艦船艉軸校直中的應(yīng)用

(6-57)

設(shè)備與設(shè)施

船用可傾瓦推力滑動(dòng)軸承監(jiān)測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的研制

(1-53)

適用內(nèi)河大水位差地區(qū)的移船、下水設(shè)施設(shè)計(jì)創(chuàng)新

(1-58)

海洋石油平臺(tái)電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1-65)

模塊SPMT小車裝船關(guān)鍵技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)分析

(2-52)

船舶系泊設(shè)備安裝階段前移方案

(2-58)

某新型船主推進(jìn)系統(tǒng)安裝工藝革新

(2-60)

船舶快速搭載新型工裝——數(shù)控腳手架

(3-59)

船舶靠泊防撞裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(3-64)

延長(zhǎng)智能負(fù)載箱使用壽命

(3-67)

一種新型浮船塢錨泊錨碇的設(shè)計(jì)和施工方法

(4-56)

連續(xù)加砂型噴砂機(jī)的研究與應(yīng)用

(4-65)

場(chǎng)地受限條件下的高樁碼頭加固改造施工工藝

(4-68)

速降模式雙機(jī)并車原理解析及應(yīng)用驗(yàn)證

(4-72)

64 000 t散貨船組合節(jié)能裝置節(jié)能效果分析

(6-60)

焊接與切割

鈦管手工氬弧焊接工藝

(1-67)

厚板止裂鋼EH47BCA焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)

(2-64)

船舶曲面板列焊接自動(dòng)化

(2-68)

薄板船體結(jié)構(gòu)焊接失穩(wěn)變形的數(shù)值分析進(jìn)展

(2-73)

全位置焊接小車的研究與應(yīng)用

(2-79)

數(shù)控切割機(jī)大型鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及應(yīng)用

(2-84)

船舶典型板架結(jié)構(gòu)機(jī)器人焊接系統(tǒng)

(3-72)

從設(shè)計(jì)角度談大線能量焊接用鋼的應(yīng)用

(3-76)

LNG船舶用因瓦合金可焊性試驗(yàn)法

(4-79)

主板切割誤差補(bǔ)償優(yōu)化及運(yùn)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(jī)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(jì)

(5-80)

基于三維模型的涂裝生產(chǎn)管理信息完整性設(shè)計(jì)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(yàn)方法

(1-71)

管子加工車間工藝設(shè)計(jì)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(jī)械零件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

(1-89)

船廠胎位計(jì)劃的信息化管理

(2-87)

面向船舶間無(wú)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(bào)與控制

(3-88)

基于B4A平臺(tái)的造船測(cè)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(jì)制造及仿真

(6-78)

造船企業(yè)能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

(6-82)

試驗(yàn)與檢驗(yàn)

超聲波無(wú)損檢測(cè)檢查法在TMCP板中的實(shí)際應(yīng)用

(5-90)

CM節(jié)點(diǎn)埋弧橫焊試驗(yàn)及應(yīng)用

(6-88)

2017年總目次

(6-91)