高强度钢施工工艺.doc

高强度钢施工工艺作者： 2004-5前言高强度钢的使用越来越普遍，如果不采用合理的坡口、焊材、电流、电压等工艺措施，很容易产生淬硬的淬火组织，产生较大的内应力，引发裂纹，导致返工和质量的下降，所以为了规范焊接要求，提高产品质量，保证焊缝合格率特对高强度钢的焊接做出规定。概述 高强度船体结构钢系指其屈服强度和抗拉强度超过普通船体结构钢的那些钢材。由于高强钢中加入了少量合金元素，细化了晶粒，改善了内部组织，因此，其强度高于普通船用钢。但其塑韧性、疲劳强度低于普通钢。根据标称上屈服点ReH值的不同，高强钢可分为四组：265N/mm2、315 N/mm2、355 N/mm2和390 N/mm2 。其中，每组高强钢根据其韧性性质不同又可分为几个等级，分别表示为：AH27、DH27、EH27；AH32、DH32、EH32、FH32；AH36、DH36、EH36、FH36；AH40、DH40、EH40、FH40。船厂使用较广泛的级别为：AH32、DH32、 AH36、DH36、EH36。由于合金元素的加入，高强钢的淬硬倾向明显增大，焊接时焊缝和热影响区很容易产生淬硬的淬火组织，产生较大的内应力，引发裂纹。因此对于高强钢的施工，包括切割、装配、焊接和校正都应给予足够重视。一 钢材进厂要求：1.1.船厂应向船级社认可的钢厂订购船用高强度钢材料。船用高强钢钢材必须具有船级社的合格印记及钢厂的材料证书。不具有船级社合格印记的钢材，或未经批准同意的钢材，不准装船使用。1.2.凡具有船级社合格印记的高强度钢钢材，应进行登记、使用记录。进口钢材必须进行复验，以便在钢材质量有问题时能及时退货，以免影响船舶建造质量。1.3.对高强度钢进行钢板予处理时，一定要将油漆颜色（铁锈红）进行区分，便于材料的识别。二 下料要求：2.1.号料前，应清除钢板表面的铁锈，油污，检查表面有无缺陷，边缘有无裂缝，并核对钢板的牌号、规格是否符合图纸要求。2.2.对有明显变形的钢材应在平板机上进行矫正，但对变形较大的钢板需要进行火工矫正时一定要注意板材的加热温度，干烘温度不超过600C0。2.3.构件下料应尽量采用自动（数控和光电）切割，允许少量使用半自动切割，尽量不用手工切割。手工切割时必须使用靠模，保证切割边的光顺，减少打磨工作量。2.4.切割后所出现的缺陷应修整，边缘应打磨光滑，并经自检和检验合格后方可送到下道工序。2.5.材料下料应按高强度钢AH、DH、EH、FH级32、36、40材料严格加以区分，并在板材上用油漆作正确标识，并记录在案，严禁混用。2.6.所有构件下料及组装加工件需经检验合格后方可运施工场地装配，拼框组件时,对较大的焊接变形应进行校正，并适当增加临时加强撑材。校正时不能带水。临时加强材须用与构件相同的材料。三 预制要求：3.1.在预制时一定要熟悉工艺明细和图纸要求，严格按照焊接规格表和焊接工艺，进行预制施工。3.2.在预制和施焊时一定要注意高强钢的焊接要求，凡是有高强度钢材料的对接缝，无论同种材料还是异种材料，都要采用低氢焊条或采用CO2气体保护焊。普通船用材料与高强度钢材料的角接缝，如无特别要求（非高应力区）可采用普通焊接材料，但高强钢与高强钢间的角接缝必须采用低氢焊条或采用CO2气体保护焊。3.3.在构件预制时，要注意焊接程序，防止焊接变形。长直焊缝可采用分中对称焊接法或逐段退焊法进行焊接。当发现局部焊接变形时，可用机械和干烘的方法进行矫正。3.4.外板预制加工：机械加工时要注意加工间距，对外板加工时要注意外形光顺，如需要火工矫正，一定要控制加热温度在600以下。根据工件厚度和成形要求，选择合理的加热参数，过高的加热温度会影响材料的内部组织,影响材料的机械性能和使用性能，而且对线形光顺均无好处，应尽量避免。3.5.操作前，应根据工件成形要求，在钢板上预先划出加热线的位置和长度，便于正确掌握加热位置和加热面积。形状左右对称的零件，两边加热的数量、位置、温度和长度应保持一致，操作应对称进行。尽量避免在同一部位重复加热，对高强度钢更应严格控制。一般情况下，重复加热次数不应超过两次。3.6.为提高成型效果，在操作过程中可按工件挠曲情况辅以必要垫块并压紧。加工完毕后，保留一段时间再卸除一切外力压紧装置。然后用加工样板核对形状，保持工件边线光顺，并认真检查工件表面有无裂纹、熔坑、锤鳞等缺陷。四. 装配要求：4.1.装配前要熟悉工艺和图纸要求,选择正确的构件，按照合理的装配顺序进行对位安装,保证正确的定位尺寸及装配间隙。尤其应避免强制装配，防止增加构件的内应力。对于坡口加工不到位的构件，必须进行再加工，直到满足要求。4.2.对于体积庞大的构件，由于刚性较差，易变形，装配时应采取加固措施，用支撑材临时加固。