船用焊接材料技术要点汇编
一、船用焊接材料的主要分类
船舶建造中使用的焊接方法多样,对应的焊接材料主要分为以下几大类:
焊条,用于手工电弧焊,是船舶建造中应用最广泛的焊接材料之一-。按照造船工艺的不同,船体建造主要采用普通手工焊条、高效铁粉焊条及重力焊条,其中普通手工焊条多为低氢碱性焊条。
实芯焊丝与药芯焊丝,用于气体保护焊-。其中药芯焊丝因其较高的实用性和效率,在船舶建造中的应用逐年增加。
埋弧焊丝与焊剂,用于埋弧自动焊,是造船自动焊的主流方式,效率远高于手工焊-。船用焊剂包括熔炼焊剂、烧结焊剂、黏结焊剂等多种类型。
非熔化电极,如碳棒、钨棒等,用于特定焊接工艺-。
衬垫材料,包括铜衬垫、焊剂衬垫、玻璃纤维衬垫、陶瓷衬垫等,用于辅助焊接成型。
国内船舶建造中涉及的焊接方法主要有焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极和非熔化极气体保护焊、气电立焊等-。同时,管钎焊、激光焊、搅拌摩擦焊等特殊焊接方法也在船舶领域得到应用。
二、核心技术标准与规范
船舶焊接材料需符合国际海事组织、各船级社及国家的强制性要求。
中国船级社《材料与焊接规范》 是CCS规范体系内关于材料和焊接的基础性规范-。该规范明确规定了船舶、海洋设施、锅炉及压力容器等所用钢材、铝合金、其他有色金属及非金属的性能要求,并提供焊接技术要求和焊工资质要求-。船体结构所用的焊接材料应符合该规范的规定。
中国船级社《船舶焊接检验指南》 是焊接材料使用、焊工考试、焊接工艺设计、焊接工艺认可、船体装配与焊接、焊缝及材料无损检测等相关检验工作的重要依据。该指南适用于造船业常用的各种焊接方法,如焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极和非熔化极气体保护焊、气电立焊等。最新版本已新增钛及钛合金焊接材料认可的试验要求、铝合金搅拌摩擦焊工艺认可等内容。
在国际层面,各主要船级社(如美国船级社、挪威船级社、法国船级社、英国劳氏船级社等)均有各自的焊接材料认可规则和规范-。焊接材料,如焊丝、焊条、药芯焊丝等,需要经过测试以符合各船级社对海运业焊接的要求-。
三、选用原则与技术要求
焊接材料的选用必须与母材的强度等级和韧性要求相匹配,所选用焊接材料的级别应与船体结构用的钢级相适应-。
高强度钢材的焊接:焊接高强度钢材时,必须采用船级社认可的低氢型高强度焊接材料-。焊接时一般应考虑预热并注意控制线能量和道间温度-。预热温度通常有明确的范围要求,焊道的温度检查位置为距焊缝一定距离处-。若船体构件由高强度钢板组焊而成,施焊后应考虑进行退火处理以消除焊接残余应力。
不锈钢及其复合钢板的焊接:应采用分别适用于基材和复层材的焊接材料。构件的坡口应采用机加工或磨削的方法制备,避免采用火焰切割。在基材焊缝与复层材焊缝之间,建议采用合金元素含量高于复层材的奥氏体不锈钢焊接材料焊制过渡焊层。紧靠过渡焊层的基材焊道应采用低氢或超低氢基材焊接材料,过渡层及随后的焊道应采用小直径焊接材料和小电流施焊,以保持最小的焊接稀释率。不得在面向腐蚀介质的钢板表面引弧和随意焊接安装临时构件。
铝合金的焊接:建议采用钨极惰性气体保护焊或熔化极惰性气体保护焊方法。重要焊缝的两端应装引弧板和熄弧板,施焊时应保持焊接的连续性。若有中断,引弧前应清洁接缝处。多道焊时,应注意前后焊道之间的清洁和道间温度。
异种材料的焊接:典型异种材料的焊接材料选用可参考相关指南的附录。
四、认可与检验要求
工厂认可:生产船用焊条、焊丝和焊剂等焊接材料的工厂应取得船级社的工厂认可。焊接材料所用的盘条、钢带等原材料应由船级社认可的生产厂提供。
认可申请:焊接材料制造厂填写认可申请书时,应写明焊接材料的牌号、规格、申请认可等级、含氢量等级(如适用)、适用的焊接位置、电流性质等信息。对于埋弧焊焊接材料,需注明每种焊丝与焊剂的配合牌号;气体保护焊焊丝需注明所配的气体种类。
图纸资料提交:应将原材料来源及技术标准、生产检测主要设备概况、生产及检验工艺、产品说明书等资料提交备查。型式试验大纲应提交船级社批准。
入库检验:焊接材料必须经过入库检验,一般先作外观检验-。已经船级社认可的焊接材料,船厂一般不作复验-。当采用规定以外的焊接材料时,应经船级社同意后方可使用-。
型式认可证书:每种焊接材料经测试合格后可颁发型式认可证书,证明产品达到焊缝连接要求。
五、常见焊接方法的应用
船舶建造中涉及的焊接方法多样,主要包括:
焊条电弧焊:是船舶建造中最传统、应用最广泛的焊接方法,适用于各种位置的焊接。
埋弧焊:造船自动焊的主流方式,适用于平焊位置的长直焊缝,效率高、质量稳定。
熔化极气体保护焊:包括实芯焊丝气保焊和药芯焊丝气保焊,适用于半自动和自动焊接,应用日益广泛。
非熔化极气体保护焊:如钨极惰性气体保护焊,适用于不锈钢、铝合金等特殊材料的焊接。
气电立焊:适用于大型船体结构的立向焊缝-。
特殊焊接方法:管钎焊、激光焊、搅拌摩擦焊等也在特定场合得到应用。
六、焊接材料的保管与使用
烘干要求:低氢型焊条从干燥筒外拿出超过规定时间后,必须经过适当的温度和时间进行烘干处理-。
保护气体:气体保护焊焊丝需要匹配适用的保护气体成分和流量。
焊剂管理:焊剂应明确类型(熔炼、烧结)、渣系、组成成分、电流种类及极性、使用前的烘干温度及时间等信息。
七、焊接缺陷的返修要求
对于常见焊接缺陷,返修要求如下:
焊瘤、过分凸起或余高过大:必须清除过量的焊缝金属。
不完全熔合、过量的焊缝气孔或夹渣:必须清除不合格的部分并重焊。
过分的焊缝凹陷或弧坑、焊缝尺寸不足、咬边:必须对表面进行适当清理后熔敷补充焊接金属。
焊缝或母材的裂纹:必须用酸蚀、磁粉检查、着色渗透检查或其他可靠方法确定裂纹范围后,清除裂纹和超出裂纹一定范围的完好金属并重焊。
焊接变形矫正的温度控制:当采用局部加热法矫直焊接变形时,加热温度对调质钢严禁超过限定温度,对其他钢亦不得超过相应的温度限值。
免责声明
以上信息仅供一般性参考,不构成专业选型、施工或检验建议,实际操作须以船舶设计图纸、设备技术手册、船级社规范及现场专业技术人员指导为准。


