[发明专利]一种船体结构用钢平仰角接焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于船体结构用钢的焊接方法，具体涉及一种船体结构用钢平仰角接焊接方法。

背景技术

焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一，在船体建造中船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标。因此，焊接技术进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。国际上，高强度钢焊接技术在焊材成分和工艺设计方面发展较快，应用领域也在不断扩大。在涉及特殊使用要求和恶劣工况条件(如辐照条件)下的钢结构制造领域，高强度钢占有越来越重要的位置，已广泛应用船舶、桥梁、石油化工、高层建筑建设、核电站建设等领域。而国内，高强钢的应用范围也在逐渐扩大，但总体上还不成熟、仅占钢用量的10％左右，比例较小。目前，国家标准GB1499.2-2007中高强钢的强度为300MPa，高强度钢的焊接标准尚不完善，相关焊接工艺的设计研究存在不足。

现有高强度结构用钢平仰角接焊接方法主要采用手工电弧焊，为保证焊接质量，减少冷裂纹等重大焊缝缺陷的产生，一般采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材；但是，采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材，焊缝强度低于母材，焊缝强度不符合设计要求，对于与海水接触的结构，焊缝与母材之间会产生电位差，不利于母材的防腐。

为便于理解本发明，以下对有关术语加以解释：

在进行平仰角接焊接时，将一根钢件焊接于另一根不移动的钢件表面，不移动的钢件称为基础件，移动钢件称为工件，一般情况下坡口开在工件上，工件与基础件按一定角度角接。

平仰角接焊接是指基础件大体竖直放置、工件大体水平放置，工件厚度方向侧面与基础件表面呈一定角度焊接。

焊缝水平焊趾高度是指焊缝相对于基础件表面的高度，焊缝竖直焊趾高度是指焊缝相对于工件表面的高度。

发明内容

本发明提供一种船体结构用钢平仰角接焊接方法，解决现有船体结构用钢平仰角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题，以节省较多的焊接材料、电能和工时，且易于加工，有效减小焊接变形。

本发明所提供的一种船体结构用钢平仰角接焊接方法，包括下述步骤：

(1)形成坡口步骤：在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根δ/3±2mm，其中工件板厚δ≥30mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为50°～55°；

(2)预热步骤：将待焊接的工件和基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为50°～55°，角接坡口间隙0mm～1mm；然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃开始施焊；

(3)正面平焊步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的斜面坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

(4)正面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则转步骤(5)，否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，再进行步骤(5)；

(5)背面清根步骤：先采用φ10mm碳棒对焊缝背面气刨清根，形成圆弧形坡口；然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100℃～130℃，进行步骤(6)；

(6)背面仰焊步骤：采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的圆弧形坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100℃～130℃；

(7)背面焊后处理步骤：判断是否环境温度为5℃～30℃且相对湿度小于70％，是则结束；否则将焊缝及焊缝两侧150mm范围内加热，加热温度达到200℃～250℃，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，结束。

所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法，其特征在于：

所述正面平焊步骤中，采用φ4.0mm焊条，焊接电流165A～175A，电弧电压22V～25V，焊接速度10cm/min～18cm/min；

所述背面仰焊步骤中，采用φ4.0mm焊条，焊接电流125A～135A，电弧电压22V～24V，焊接速度10cm/min～18cm/min。

所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法，其特征在于：

所述正面平焊及背面仰焊步骤中，所涉及的焊条焊前需经380℃～400℃烘焙1～2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。