1. 主要產(chǎn)品及常用焊材
我公司為船舶制造單位,產(chǎn)品涉及散貨船、Jack Up、油船、模塊及修理改裝項(xiàng)目。實(shí)際生產(chǎn)中焊材主要包含碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、不銹鋼(含雙相及超級(jí)雙相不銹鋼)、低溫鋼(316L、9Ni)及鎳基合金(Inconel 625)等。碳鋼及低合金鋼焊接以FCAW為主,超高強(qiáng)鋼仍以手工焊為主,雙相及超級(jí)雙相不銹鋼以鎢極氬弧焊為主,9Ni及鎳基合金采用鎢極氬弧焊打底、手工焊蓋面的焊接方法。隨著**焊接技術(shù)的推廣,焊條的使用正逐年縮減,自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊比例逐漸增多。近年來,隨著項(xiàng)目要求越來越嚴(yán)格、工期緊張及成本控制等方面的變化,我公司在焊接方法及焊材的選用方面也面臨著越來越多的難題。
2. 主要難題及解決方案
(1)9Ni鋼的焊接 該項(xiàng)目中,9Ni鋼的焊接不僅要滿足高強(qiáng)度、﹣196℃低溫沖擊性能,還要滿足SSC(抗硫化氫腐蝕試驗(yàn))要求,而9Ni鋼具有磁性,難消磁,焊接容易產(chǎn)生裂紋,這對(duì)我們選擇焊材及制定焊接工藝提出了更高的要求。
首先針對(duì)9Ni鋼的磁性問題,我們?cè)诤附忧靶枰M(jìn)行消磁處理。焊接時(shí),在坡口上方進(jìn)行定位焊處理,焊接時(shí),坡口兩側(cè)磁場(chǎng)消磁,保證了焊接順利進(jìn)行。對(duì)于焊接裂紋,通過分析發(fā)現(xiàn)焊材的選用是非常重要的,我公司選用的NiCrMo—3型焊材,與9Ni鋼的線膨脹系數(shù)相近,有效減少了焊接熱應(yīng)力,含碳量與9Ni鋼相近,而wNi=55%~60%,保證了奧氏體組織的含量,避免熔合線出現(xiàn)硬脆馬氏體帶,wC≤0.03%,脆性溫度區(qū)間小。采用NiCrMo—3型焊材焊接9Ni鋼,有效地保證了9Ni鋼的低溫韌性,這是由于高的Ni含量有效防止了C的遷移,并且焊縫為奧氏體結(jié)構(gòu),有效保證了焊縫的低溫韌性。
焊接參數(shù)對(duì)保證9Ni鋼焊接質(zhì)量也是極為重要的,此項(xiàng)目中,涉及此材料的焊接為厚壁管,我公司采用GTAW打底,SMAW填充、蓋面的方法進(jìn)行焊接,為了保證質(zhì)量節(jié)約焊材,坡口設(shè)計(jì)如圖1所示。為了保證根部焊道成形和焊條電弧焊填充,以及避免出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象,打底焊至少要焊兩層,焊縫厚度至少達(dá)到6.4mm后,再采用焊條電弧焊填充。焊道布置如圖2所示。
我公司針對(duì)9Ni鋼焊接工藝還做了如下規(guī)定:熱輸入≤2.2kJ/mm;焊接層間溫度≤100℃;由于9%鋼的熔深淺、穿透力很差,坡口面上很容易產(chǎn)生未熔合,因此當(dāng)焊接電弧擺動(dòng)到坡口面上時(shí),做短暫停留以獲得良好的熔合性;在多道焊的蓋面焊道,坡口兩側(cè)的蓋面焊道要求外延1~2mm,以保證良好的焊接熔合性。這些均有力保證了9Ni鋼焊接質(zhì)量。
(2)模塊項(xiàng)目Inconel625復(fù)合管的焊接 本項(xiàng)目中Inconel625復(fù)合管是由管(碳鋼- API 5L B)+襯層(Inconel625材料,厚度3mm)復(fù)合而成。除了要解決Inconel625材料本身的焊接難點(diǎn)外,兩種材料結(jié)合層的焊接是極其復(fù)雜的,而*需要解決的是復(fù)合層Fe元素的稀釋問題,選擇什么材料焊接及焊接工藝成為難題。
通過規(guī)范、規(guī)格書的閱讀及試驗(yàn),整個(gè)焊縫均采用NiCrMo—3型焊材,為了避免Fe元素的稀釋,我們會(huì)在坡口內(nèi)用NiCrMo—3型焊材預(yù)堆焊一層(見圖3),之后采用GTAW打底, SMAW填充、蓋面的方式進(jìn)行焊接。并且為了保障焊接的穩(wěn)定性,我們選用了國(guó)外焊材(UTP A 6222 Mo及UTP 6222 Mo)。對(duì)焊接參數(shù)及工藝也進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,保證了項(xiàng)目的順利進(jìn)行。
3. 對(duì)未來焊接材料發(fā)展的一些想法
首先,目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,產(chǎn)品的制造要求也日趨嚴(yán)格,經(jīng)常還要面臨工期緊張的難題,我公司目前項(xiàng)目涉及很多特殊焊材(如9Ni鋼、雙相不銹鋼及超級(jí)雙相不銹鋼的焊材),這些焊材都需要國(guó)外進(jìn)口,周期特別長(zhǎng),價(jià)格也非常貴,希望國(guó)內(nèi)焊材廠家加強(qiáng)研發(fā),提供高質(zhì)量及高穩(wěn)定性的產(chǎn)品,這對(duì)成本控制及工期都是極其有利的。
其次,超高強(qiáng)度合金鋼焊材,如EQ70,針對(duì)6G位置,目前基本使用焊條及埋弧焊絲,我公司試了國(guó)內(nèi)外很多家FCAW藥芯焊絲,低溫韌性很難保證,希望國(guó)內(nèi)外焊材企業(yè),針對(duì)此問題,開發(fā)出適合生產(chǎn)使用的焊材,這對(duì)提高生產(chǎn)率及保障焊接穩(wěn)定性都是非常有意義的。
**,針對(duì)綠色焊接——健康、環(huán)保與安全生產(chǎn),我認(rèn)為未來焊材的研發(fā)要提高其工藝性,減少粉塵、污染、飛濺及噪聲等,減少對(duì)環(huán)境及焊工的傷害,同時(shí)隨著**焊的推廣,希望研發(fā)更多更好的自動(dòng)焊焊材,也希望焊接機(jī)器人能更快地在船舶行業(yè)推廣,提高生產(chǎn)率,解放勞動(dòng)力。