船体钢结构焊接的研究现状

船体钢结构焊接的研究现状许威，丁文斌，孙小磊，刘维，黄江中(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要：论述了船体结构用钢焊接的研究现状。从焊材选用、焊接工艺及组织性能方面，分析了船体钢焊接中的关键问题及发展方向。探讨了提高焊接效率和改善接头性能的手段，并建议将电磁搅拌技术引入到船体钢结构的多丝埋弧焊接生产中，以提高焊接效率和接头质量。关键词：船体钢；焊接；电磁搅拌XuWei,DingWenbin,SunXiaolei,LiuWei,Huang(OffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.,TianjinAbstract:Thepresentweldingresearchstatusofhullstructureareintroduced.Thekeyproblemsanddevelopminginhullstructureareanalyzedfromweldingmaterialselection,weldingtechnology,microstrucofimprovingtheweldingeficiencyandjointpropertiesinhullstructurearealsodiscussed,andelectromagneticstiringtechniqsuggestedtouseinthemulti-wiresubmergeKeywords:steelforhull;welding;electromagne0前言影响结构的各种性能，特别是厚板高强钢的焊接。优1.1选用要求基于对船体钢焊接结构本身的服役环境和使用要劳性[²。为了提高焊缝抗裂性，要求药芯焊丝的扩散氢含量尽可能低。当扩散氢含量较低时，对避免气孔也十分有效。通过改变焊丝成分可以提高焊缝的抗腐接工艺。船体焊接接头一般采用高匹配，而过高的匹配焊缝金属横向裂纹敏感性将高，因此必须控制焊缝金属的屈服强度。增加焊丝的耐吸潮性，可以降低预1.2发展趋势使焊缝金属尽可能多地形成针状铁素体组织而获得理想的强韧配合。焊缝屈服强度超过550MPa时，应用针状铁素体组织进行焊缝金属韧化受到局限。这使超低碳贝氏体(ULCB)焊接材料的研制成为热点。采用很宽的t₈5冷却时间范围内仍保持相当高的强韧性配化机制，依靠低的贝氏体转变温度获得高强度。高韧性主要是由间隙原子的含量水平比较低以及第二相粒子少的细晶组织而获得²。2焊接方法在我国，常用的焊接方法主要包括焊条电弧焊、焊条电弧焊，难于达到全自动化。随着焊接设备的机械化和自动化，药芯焊丝用量逐年上升，性能不断优量采用CO₂焊接，还在很多位置采用了机器人焊接。曲面分段焊重力焊、简专用多头自动角CO₂半自动焊、单面埋弧自动单面埋弧自动焊、单面CO₂焊装置、简易焊、单面CO₂半自半自动焊、单面CO₂自动CO₂自动焊(角易CO₂自动焊焊(全位置)、垂直、横向自动焊、机器角)、CO₂半自动焊、机焊)、CO₂半自动焊、机器人焊接(平角、立角焊)、重力焊动气电焊、简易CO₂自动器人焊接2.2发展趋势 +等离子弧焊、激光+埋弧焊及激光+TIG焊等。把以上2种能源叠加可以大大提高焊接板厚，这种焊接方法已在欧洲的船厂板架构件(16m×20m)的制造中得到实际应用。我国也对激光填丝焊接以及激光-MIC复合焊工艺进行了研究5。研究表明，高功率激光填丝焊过程中，控制等离子大小的稳定性是实现稳定焊接过程和优良焊缝成形的关键。船用低合金钢厚板具有良好的激光填丝焊工艺适应性。激光-MIG复合焊过程中，等离子体电弧与光致等离子之间的交互作用埋弧焊在造船业占有较大比例，其自动化程度高，特别是多丝埋弧焊，大大提高了焊接效率。然而，由于埋弧焊的焊接热输入较大，焊缝和热影响区晶粒组织382011年第4期3组织性能经稀土变性处理后不仅钢种本身的耐蚀性得到了提价复杂结构和整个船体的断裂韧性和疲劳性能的方船体钢焊接结构变形的预测是焊接研究的另一方向。大连理工大学基于神经网络对船舶高强钢的焊接变形进行了分析预测。研究表明，在物理模拟与有限元分析基础上采用人工神经网络可以快速分析、预测船舶高强钢焊接变形变化规律，满足新型舰船研制要求。针对船体分段钢结构在焊角固定的前提下，焊接顺序是影响焊接变形的主要因素，采用同向分段退焊可以获得有效抑制船舶高强钢焊接过程产生的变4结束语质量的焊接方法，有效评定接头性能是船体高强钢焊接的重要方向。要提高高强钢板的低温韧性首先需要参考文献[1]李丽茹.国外造船焊接技术的发展[J].造船技术，2005,264(2):33-34.[2]桂赤斌.高强度钢船体焊接材料的使用要求、现状及发展趋势[J].焊接，2007(5):19-22.[4]刘新华.E级钢埋弧自动焊工艺研究[J].造船技术，2006(6):39-41.[5]唐卓.船用厚板高功率激光焊接工艺适应性研究[D].上海：上海交通大学，2008.[6]陈家本.船舶焊接机械化、自动化的概况与发展趋势[J].船舶高效焊接，2004,70(5):8-12.敷金属低温韧性的影响[J].金属学报，2000,36(2):[8]贾昌申，肖克民.用电磁搅拌提高20g钢埋弧自动焊焊缝质量[J].电焊机，1987(4):14-17.水腐蚀性能对比[J].焊接学报，2001,22(4):69-72.pressurehulls[J].InternationalJournalofFatigue,2000(22):41-52.[12]SumpterJDG,CaudreyAJ.Recommendedfract