4.3.对于定位焊（点固焊），即搭焊，在保证结构有足够的稳性的情况下，数量应尽量少，其焊接材料及质量要求与正式焊缝相同。每一点搭焊长度不小于50mm。注意定位焊的起弧和熄弧段的焊缝成型，避免弧坑的产生。定位焊的电流应略大于常规电流。有缺陷的定位焊在施焊前必须清根，以保证焊缝质量。4.4.装配完毕后，应进行自检、互检，并经有关主管人员的检查或取得船东船检的认可。严格把好焊前检验关。五. 焊接要求：5.1.有冰区低温要求的船体结构高强度钢及重要的受力结构，如船体大合拢焊缝，首、艉柱等铸钢件，应采用直流焊接电源。采用直流电源时，一般为反接法，即船体构件接电源负极，焊条接电源正极。为了有效防止磁偏吹，在施焊过程中，特别是在构件端部应采用适当的焊条角度和焊接方向加以控制。所有焊机输出、输入端线的连结，应参照相关说明书执行，严禁乱搭乱接现象。5.2.使用低氢焊条焊接重要结构时，包括高强度钢焊接，必需配带保温筒，低氢型焊条应在烘箱中按规定烘干后，才能放入保温筒内，随用随取，防止受潮，严禁使用未经烘干处理的碱性焊条。5.3.在使用低氢焊条进行高强度钢焊接时，宜采取多层多道焊，焊缝层数道数多些，有利于提高焊缝金属塑性韧性。但焊接层数增加，焊件变形倾向增加，这在坡口设计和焊接程序方面给予综合考虑。5.4.高强度钢焊接优先采用CO2半自动焊双面成型工艺,它具有熔敷率高、坡口角度小、装配间隙范围广、背面不需要清根、成型美观、变形小等一系列优点。详见CO2陶瓷衬垫焊通用工艺。5.5高强度钢焊接工艺:5.5.1焊前准备: 焊前准备包括坡口的加工及清洁,工具和设备的配备,焊接材料的处理(含辅助材料)以及焊前预热等。5.5.1-1 坡口加工. 坡口加工要求请参照焊接坡口型式参照标准或结构图。焊前应去除坡口两侧50mm范围内的水、油、锈污等杂物，防止气孔的产生。5.5.1-2 工具和设备. 焊工应备齐小锤、铰刀、钢丝刷、防风罩等常用工具。焊接设备必须性能可靠，刻度准确，气路畅通，接线正确牢固。5.5.1-3 焊接材料处理. 施焊前,焊条、焊丝必须经过烘干处理，保温待用。具体参数按照厂家提供的说明书执行。需要使用的焊剂、衬垫等，也要经过烘干处理。5.5.1-4焊前预热。根据不同的焊接结构、板材厚度及环境温度。应对母材进行焊前预热。预热温度100150。预热范围是焊缝两侧不小于母材厚度5倍的区域。5.5.2 手工电弧焊： 对AH、 DH、 EH级高强度钢的全位置焊,E5015（J507）低氢型焊条都适用。使用直流反接法，采用多层焊，背面碳刨清根。打底焊宜使用3.2焊条,层间温度不低于1000C。5.5.3 CO2气体保护焊. 对于AH、DH级高强度钢,推荐使用TWE-711(2Y)药芯焊丝,或其它2Y级的焊丝。对于EH级高强度钢,应使用TWE-711(3Y)药芯焊丝。所使用的焊接材料都必须有相关船级社的认可证书。平焊、立焊、横焊皆适用，或采用陶瓷衬垫，单面焊双面成型。当采用多层多道焊时，要求层层清渣，每层焊缝的起弧点和收弧点应相互错开，以减小焊接内应力。控制层间温度不低于1200C。5.5.4埋弧自动焊对AH、DH级高强度钢，可使用焊接材料：焊丝H08A、H10Mn2配HJ431焊剂。对于EH级高强度钢，应使用焊丝H10Mn2配SJ101焊剂。SJ101是烧结型焊剂，属氟碱型碱性剂，可交直流两用，直流用反接。SJ101焊剂碱度较高，焊缝金属纯净，韧性高，抗冷裂性能好，电弧稳定，脱渣性好。采用埋弧焊时，可根据不同的板厚采用不同的坡口和焊接方式：1、不开坡口单面埋弧焊，背面碳刨清根封底。2、开单面V坡口，背面陶瓷衬垫，CO2或手工焊打底，埋弧焊盖面。3、开单面坡口进行埋弧焊，背面碳弧气刨清根封底。接头的坡口形式，请参照标准。5.5.5焊接规范参数焊接规范参数包括焊条（焊丝）直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接层数、气体流量、焊丝伸长和电源极性等。不同的焊接方法，不同的板材厚度以及不同的焊接位置，应选择不同的工艺参数。尤其要注意焊接电流与电压的匹配，合理调节参数，保证焊缝的良好成型和内在质量。为了有效控制焊接变形，宜采用小规范参数进行施焊。具体工艺参数请参照相应的通用工艺。5.6 焊接缺陷及返修。高强度钢焊接，气孔及裂纹的倾向性较大。施工过程中一旦发现气孔、裂纹及其它超标缺陷如夹渣，咬边、未熔合等，应立即停止施焊。对缺陷部位进行批除处理，批除须出白，批除长度通常不小于50mm，或根据缺陷性质和范围而定。批除后应打磨清洁。特殊区域的返修工程，需由施工车间或工艺部制定返修工艺，并经主管人员检验认可后严格遵照执行。5.7 为了保证