船舶制造高效焊接工藝中焊劑的實(shí)踐探索

陳 昊 湯 文

（江南造船集團(tuán)有限責(zé)任公司，上海 201913）

決定焊接技術(shù)高效性的因素除焊接設(shè)備、手法與工藝外，焊劑本身的性能與質(zhì)量對(duì)于焊接技術(shù)的高效性發(fā)揮也有重要影響。因此，有必要基于高效焊接工藝，對(duì)焊劑的性能質(zhì)量及實(shí)踐進(jìn)行分析，從而充分發(fā)揮焊接工藝的高效性，推動(dòng)船舶制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 高效焊接工藝在船舶制造業(yè)中應(yīng)用意義

目前，船舶焊接在船舶制造中的作用越來(lái)越明顯，船舶焊接質(zhì)量的好壞對(duì)于整體船舶制造質(zhì)量具有重要影響。因此，在船舶制造業(yè)中不斷創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出更高效的焊接工藝，已是當(dāng)下船舶制造業(yè)實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步發(fā)展的重要途徑之一。然而，焊劑作為焊接工藝實(shí)施中不可或缺的核心材料，其自身質(zhì)量與性能好壞對(duì)焊接工藝實(shí)施具有重要影響，對(duì)于船舶制造業(yè)實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步發(fā)展意義重大。

2 焊劑理化性能與結(jié)果實(shí)驗(yàn)分析

2.1 測(cè)試焊劑的抗吸水性能與含水比例

在對(duì)焊劑的含水比例進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》（GB/T5293-1999）進(jìn)行，其焊劑中的含水量要求是小于0.1%。在進(jìn)行焊劑含水量測(cè)驗(yàn)時(shí)，以DY30焊劑為例，首先應(yīng)控制好焊劑的顆粒細(xì)度，一般為0.45~0.5mm，然后將其放至烘干爐烘干，其烘干爐的溫度控制在145~155℃為宜，然后取出焊劑進(jìn)行冷卻干燥處理，最后比對(duì)烘干前后的焊劑重量，最終得出該焊劑的含水量為0.0027%，相對(duì)于國(guó)家規(guī)定的0.1%，完全滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

在對(duì)焊劑的抗吸水性進(jìn)行測(cè)試時(shí)，仍以DY30為例，首先將該焊劑放置于普通室溫環(huán)境內(nèi)，但要做好對(duì)該環(huán)境的濕度控制，一般為50%RH，放置50天后，重新對(duì)該焊劑含水量進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該焊機(jī)的含水量為0.007%，仍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的0.1%，由此可證明該焊劑具有良好的抗吸水性能，因此，在可直接應(yīng)用于船舶焊接工藝過(guò)程中。

2.2 測(cè)試磷硫含量

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》（GB/T5293-1999）對(duì)焊劑的硫含量與磷含量也有嚴(yán)格要求，其中，磷含量要求控制在0.08%以?xún)?nèi)，硫含量控制在0.06%以?xún)?nèi)。之所以對(duì)焊劑中磷、硫含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，是因?yàn)槿羰呛竸┲辛琢蚝窟^(guò)多，最終影響焊接工藝的實(shí)施質(zhì)量，因此，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試嚴(yán)格控制焊劑中磷硫含量，為焊劑質(zhì)量提供有力保障。

焊劑磷硫測(cè)試需要結(jié)合《熔煉焊劑化學(xué)分析方法燃燒—碘量法測(cè)定硫量》（JB/T7948.11-1999）與《熔煉焊劑化學(xué)分析方法鉬藍(lán)光度法測(cè)定磷量》（JBT7948.8—1999）為依據(jù)，并以DY30焊劑為例，實(shí)驗(yàn)測(cè)試主要采用X射線熒光光譜分析法，測(cè)定了焊劑中的磷硫含量，并結(jié)合上述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行校正，得到該焊劑的硫含量為0.00384%，磷含量為0.00350%，均不大于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.0050%，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 焊劑性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析

3.1 焊劑敷設(shè)金屬力學(xué)性能測(cè)試

對(duì)于DY30焊劑來(lái)說(shuō)，可以與H10Mn2、H10Mn2、H08A、H08MnA等焊絲相配合。本文在該次測(cè)試中，選擇用HO8A、HO8A、H10Mn2三類(lèi)焊絲與DY30焊劑配合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以據(jù)《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》中的規(guī)定作為實(shí)驗(yàn)依據(jù)，通過(guò)制備相應(yīng)金屬，以制造的金屬試件為基礎(chǔ)，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)與拉伸試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊縫及熔敷金屬拉伸試驗(yàn)方法》（GB/T2652-2008）與《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》（GB/T2650-2008）中的要求進(jìn)行，保證了實(shí)驗(yàn)合理性，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 DY30焊接熔敷金屬力學(xué)性能表

從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《碳素金屬鋼》（GB/T700-2006）來(lái)看，通過(guò)利用DY30焊劑獲得金屬敷設(shè)性能相交于母材Q235、Q275、AH36值較高。例如，對(duì)于母材Q275來(lái)說(shuō)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求屈服強(qiáng)度應(yīng)大于275Rel/Mp，拉伸強(qiáng)度應(yīng)在400~540Rm/Mp，斷后伸長(zhǎng)考率應(yīng)大于22Ψ%，沖擊吸收功應(yīng)大于27Akv2/J，而從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，DY30均能滿(mǎn)足要求。

3.2 單面焊雙面成型測(cè)試

在測(cè)試過(guò)程中主要使用的即是單面焊雙面成型技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)，圍繞坡口位置（已加工成一定形式），在板縫單面進(jìn)行焊接，在另一面進(jìn)行專(zhuān)用襯墊的裝貼，確保焊縫有效完成。應(yīng)用該技術(shù)，可以有效提升焊接質(zhì)量，同時(shí)操作也更加方便，焊接成本較低，勞動(dòng)強(qiáng)度要求較小，因此，在當(dāng)下船舶制造業(yè)中應(yīng)用較廣泛。在本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)利用DY30焊劑與H08MnA焊絲相配合，并在相同條件下采用一般焊劑進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，統(tǒng)一焊接對(duì)象為碳鋼試板，厚度為20mm，并應(yīng)用上述同一種焊劑技進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程中嚴(yán)格按照該技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。

焊接結(jié)果表明，利用該技術(shù)進(jìn)行的DY30焊劑焊接表現(xiàn)良好，相對(duì)于一般焊劑而言，坡口焊道更加整齊，焊道形狀美觀，呈自然金屬光澤，無(wú)咬邊現(xiàn)象出現(xiàn)。更為重要的是，與一般焊劑在焊接過(guò)程中出現(xiàn)脫渣困難不同的是，利用DY30焊劑焊接時(shí)脫渣也比較容易。

4 總結(jié)

本文以高效焊接工藝在船舶制造業(yè)中應(yīng)用意義為切入點(diǎn)，并著重圍繞DY30焊劑的理化性能與工藝性能通過(guò)相應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行研究分析，該焊劑有效降低了焊接成本，全面提高了焊接效率，對(duì)我國(guó)船舶制造業(yè)發(fā)展具有重要意義。