一种船体结构用钢平仰角接焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于船体结构用钢的焊接方法，具体涉及一种船体结构用钢平仰角接焊接方法。
【背景技术】
[0002]焊接技术是现代船舶建造工程的关键工艺技术之一，在船体建造中船舶焊接质量是评价造船质量的重要指标。因此，焊接技术进步对推动造船生产的发展具有十分重要的意义。国际上，高强度钢焊接技术在焊材成分和工艺设计方面发展较快，应用领域也在不断扩大。在涉及特殊使用要求和恶劣工况条件(如辐照条件)下的钢结构制造领域，高强度钢占有越来越重要的位置，已广泛应用船舶、桥梁、石油化工、高层建筑建设、核电站建设等领域。而国内，高强钢的应用范围也在逐渐扩大，但总体上还不成熟、仅占钢用量的10%左右，比例较小。目前，国家标准GB1499.2-2007中高强钢的强度为300MPa，高强度钢的焊接标准尚不完善，相关焊接工艺的设计研究存在不足。
[0003]现有高强度结构用钢平仰角接焊接方法主要采用手工电弧焊，为保证焊接质量，减少冷裂纹等重大焊缝缺陷的产生，一般采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材；但是，采用强度较低的奥氏体不锈钢焊材，焊缝强度低于母材，焊缝强度不符合设计要求，对于与海水接触的结构，焊缝与母材之间会产生电位差，不利于母材的防腐。
[0004]为便于理解本发明，以下对有关术语加以解释:
[0005]在进行平仰角接焊接时，将一根钢件焊接于另一根不移动的钢件表面，不移动的钢件称为基础件，移动钢件称为工件，一般情况下坡口开在工件上，工件与基础件按一定角度角接。
[0006]平仰角接焊接是指基础件大体竖直放置、工件大体水平放置，工件厚度方向侧面与基础件表面呈一定角度焊接。
[0007]焊缝水平焊趾高度是指焊缝相对于基础件表面的高度，焊缝竖直焊趾高度是指焊缝相对于工件表面的高度。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种船体结构用钢平仰角接焊接方法，解决现有船体结构用钢平仰角接焊接方法所存在的焊缝强度低、不利于母材防腐的问题，以节省较多的焊接材料、电能和工时，且易于加工，有效减小焊接变形。
[0009]本发明所提供的一种船体结构用钢平仰角接焊接方法，包括下述步骤:
[0010](1)形成坡口步骤:在待焊接的工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根δ/3±2mm，其中工件板厚δ彡30mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为50°?55° ;
[0011](2)预热步骤:将待焊接的工件和基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为50°?55°，角接坡口间隙0mm?1mm;然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100°C?130°C开始施焊；
[0012](3)正面平焊步骤:采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的斜面坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100°C?130°C ;
[0013](4)正面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5°C?30°C且相对湿度小于70%，是则转步骤(5)，否则将焊缝及焊缝两侧150_范围内加热，加热温度达到200°C?250°C，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，再进行步骤(5);
[0014](5)背面清根步骤:先采用Φ 10_碳棒对焊缝背面气刨清根，形成圆弧形坡口 ；然后对圆弧形坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到100°C?130°C，进行步骤⑶；
[0015](6)背面仰焊步骤:采用多层多道手工电弧焊，以填满角接部位的圆弧形坡口，焊接材料采用与基础件屈服强度相匹配的焊条；施焊时道间温度控制在100°C?130°C ;
[0016](7)背面焊后处理步骤:判断是否环境温度为5°C?30°C且相对湿度小于70%，是则结束；否则将焊缝及焊缝两侧150_范围内加热，加热温度达到200°C?250°C，保温2小时或以上，然后采用石棉片覆盖焊接件使之缓慢冷却至室温，结束。
[0017]所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法，其特征在于:
[0018]所述正面平焊步骤中，采用Φ4.0mm焊条，焊接电流165A?175A，电弧电压22V?25V，焊接速度 10cm/min ?18cm/min ；
[0019]所述背面仰焊步骤中，采用Φ4.0mm焊条，焊接电流125A?135A，电弧电压22V?24V，焊接速度 10cm/min ?18cm/min。
[0020]所述的船体结构用钢平仰角接焊接方法，其特征在于:
[0021]所述正面平焊及背面仰焊步骤中，所涉及的焊条焊前需经380°C?400°C烘焙1?2小时，放入保温桶内随用随取，4小时后未使用完的焊条应取出重新烘焙，重新烘焙的次数不超过2次。
[0022]本发明在正面平焊和背面仰焊步骤中，采用与高强度结构用钢匹配的铁素体焊材，保证了焊缝的强度不低于母材；焊前预热以消除可能出现的氢致裂纹，焊接时由于单道焊缝无法填满截面内的坡口，故采用多层多道焊以填满截面内的坡口，以防止焊缝开裂和延迟裂纹的发生，同时，前一道焊缝是后一道焊缝的“预热”过程，后一道焊缝是前一道焊缝的“退火”过程，能有效地消除焊接应力，利于保证焊接质量；在环境条件达不到要求时，通过焊后热处理，消除船体结构用钢焊缝可能出现的冷裂纹。
[0023]本发明易于加工，有效减小焊接变形，顺利实现了船体结构用钢平仰角接焊接，通过了焊接性试验、焊接工艺评定，可以提高劳动效率、节省焊接材料、电能和工时，降低生产成本、减少船舶建造周期，填补了国内船体结构用钢平仰角接焊接的空白。
【附图说明】
[0024]图1为工件正面平焊坡口尺度主视图；
[0025]图2为工件正面平焊顺序主视图；
[0026]图3为工件背面仰焊坡口及焊接顺序主视图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0028]实施例1，包括下述步骤:
[0029](1)形成坡口步骤:如图1所示，在厚度30mm的专用902钢工件角接部位形成单V形斜面坡口，留根10mm，斜面坡口相对于基础件表面角度为55 ° ;坡口内及坡口两侧各50mm内的端面应除去水渍、油污、铁锈、挂渣等对焊接质量有影响的杂物；
[0030](2)预热步骤:将待焊接的工件和30mm厚的980钢基础件角接，构成单V形角接坡口，角接坡口角度为55°，角接坡口间隙0mm?1mm ;然后对角接坡口及其两侧150mm范围内进行预热，预热温度达到130°C开始施焊；