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船舶制造過(guò)程中如何選用合適的焊材

2017-10-25

1. 主要產(chǎn)品及常用焊材


我公司為船舶制造單位,產(chǎn)品涉及散貨船、Jack Up、油船、模塊及修理改裝項目。實(shí)際生產(chǎn)中焊材主要包含碳鋼、低合金高強鋼、不銹鋼(含雙相及超級雙相不銹鋼)、低溫鋼(316L、9Ni)及鎳基合金(Inconel 625)等。碳鋼及低合金鋼焊接以FCAW為主,超高強鋼仍以手工焊為主,雙相及超級雙相不銹鋼以鎢極氬弧焊為主,9Ni及鎳基合金采用鎢極氬弧焊打底、手工焊蓋面的焊接方法。隨著(zhù)**焊接技術(shù)的推廣,焊條的使用正逐年縮減,自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊比例逐漸增多。近年來(lái),隨著(zhù)項目要求越來(lái)越嚴格、工期緊張及成本控制等方面的變化,我公司在焊接方法及焊材的選用方面也面臨著(zhù)越來(lái)越多的難題。


2. 主要難題及解決方案


(1)9Ni鋼的焊接  該項目中,9Ni鋼的焊接不僅要滿(mǎn)足高強度、﹣196℃低溫沖擊性能,還要滿(mǎn)足SSC(抗硫化氫腐蝕試驗)要求,而9Ni鋼具有磁性,難消磁,焊接容易產(chǎn)生裂紋,這對我們選擇焊材及制定焊接工藝提出了更高的要求。


首先針對9Ni鋼的磁性問(wèn)題,我們在焊接前需要進(jìn)行消磁處理。焊接時(shí),在坡口上方進(jìn)行定位焊處理,焊接時(shí),坡口兩側磁場(chǎng)消磁,保證了焊接順利進(jìn)行。對于焊接裂紋,通過(guò)分析發(fā)現焊材的選用是非常重要的,我公司選用的NiCrMo—3型焊材,與9Ni鋼的線(xiàn)膨脹系數相近,有效減少了焊接熱應力,含碳量與9Ni鋼相近,而wNi=55%~60%,保證了奧氏體組織的含量,避免熔合線(xiàn)出現硬脆馬氏體帶,wC≤0.03%,脆性溫度區間小。采用NiCrMo—3型焊材焊接9Ni鋼,有效地保證了9Ni鋼的低溫韌性,這是由于高的Ni含量有效防止了C的遷移,并且焊縫為奧氏體結構,有效保證了焊縫的低溫韌性。


焊接參數對保證9Ni鋼焊接質(zhì)量也是極為重要的,此項目中,涉及此材料的焊接為厚壁管,我公司采用GTAW打底,SMAW填充、蓋面的方法進(jìn)行焊接,為了保證質(zhì)量節約焊材,坡口設計如圖1所示。為了保證根部焊道成形和焊條電弧焊填充,以及避免出現燒穿現象,打底焊至少要焊兩層,焊縫厚度至少達到6.4mm后,再采用焊條電弧焊填充。焊道布置如圖2所示。


我公司針對9Ni鋼焊接工藝還做了如下規定:熱輸入≤2.2kJ/mm;焊接層間溫度≤100℃;由于9%鋼的熔深淺、穿透力很差,坡口面上很容易產(chǎn)生未熔合,因此當焊接電弧擺動(dòng)到坡口面上時(shí),做短暫停留以獲得良好的熔合性;在多道焊的蓋面焊道,坡口兩側的蓋面焊道要求外延1~2mm,以保證良好的焊接熔合性。這些均有力保證了9Ni鋼焊接質(zhì)量。


(2)模塊項目Inconel625復合管的焊接  本項目中Inconel625復合管是由管(碳鋼- API 5L B)+襯層(Inconel625材料,厚度3mm)復合而成。除了要解決Inconel625材料本身的焊接難點(diǎn)外,兩種材料結合層的焊接是極其復雜的,而*需要解決的是復合層Fe元素的稀釋問(wèn)題,選擇什么材料焊接及焊接工藝成為難題。


 通過(guò)規范、規格書(shū)的閱讀及試驗,整個(gè)焊縫均采用NiCrMo—3型焊材,為了避免Fe元素的稀釋?zhuān)覀儠?huì )在坡口內用NiCrMo—3型焊材預堆焊一層(見(jiàn)圖3),之后采用GTAW打底, SMAW填充、蓋面的方式進(jìn)行焊接。并且為了保障焊接的穩定性,我們選用了國外焊材(UTP A 6222 Mo及UTP 6222 Mo)。對焊接參數及工藝也進(jìn)行了嚴格的控制,保證了項目的順利進(jìn)行。


3. 對未來(lái)焊接材料發(fā)展的一些想法


首先,目前市場(chǎng)競爭激烈,產(chǎn)品的制造要求也日趨嚴格,經(jīng)常還要面臨工期緊張的難題,我公司目前項目涉及很多特殊焊材(如9Ni鋼、雙相不銹鋼及超級雙相不銹鋼的焊材),這些焊材都需要國外進(jìn)口,周期特別長(cháng),價(jià)格也非常貴,希望國內焊材廠(chǎng)家加強研發(fā),提供高質(zhì)量及高穩定性的產(chǎn)品,這對成本控制及工期都是極其有利的。


其次,超高強度合金鋼焊材,如EQ70,針對6G位置,目前基本使用焊條及埋弧焊絲,我公司試了國內外很多家FCAW藥芯焊絲,低溫韌性很難保證,希望國內外焊材企業(yè),針對此問(wèn)題,開(kāi)發(fā)出適合生產(chǎn)使用的焊材,這對提高生產(chǎn)率及保障焊接穩定性都是非常有意義的。


**,針對綠色焊接——健康、環(huán)保與安全生產(chǎn),我認為未來(lái)焊材的研發(fā)要提高其工藝性,減少粉塵、污染、飛濺及噪聲等,減少對環(huán)境及焊工的傷害,同時(shí)隨著(zhù)**焊的推廣,希望研發(fā)更多更好的自動(dòng)焊焊材,也希望焊接機器人能更快地在船舶行業(yè)推廣,提高生產(chǎn)率,解放勞動(dòng)力。



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