[发明专利]一种背水焊接工艺及其确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于船舶改装修理的焊接工艺，具体地，涉及一种背水焊接工艺及其确定方法。

背景技术

“背水焊接”，顾名思义就是在水面上直接完成焊接过程。它打破了常规的船舶外底板焊接必须要在船坞内进行焊接施工的常规定律，即使船舶停靠在码头也可进行施工，但是由于底板直接与水接触，故而焊接过程中对焊接工艺及焊工施工过程中的要求比较严格。

背水焊接，由于焊接面的另一面有水存在，焊接时熔池高温会被背面水快速冷却，容易使焊点脆化，淬硬，形成过高的焊接热影响区（HAZ）硬度，降低焊接处的韧性，并且出现冷裂纹，而且高速冷却，还妨碍气体从熔池排除，导致气孔的出现。

2004年4月在北京召开了“油轮改造施工工艺专家评审会”，与会专家对改装施工过程中的焊接顺序、施工工艺等进行了深入讨论。考虑到油轮改装的主体工程在漂浮状态下完成，焊接工作量大。为缩短施工周期，船厂提出了“背水焊接”工艺，即船舶处于漂浮状态，实施中货舱新加双层底结构与船体外底板的焊接，船厂提供了背水焊接焊缝的硬度数据以及与在空气介质中焊接的硬度数据。与会专家普遍认为不能以“焊缝硬度”作为衡准焊缝性能的唯一指标,还应进行其它如拉力、弯曲和冲击等试验，并进行金相分析，来了解焊缝的材料和理化性能，最终才能判定此工艺是否可行。由于目前尚不能证明“背水焊接”工艺是安全可靠的，会上否定了船厂提出的船体结构“背水焊接”的施工工艺，建议双层底内新加结构与船底板的焊缝均应在坞内进行。

因为没有成熟可靠的工艺方案，在修造船界船级社、船东基本不认可背水焊接方案，船底纵骨、纵桁、肋板等结构与船底板间的填角焊只能在船坞内进行，这就极大的增加了船舶改装成本及改装周期。

在船舶改装工程中，由于新增双层底结构，大量的船底纵桁、肋板与船底板的焊接都涉及到背水焊问题。因为没有成熟可靠的背水焊接工艺，船东、船检要求船底构件与船底板的焊接必须在船坞内进行。为了最大程度地控制改装成本，缩短改装周期，需要对背水焊接进行研究与开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于船舶改装、修理过程中船体结构背水焊接的工艺及其确定方法，解决在船舶改装、修理过程中背水焊接难题，最大程度地控制改装成本，缩短加工周期。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种背水焊接工艺的确定方法，其中，该方法包含：步骤1，制备试验工装；步骤2，选定多组焊接工艺参数利用所述试验工装进行焊接试验评估分析，所述的工艺参数包含焊接电流、焊接电压、焊接速度、最小输入热量、焊条直径等；步骤3，对所得的不同焊接试样进行包含金相分析、无损探伤、折断试验等的测试；步骤4，调整水温重复试验，评估水温对焊接试样的影响，进而调整焊接工艺参数；步骤5，通过试验结果分析，制定出合理的背水焊接操作规程和工艺参数。

上述的背水焊接工艺的确定方法，其中，步骤4所述的水温对焊接试样的影响为：当水温低于10℃时硬度指标超出标准，且焊缝表面出现横向裂纹。

上述的背水焊接工艺的确定方法，其中，所述的试验工装包含试验水箱、支撑角铁、第一试板和第二试板；所述的试验水箱内盛有冰水混合物；所述的支撑角铁固定在试验水箱内；所述的第二试板安置在支撑角铁顶端，第二试板的下表面与试验水箱内的水相接触；所述的第一试板安置在第二试板上。

上述的背水焊接工艺的确定方法，其中，所述的试验中选用抗冷裂、抗热裂性能好的低氢焊条。

本发明还提供了一种上述方法确定的背水焊接工艺，其特征在于，所述的背水焊接采取多层多道焊。这样不但能降低每一层焊道的线能量，而且还能在焊接过程中起到后一道为前一道进行热处理细化晶粒的作用。每道焊道之间焊接均不停留，直至焊接结束。焊接时焊脚大于9mm，层间装配间隙为0-1mm，层间温度小于150℃。

上述的背水焊接工艺，其中，所述的背水焊接，在焊前需要确保接头清洁。在施工前，要确保所要施焊的接头无垃圾，无铁锈，干燥干净，所有定位焊应打磨去除彻底。

上述的背水焊接工艺，其中，所述的背水焊接的工艺参数包含：焊接电流为180-200A、焊接电压为25-26V、焊接速度为15cm/min、最小输入热量为1.44KJ/cm、焊条直径为4mm。

上述的背水焊接工艺，其中，所述的背水焊接，所用的焊条为直径4mm的507焊条。该焊条头部有红色色标。

上述的背水焊接工艺，其中，所述的焊条在使用前必须经过350-400℃的温度烘焙1小时。所述的焊条在使用前和使用时必须用保温桶保温。焊工必须凭保温桶去领取焊条。