特涂艙中銹點區焊補工藝研究及應用

陸子友，朱 池

(中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214433)

在現代船舶建造中，一般采用CO2氣體保護焊、焊條電弧焊和手工鎢極氬弧焊進行焊縫修補[1]。在化學品船的特涂艙修補中，不僅要考慮工作效率、施工環境和對特涂油漆損壞程度影響，還需要找出特涂液貨艙的最優修補焊接方法。CO2氣體保護焊需要送絲機、氣瓶和焊線，其中送絲機容易破壞艙室地面的特涂油漆以及焊線笨重，該焊接方法還存在有藥渣、熱輸入量大和焊縫抗裂性較差等問題。經過分析，采用焊條電弧焊和手工鎢極氬弧焊較為合適。為了找到最優的修補方法，對焊條電弧和手工鎢極氬弧焊進行對比試驗，找出合理的焊接工藝，不僅能提高特涂艙修補成功率，還能減少背面油漆修補，提高工作效率。文中通過對比試驗進行分析，為實船修補找出合適的焊補方案。

1 試驗材料及焊前準備

按照LR船級社規范要求，新的修補方案在實船應用需要進行工藝認可試驗，具體試驗如下。

1)焊接試板。焊接試驗采用母材為AH36，厚度為18 mm，尺寸為250×500，一共12塊試板。

2)焊接材料及方法。焊接方法和焊材見表1。

表1 焊接方法和焊材

3)焊接坡口形式。 焊接坡口形式見圖1，焊條電弧焊焊接接頭要求見圖2，手工鎢極氬弧焊焊接接頭要求見圖3。

圖1 焊接坡口形式

圖2 焊條電弧焊焊接接頭要求

圖3 手工鎢極氬弧焊焊接接頭要求

4)補焊試驗要求。

(1)補焊位置為角焊縫與母材處，見圖2和圖3所示。需要將補焊處刨4～5 mm深度后修補。

(2)補焊過程中需要記錄電流、電壓、焊接速度、背面焊接溫度(小于等于170 ℃，當溫度即將到170 ℃時停止補焊，記錄焊接時長。待溫度降下來后繼續補焊，依次循環)。溫度測量要求：紅外點溫與接觸式測溫同時進行。接觸式測溫只需要測3個點,測溫點位置示意圖見圖4，由于有延遲性，點①、②溫度無需是最高讀數，但是點③必須是最高讀數。紅外點溫移動需與焊接速度同步。

圖4 測溫點位置示意圖

3)確定試驗位置。硬度點測試位置示意圖見圖5。其中，圓點代表測試點。

圖5 硬度點測試位置示意圖

2 焊接

2.1 焊接準備

在焊接或者焊接預熱前，焊縫坡口及焊縫周圍30 mm區域內應清潔，沒有潮氣、油、渣、鐵銹、氧化物或任何可能污染焊縫的外來雜質。

2.2 焊前檢查

焊前檢查包括焊接工作條件、焊接設備及焊接材料等的準備工作情況。首先要檢查焊接結構裝配是否符合公差要求；再檢查設備的外部接線是否正確，電纜接頭、接地線、控制線插頭等是否擰緊；通電后，各按鈕動作是否正常，并檢查焊絲能否保證整條焊縫的需求量。

2.3 焊接注意事項

電弧電壓的選用值必須與焊接電流相匹配。在其他規范參數不變情況下，當電弧電壓增大時，焊縫熔寬增加，過高的電弧電壓會出現焊縫咬邊；反之則焊縫熔寬減少，過低電弧電壓會使電弧燃燒不穩定。電弧電壓的變化對余高影響不大[2]。在保證焊接過程和焊縫成形良好情況下，應盡量降低電壓，這對于防止氣孔和減少合金元素的燒損都是有利的[3]。

2.4 焊接認可焊接規范

焊條電弧焊焊接參數見表2，手工鎢極氬弧焊焊接參數見表3。

表2 焊條電弧焊焊接參數

表3 手工鉤極氬弧焊焊接參數

2.5 背面測量溫度

根據試驗要求，采用接觸和紅外線溫度計進行溫度測量，當采用焊條電弧焊，焊縫長度達到400 mm時，溫度為170 ℃，焊接時長為3.0 min；當采用手工鎢極氬弧焊，焊縫長度達到180 mm時，溫度為170 ℃，焊接時長為2.5 min。

2.6 試驗結果及分析

1)無損檢測。對本次焊條電弧焊和手工鎢極氬弧焊的修補接縫進行無損檢測。按照CB/T 3958-2004《船舶鋼焊縫磁粉檢測、滲透檢測工藝和質量分級》中的磁粉檢測標準進行100%MT檢測，試樣無裂紋、未焊透、氣孔等缺陷，試樣均為Ⅰ級合格。

2)硬度檢測。測定6組焊接試樣的硬度值，為了便于對比分析，分別對試樣的母材、熱影響區、修補焊縫進行了檢測。焊條電弧焊維氏硬度(HV)試驗結果見表4，手工鎢極氬弧焊維氏硬度(HV)試驗結果見表5。

表4 焊條電弧焊維氏硬度(HV)試驗結果

從表4和表5中發現，當采用焊條電弧焊修補焊縫時，與母材硬度值相比，維氏硬度值高出較多；當采用手工鎢極氬弧焊修補時，與母材硬度相比，維氏硬度偏差較小，數值相近。說明手工鎢極氬弧焊修補焊縫的綜合力學性能優于焊條電弧焊。

表5 手工鎢極氬弧焊維氏硬度(HV)試驗結果

3)宏觀分析。2種焊接修補焊縫呈金屬光澤，焊縫外觀成形良好，有足夠的熔深，無裂紋和未熔合缺陷，未發現氣孔、夾渣等缺陷，符合ISO5817-2014《Welding——Fusion-welded joints in steel,nickel,titanium and their alloys(beam welding excluded)-Quality levels for imperfections》中B級的要求，表明焊接接頭質量合格。

3 實船應用

經過上述試驗對比，發現手工鎢極氬弧焊比焊條電弧焊綜合力學性能好，因此實船修補采用手工鎢極氬弧焊，單次焊接長度不大于180 mm，焊接時間控制在2 min內，層間溫度控制在40 ℃，獲得優質焊縫，焊縫背面的油漆未損壞，只需要特涂修補區域的油漆。修補結果獲得船檢和船東認可，該船已經完工出廠。

4 結束語

通過焊條電弧焊和手工鎢極氬弧焊修補特涂液貨艙銹點的對比，可以得出如下結論。

1)相比焊條電弧焊，采用手工鎢極氬弧焊修補特涂艙，其焊縫成形光順美觀、無飛濺物、力學性能優。

2)采用熱輸入量集中的手工鎢極氬弧焊的焊接方法，雖然在層溫控制下，焊接時間較短，但是修補區域焊縫的硬度值更接近母材。

3)對于特涂艙的修補，需要選用合理的焊接方法、焊接參數、層間溫度，才能提高修補成功率，避免修補點的擴大。