远洋船舶大合拢垂直焊缝性能设计虚拟仿真实验一电子教材
远洋船舶大合拢垂直焊缝性能设计 虚拟仿真实验-电子教材
目录1.船舶用钢DH36简介..12.船舶大合拢气电立焊原理23.焊接前准备34.电弧模型与熔滴过渡45.热影响区CCT图.....226.焊接热循环...237.接头性能的影响因素.278.X射线探伤技术.28
目 录 1. 船舶用钢 DH36 简介.1 2. 船舶大合拢气电立焊原理.2 3. 焊接前准备.3 4. 电弧模型与熔滴过渡.4 5. 热影响区 CCT 图.22 6. 焊接热循环.23 7. 接头性能的影响因素.27 8. X 射线探伤技术.28
1.船舶用钢DH36简介DH36是一种常用高强度钢，在涵养装备制造上用途广泛，这种钢材的基材是低碳钢，添加了锰、镍等合金元素，合金元素的含量如表1所示。提高了它的低温冲击韧性。它具有较高的耐腐蚀性，较高的强度和良好的韧性，并且焊接性能优良。表1DH36钢的化学成分（wt.%)P化学cSiMnsNiCrNbV成分CCS≤0.18≤0.5≤0.9~≤0.035≤0.035≤0.4≤0.2≤0.02~0.25≤0.05~0.1标准1.6试板0.160.211.210.0130.0030.010.020.0140.002焊接接头的形式为对接接头，焊接的位置是立焊位置。选用的焊丝为SC-EG2，这是一种新研发的用于焊接DH36的焊丝。保护气选择的是CO，气体，纯度至少为99.5%。焊缝坡口采用V形坡口，坡口的角度要根据材料的厚度来决定，坡口示意图如图1所示。不同板厚坡口角度和间隙如表2所示。+p图1坡口示意图上图中，α为坡口角度、p为间隙、t为板厚。表2不同板厚坡口的角度和间隙板厚/mm坡口角度/（°）间隙/mm1645-494-81840-444-8205-940-44225-940-44试样选择DH36材料，制作成6mm×80mm的圆柱试样。垂直接缝装配时，应在坡口背面构架处装上“II"形马，“I"形马之间的距离值为300-400mm。每只衬垫至少有两只形马，马的尺寸如图2所示。1
1 1. 船舶用钢 DH36 简介 DH36 是一种常用高强度钢，在涵养装备制造上用途广泛，这种钢材的基材 是低碳钢，添加了锰、镍等合金元素，合金元素的含量如表 1 所示。提高了它的 低温冲击韧性。它具有较高的耐腐蚀性，较高的强度和良好的韧性，并且焊接性 能优良。 表 1 DH36 钢的化学成分(wt.%) 化学 成分 C Si Mn P S Ni Cr Nb V CCS 标准 ≤0.18 ≤0.5 ≤0.9~ 1.6 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.4 ≤0.2 ≤0.02~0.25 ≤0.05~0.1 试板 0.16 0.21 1.21 0.013 0.003 0.01 0.02 0.014 0.002 焊接接头的形式为对接接头，焊接的位置是立焊位置。选用的焊丝为 SC-EG2，这是一种新研发的用于焊接 DH36 的焊丝。保护气选择的是 CO2 气体， 纯度至少为 99.5%。焊缝坡口采用 V 形坡口，坡口的角度要根据材料的厚度来决 定，坡口示意图如图 1 所示。不同板厚坡口角度和间隙如表 2 所示。 图 1 坡口示意图 上图中，α 为坡口角度、p 为间隙、t 为板厚。 表 2 不同板厚坡口的角度和间隙 板厚/mm 坡口角度/（°） 间隙/mm 16 45-49 4-8 18 40-44 4-8 20 40-44 5-9 22 40-44 5-9 试样选择 DH36 材料，制作成 φ 6 mm×80 mm 的圆柱试样。 垂直接缝装配时，应在坡口背面构架处装上“∏”形马，“∏”形马之间的距离 值为 300-400 mm。每只衬垫至少有两只“∏”形马，马的尺寸如图 2 所示
200图2形马尺寸2.船大合拢气电立焊原理气电自动立焊是一种高效、先进的焊接方法，目前普遍应用于船体结构中航侧外板、隔舱壁等立向位置的对接焊。相应规范规定了气电自动立焊的焊接材料及辅助材料、作业环境、坡口形式及装配、焊接工艺和焊缝质量控制等。垂直气电自动焊示意图如图3所示。导电管钢板焊丝一冷却水衬垫（CO2）保护气体盒厂保护气体导电嘴（CO2)厂保护气体熔渣9一水冷铜滑块熔池冷却水焊缝图3垂直气电自动焊示意图焊接过程中相关标准采用如下标准：CB/T3947-2001《气电自动立焊工艺要求》GB/T6052-1993《工业液体二氧化碳》CB/T3715-1995《陶质焊接衬垫》《焊缝返修通用工艺》设备采用的是与各大船厂实际生产作业中一致的焊接设备，保证了实验中的焊接工艺可以直接运用到实际生产活动中。具体的焊接设备如表3所示，利用表中所示的设备自行搭建焊接平台。其中送丝机构电源均来自日本大阪变压器厂，焊接接头产自日本神户制钢厂，水冷机2
