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基于陶制衬垫的DH36高强度船用厚板焊接性能研究

 GXF360 2019-10-29

0 前言

克令吊是船舶装卸货物的一种甲板机械。随着船舶制造业的发展,克令吊结构正朝着大型化、复杂化的方向发展,克令吊基座结构处于船舶应力集中的部位,面临的危害性较大,所以提高和保证克令吊基座系统的焊接质量成为船舶建造中的关键问题[1]

一天,主任突然宣布,李萍他们这些临时工都被辞退。正式工都发不下来工资了,哪里还顾得上这些临时工。没了工作,别人都在骂娘。李萍早看好的项目,第二天她就在家附近摆了个缝纫摊,给人裁裤边、修拉链,顺带还改改衣服。机会总是青睐有准备的人。那几年街上裁裤边的摊位少,李萍的手艺好,接到的活儿也多。生意慢慢安稳下来,一个月的收入,比上班时还要多几倍。没过两年,听说肥料厂垮了。临时工又怎样,正式工又能怎样,最终不都是个丢饭碗。还是凭自己的手艺,永远不会失业。

克令吊基座区域的焊接一般以对接焊缝和角接焊缝为主,在12 500 t多用途船的建造中,采用船用DH36厚板,最大厚度达80 mm。为提高克令吊基座的整体结构强度、解决焊接根部未焊透及装配间隙难以控制的问题,提出将圆棒衬垫结构应用于高强度船用DH36钢厚板的工艺,通过研究应用并进行工艺试验,为工程实际应用和理论研究提供试验依据,同时能有效地促进高强度厚板的焊接技术。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

试验材料为DH36钢,是一种低合金高强度钢,其化学成分如表1所示。DH36钢中除含碳外,还有一定量的 Si、Mn、Ti、Mo、Cr、V 等合金元素,不仅提高了DH36钢的强度、硬度、韧性和塑性,同时还具有较高的低温冲击韧性和较好的抗腐蚀性能。但是,DH36钢的合金元素含量较高,厚度大,有一定淬硬倾向,焊接时易出现冷裂纹,必须采用一定的焊接工艺措施才能保证焊接质量[2-3]。DH36钢机械性能如表2所示。

表1 高强度船用钢DH36化学成分 %

w(C)0.16 w(Si)0.42 w(Mn)1.44 w(P)0.018 w(S)0.01 w(Cu)0.10 w(Al)0.02 w(Cr)0.06 w(Ni)0.06 w(Ti)0.01 w(Mo)0.03 w(Nb)0.027 w(V)0.06

表2 DH36船体结构钢的机械性能

钢种-20℃冲击功/J DH36屈服强度σs/MPa 355抗拉强度σb/MPa 490~630伸长率A/%≥21横向≥24纵向≥34

根据DH36钢特点,按照中国船级社CCS焊接要求,选用与母材相匹配的H10MnAφ1.2实心焊丝。

1.2 试验方法

1.2.1 母材坡口加工

采用X型坡口,将圆棒衬垫结构应用于高强度船用DH36钢80 mm厚板对接焊缝,按图1所示采用数控切割机进行加工[4],坡口面保证光滑。加工后及时清理铁锈及氧化皮。

图1 母材坡口加工

1.2.2 焊接工艺

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由于DH36板材的淬硬倾向较大,焊接时容易出现裂纹,焊前用氧乙炔火焰预热待焊区域,预热温度120℃;预热宽度约为板厚的4倍,预热应使材料的整个厚度方向受热均匀,避免局部过热。层间温度控制在120~250℃,焊接过程连续,保证热输入量和层间温度的稳定。焊后进行热处理,控制焊接应力。焊接示意如图2所示,80 mm厚DH36钢焊接工艺参数如表3所示。

图2 DH36板材焊接接头示意

2 试验结果分析

2.1 焊接接头力学性能

根据船级社标准要求,在焊接试板上分别制取拉伸和弯曲试样,如图3、图4所示。

表3 80mm厚DH36钢焊接工艺参数

焊接顺序1 2~4 5~8 9~12 13~16 17~20 21~24 25 26~27 28焊接方法136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW 136-FCAW焊丝牌号H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA H10MnA焊丝直径/mm 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2电流I/A 170 180 200 200 200 180~200 180~200 170 180 170电压U/V 28 30 30 30 28~30 26~30 26~28 26 26 26焊接速度v/cm·min-1 5.5 9~10 13~16 10~19 12~15 12~15 10~14 8 12 8

