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                船舶制造过程中如何选用合适的焊材

                2017-03-30

                1. 主要?产品及常用焊材


                我公司为船舶制造单位,产品涉及散货船、Jack Up、油船、模块及修理改装项目。实际生产中焊材主要包含碳钢、低?合金高强钢、不锈钢(含双相及超级双相不锈钢)、低温钢(316L、9Ni)及镍基合金(Inconel 625)等。碳钢及低合金钢焊?接以FCAW为主,超高强钢仍以手工焊为主,双相及超级双相不锈钢以钨极氩弧焊为主,9Ni及镍基合金采用钨极氩弧焊打底、手工焊盖?面的焊接方法。随着**焊接技术的推广,焊条的使用正逐年缩减,自动焊、半自动焊比例逐渐增多。近年来,随着项目要求越来越严格、工期紧张及成本控制等方面?的变化,我公司在焊接方法及焊材的选用方面也面临着越来越多的难题。


                2. 主要难题及解决方案


                (1)9Ni钢的焊接  该项目中,9Ni钢的焊接不仅要满足高强度、﹣196℃低温冲击性能,还要满足SSC(抗硫化氢腐蚀试验)要求,而9Ni钢具有磁性,难消磁,焊接容易?产生裂纹,这对我们选择焊材及制定焊接工艺提出了更高的要求。


                首先针对9Ni钢的磁性问?题,我们?在焊接前需要进行消磁处理。焊接时,在坡口上方进行定位?焊处理,焊接时,坡口两侧磁场消磁,保证了焊接顺利进行。对于焊接裂纹,通过?分析发现焊材的选用是非常重要的,我公司选用的NiCrMo—3型焊材,与9Ni钢的线膨胀系数相近,有效减少了焊接热应力,含碳量与9Ni钢相近,而wNi=55%~60%,保证了奥?氏体组织的含量,避免?熔合线出现硬脆马氏体带,wC≤0.03%,脆性温度区间小。采用NiCrMo—3型焊材焊接9Ni钢,有效地保证了9Ni钢的低温韧性,这是由于高的Ni含量有?效防止了C的迁移,并且焊缝为奥氏体结构,有效保证了焊缝的低温韧性。


                焊接参数对保证9Ni钢焊接质量也是极为重要的,此项目中,涉及此材?料的焊接为厚壁管,我公司采用GTAW打底,SMAW填充、盖面的方法进行焊接,为了保证质?量节约焊材,坡口设计如图?1所示。为了保证根?部焊道成形和焊条电弧焊填充,以及避免出现烧穿现象,打底焊至少要焊两层,焊缝?厚度至少达到6.4mm后,再采用焊条电弧焊填?充。焊道布置如图2所示。


                我?公司针对9Ni钢焊接工艺还做?了如下规定:热输入≤2.2kJ/mm;焊接层间温度?≤100℃;由于9%钢的熔深浅、穿透力很差,坡口面上很容易产生未?熔合,因此当焊?接电弧摆动到坡口面上时,做短暂停留以获得良好的熔合性;在多道焊的盖?面焊道,坡口两侧的盖面焊道要求外延1~2mm,以保证良好的?焊接熔合性。这些均有力保证了9Ni钢焊接质量。


                (2)模块项目Inconel625复合管的焊?接  本项目中Inconel625复合?管是由管(碳钢- API 5L B)+衬层(Inconel625材料,厚度3mm)复合而成。除了要解决Inconel625材料本身的焊接难点外,两种?材料结合层的焊接是极其复杂的,而*需要解决的是复?合层Fe元素?的稀释问题,选择什么材料焊接及焊接工艺成为难题。


                 通过规范、规格书的?阅读及试验,整个焊缝均采?用NiCrMo—3型焊材,为了避免Fe元素的稀释,我们会在坡口内用NiCrMo—3型焊材预?堆焊一层(见图3),之后采用GTAW打底, SMAW填充、盖面?的方式进行焊接。并且为了保障焊接的?稳定性,我们选用了国外焊材(UTP A 6222 Mo及UTP 6222 Mo)。对?焊接参数及工艺也进行了严格的控制,保证了项目?的顺利进行。


                3. 对未?来焊接材料发展的一些想法


                首先,目前市场竞争激烈,产品的制造要?求也日趋严格,经常还要面临工期紧张?的难题,我公司目前项?目涉及很多特殊焊材(如9Ni钢、双相不锈钢及超级双相不锈钢的焊材),这些焊材都需要国外进口,周期特别长,价?格也非常贵,希望国内焊材厂家加?强研发,提供高质量及高稳定性的产品,这对成本控制及工期都?是极其有利的。


                其次,超高强度合金钢焊材,如EQ70,针对6G位置,目前基本使用焊条及埋弧焊丝?,我公司试了国内外很多家FCAW药芯焊丝,低温韧性很难保证?,希望国内外焊?材企业,针对此问题,开发出适合生产使用的焊材,这对提高生产率?及保障焊接稳定性都是非常有意义的。


                **,针对绿?色焊接——健康、环保与安全生产,我认为未来焊材的研?发要提高其工艺性,减少粉尘、污染、飞溅?及噪声等,减少对环境及焊工的伤害,同时随着**焊的推广,希望研发更多更好的自动焊焊材,也希?望焊接机器人能更快地在船舶行业推广,提高生产率,解放劳动力?。



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