2 图 2 ∏形马尺寸 2. 船舶大合拢气电立焊原理 气电自动立焊是一种高效、先进的焊接方法，目前普遍应用于船体结构中舷 侧外板、隔舱壁等立向位置的对接焊。相应规范规定了气电自动立焊的焊接材料 及辅助材料、作业环境、坡口形式及装配、焊接工艺和焊缝质量控制等。垂直气 电自动焊示意图如图 3 所示。 图 3 垂直气电自动焊示意图 焊接过程中相关标准采用如下标准： CB/T 3947-2001《气电自动立焊工艺要求》 GB/T 6052-1993 《工业液体二氧化碳》 CB/T 3715-1995 《陶质焊接衬垫》 《焊缝返修通用工艺》 设备采用的是与各大船厂实际生产作业中一致的焊接设备，保证了实验中的 焊接工艺可以直接运用到实际生产活动中。 具体的焊接设备如表 3 所示，利用表中所示的设备自行搭建焊接平台。其中 送丝机构电源均来自日本大阪变压器厂，焊接接头产自日本神户制钢厂，水冷机
头产自日本大阪电器厂电气厂，其他设备均需要自已设计加工，将所有的设备组合成垂直气电焊的焊接装置。若有需要，可自行添加其他设备。表3焊接设备型号制造厂设备名称电源DYNA-AUTO 500M日本大阪变压器厂送丝机构CM-231型日本大阪变压器厂焊接机头SG-2Z日本神户制钢厂水冷机头CS-400日本大阪电气厂焊丝应包装完好，随用随拆，选用的衬垫应随用随拆，如拆封后未用完，需要将焊丝放进干燥柜中，储放时间过久，必须经200～250℃培烘后才能使用。如果板材没有余量只需要对坡口进行修正，若板材有余量需要现场进行切割。如果两块板材的厚度不相同，应该将高出的部分磨平，其斜度尺寸为（60～80)mm。使用气动砂轮去除沟槽边缘两侧50米内的焊缝，马脚，金属飞溅和纵缝焊缝高度。确保前部水冷滑块平滑滑动，后垫片紧密贴合。当安装垫圈时，必须确保成形槽与槽的中心对齐，并且垫圈被无间隙地推紧，并且垫圈紧紧地附接到钢板的背面。将立式自动焊接设备悬挂在甲板上合适的位置，并安装风管，水管，控制线和电缆等。长度应满足整个长接头的焊接要求。使用提升装置将导轨放置在离接缝200mm的位置（称为磁钢边缘），并确保导轨之间的可靠连接。在安装导轨之前，必须清除磁钢表面上的灰尘和污垢。3.焊接前准备完成焊前准备工作后，将试板进行固定，要注意固定时要保证牢固。由于正面焊缝会受到滑块的挤压作用很容易在焊接过程中出现松动的现象。装配好之后进行打底工作，由于是垂直的焊接位置，如果不进行打底工作会导致熔池塌陷，严重的话可能会使焊接工件与工作台焊在一起。接着根据坡口和装配间隙开始进行焊枪摆动的设置，由于焊接采用的板厚为22mm，所以焊枪的摆动是十分必要的，否则会出现，背面焊缝成型不良、未焊透等焊接缺陷。在摆动过程中，装配的间隙相对较小，注意焊枪的导嘴绝对不能接触到工件。焊接过程中要注意观察电弧位置，根据电弧在焊接过程中的位置，进行手动的调整，使其保持在合适的位置，这样能够保证前后焊缝都有比较好的成型，且3
3 头产自日本大阪电器厂电气厂，其他设备均需要自己设计加工，将所有的设备组 合成垂直气电焊的焊接装置。若有需要，可自行添加其他设备。 表 3 焊接设备 设备名称 型号 制造厂 电源 DYNA-AUTO 500M 日本大阪变压器厂 送丝机构 CM-231 型 日本大阪变压器厂 焊接机头 SG-2Z 日本神户制钢厂 水冷机头 CS-400 日本大阪电气厂 焊丝应包装完好，随用随拆，选用的衬垫应随用随拆，如拆封后未用完，需 要将焊丝放进干燥柜中，储放时间过久，必须经 200～250 ℃培烘后才能使用。 如果板材没有余量只需要对坡口进行修正，若板材有余量需要现场进行切 割。如果两块板材的厚度不相同，应该将高出的部分磨平，其斜度尺寸为(60～ 80) mm。 使用气动砂轮去除沟槽边缘两侧 50 毫米内的焊缝，马脚，金属飞溅和纵缝 焊缝高度。确保前部水冷滑块平滑滑动，后垫片紧密贴合。 当安装垫圈时，必须确保成形槽与槽的中心对齐，并且垫圈被无间隙地推紧， 并且垫圈紧紧地附接到钢板的背面。 将立式自动焊接设备悬挂在甲板上合适的位置，并安装风管，水管，控制线 和电缆等。长度应满足整个长接头的焊接要求。 使用提升装置将导轨放置在离接缝 200 mm 的位置（称为磁钢边缘），并确保导 轨之间的可靠连接。在安装导轨之前，必须清除磁钢表面上的灰尘和污垢。 3. 焊接前准备 完成焊前准备工作后，将试板进行固定，要注意固定时要保证牢固。由于正 面焊缝会受到滑块的挤压作用很容易在焊接过程中出现松动的现象。 装配好之后进行打底工作，由于是垂直的焊接位置，如果不进行打底工作会 导致熔池塌陷，严重的话可能会使焊接工件与工作台焊在一起。 接着根据坡口和装配间隙开始进行焊枪摆动的设置，由于焊接采用的板厚为 22 mm，所以焊枪的摆动是十分必要的，否则会出现，背面焊缝成型不良、未焊 透等焊接缺陷。在摆动过程中，装配的间隙相对较小，注意焊枪的导嘴绝对不能 接触到工件。 焊接过程中要注意观察电弧位置，根据电弧在焊接过程中的位置，进行手动 的调整，使其保持在合适的位置，这样能够保证前后焊缝都有比较好的成型，且