图3 焊接接头拉伸试样

图4 焊接接头侧弯试样

拉伸试验和侧弯试验结果分别如表4、表5所示,均满足标准要求。焊接接头力学性能良好,且与母材性能一致,拉伸断裂位置在母材部位;焊接接头侧弯试验均未出现开裂,表明焊接接头具有良好的塑性。

表4 DH36级船板焊接接头拉伸试验结果

样号 断裂部位L-1 L-2 L-3 L-4母材母材母材母材尺寸W×T/mm 30.0×27.4 30.2×28.9 30.2×28.6 30.2×29.9屈服强度σs/MPa 378 387 394 379抗拉强度σb/MPa 540 550 542 519

表5 DH36级船板焊接接头侧弯试验结果

样号 侧弯结果W-1 W-2 W-3 W-4尺寸/mm 10×80 10×80 10×80 10×80弯心直径/mm 80 80 80 80弯曲角度/(°)180 180 180 180合格合格合格合格

2.2 焊接接头冲击性能

按船级社标准要求取冲击试样,冲击试验结果如表6所示。焊缝和热影响区冲击性能良好,其冲击吸收功均大于最低冲击功要求(≥47 J)。

其一,文化国际主义认为开展文化交流可以有力促进理解与维持和平。然而在中国对中南半岛的文化外交中,文化交流在有些国家开展顺利,在有些国家却遭遇了一些阻碍。

2.3 焊接接头硬度试验

船板焊接接头硬度试验取样如图5所示,取样位置分别在焊缝、热影响区、母材,共9个位置一组,共3组。

从布迪厄社会学视角看,合作翻译促进了佛教场域、基督教场域和西学场域在中国文化场域中的建构。合作翻译的译者构成变迁呈现一定规律:早期以外来译者为主体,随后本土译者规模逐渐扩大,最后开启了独译历程。在这一历程中,外来译者作为发起者,往往努力适应译语文化场域的规范,积累资本,逐渐建构自身权威身份,促进外来文化场域的建构。而本土译者意识到翻译对本土文化建构的意义时,往往会主动从事翻译。这一变迁历程折射了中外权力关系的变化,体现了翻译场域与其他场域的互动关系。

表6 DH36级船板焊接接头冲击试验结果 /J

注:试验温度0℃;最低冲击功要求47 J。

图5 船板焊接接头硬度试验取样

DH36级船板焊接接头硬度试验结果如表7所示。

表7 DH36级船板焊接接头硬度试验结果(HV5)

位置123 O C G WM(焊缝)HAZ(热影响区)BM(焊缝)WM(焊缝)HAZ(热影响区)BM(母材)WM(焊缝)HAZ(热影响区)BM(母材)195 210 212 236 232 204 232 204 201 210 232 204 257 236 201 221 221 210 204 232 206 244 212 204 206 192 204

由表7可知,焊缝、热影响区硬度均匀,焊缝硬度接近母材硬度。硬度数值无较大起伏,数值在正常范围内。

3 结论

试验针对克令吊基座系统中80 mm厚DH36船用钢,研制了采用圆棒陶瓷衬垫进行船用高强度DH36钢厚板焊接的新工艺,着重解决了DH36厚板焊接根部未焊透及装配间隙难以控制的问题。焊后焊缝表面成形美观,焊缝质量好。接头拉伸弯曲试验、冲击试验和硬度试验结果均为合格。对于高强度钢材厚板焊接具有较好的借鉴作用。

参考文献:

[1]刘欣宁.E36船用高强钢厚板焊接试验及工艺研究[J].焊接技术,2018,47(10):37-39.

[2]阳代军,陈延清,李飞,等.D36级高强度造船用钢板焊接性能的分析[J].焊接,2008(4):17-21.

[3]赵伟栋,曹俊伟,冯国庆,等.船用DH36钢屈服强度温度依赖特性研究[J].中国造船,2018(9):108-115.

[4]高政,朱宝才,刘效辉,等.钢结构两种焊接成型工艺分析[J].山东冶金,2015(2):18-19.

[5]董达善,俞翔栋,黄婉娟,等.Q690高强钢厚板MAG焊焊接工艺[J].电焊机,2015,45(4):123-126.

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