陶瓷衬垫与焊接裂纹.pdfVIP

CO 气保焊陶瓷衬垫平对接底道焊裂纹成因及对策的研究2 沪东中华造船 （集团）有限公司 张翼飞 朱建华 吴 建 提要：本文着重分析了 CO 气保焊陶瓷衬垫平对接底道焊接裂纹的产生机理和影响因素，对焊接材料、母 2 材、焊接工艺参数等方面进行了分析。并侧重于技能的角度，提出了防止和改进措施，有助于 CO 气保焊 2 陶瓷衬垫焊平对接底道焊的焊接质量的提高。 关键词：CO 气体保护焊 药芯焊丝 陶瓷衬垫 平对接 底道 裂纹2 1引言 药芯焊丝作为一种高效焊材已在国内外得到广泛应用。尤其在造船业,应用更为广泛。就 目前我公司的使用状况来说，从80年代末引进使用药芯焊丝至今,其在民用船焊接中的使用 [1] 量达到80％左右，极大地提高了造船效率 。 药芯焊丝与实芯焊丝相比，前者有着焊道成型美观、电弧稳定、焊接飞溅小、全位置焊 接操作工艺性能好、焊接熔敷速度快、生产效率高等优点。所以很快被船厂接受，成为船厂 【1】 通用的焊接工艺方法。对于提高船舶建造速度，改进焊接质量，降低成本起了重要的作用 。 随着船厂造船吨位的增加，大量的中厚度钢板的广泛使用，在药芯焊丝的使用过程中也 出现了许多问题，其中最为严重的就是产生于不同位置的各种裂纹。裂纹是严格禁止存在焊 缝中的，特别是药芯焊丝在陶质衬垫平对接底道焊接时出现的大量纵向裂纹，它的危害性更 大。为此有许多焊接研究人员对此作了探索，发表了许多学术文章，详细剖析了产生裂纹的 原因。本文根据我们多年从事焊接操作的实际经验和技能的积累，从焊接材料、母材、焊接 工艺参数等方面分析这类裂纹产生的原因及防止方法。 2 焊接材料 我们通常使用的药芯焊丝都是呈酸性或偏酸性的，也就是它的熔渣是以酸性氧化物为主， 它与碱性渣系焊接材料相比，具有对水、锈敏感性不大，熔滴过渡颗粒小，操作方便等优点。 但对焊接熔池过程合金元素过渡相对较差，熔池中的含氢量会偏高，焊接接头的延伸率与冲 击韧性略低。根据试验结果，我公司常用的3Y级药芯焊丝，其屈服强度在490—510MPa、抗 拉强度在550—560MPa之间，曲强比值在0.85 以上。但355 —390MPa等级船用钢板按要求 曲强比值在0.65—0.80之间，因此药芯焊丝曲强比值略显高了。屈服强度与抗拉强度值越接 近，材料的抗裂性能越差。材料在受拉力过程中经历三个阶段，先是弹性变形，然后塑性变 [2] 形，最后断开。它的屈服点与抗拉点太接近就显示其材料没有足够的塑性 。这就是引起裂 纹的原因之一。 3 母材的刚性 前面分析了药芯焊丝的先天存在缺陷。但我们要问，这些问题早就存在,为什么以前很少 出现这类问题。我们觉得这与母材的刚性有关。其实以前在陶瓷衬垫焊平对接焊缝底道焊接 过程中，也经常出现局部裂纹。而我们现在所造船的吨位增加，种类增多，用的钢板也越来 越厚，强度等级也越来越高。随着板厚的增加，强度等级增高，板的刚性增加，首先使焊接 过程中产生不均匀受热现象也越严重，产生的内应力也越大。其次，由于刚性增大造成焊缝 在焊接过程中抵抗了熔池收缩应力。这很好理解，当我们在一对间隙4mm焊缝长300mm 的对 接板上焊接，尽管两端作刚性固定，但当焊完 100mm长度时，前方的间隙起码缩小 1mm。这 就是熔池收缩使母材被拉动，这就是收缩变形。而当这类收缩因母材刚性而无法进行时，焊 缝金属又不具备足够的塑性时，这类裂纹就产生了。 4 焊缝位置及形状系数 药芯焊丝在焊接陶质衬垫焊平对接焊缝底道焊时，由于操作者要保证背面成型良好，当 间隙过小时，焊工又没有及时调小焊接电流并与电弧电压适当的匹配，他的焊接速度一定会 很快。当焊接速度过快时，造成焊接过程电弧对焊缝边缘加热时间短，熔池冷却速度快，焊 缝边缘的母材没有经过充分加热，不均匀加热现象更严重。在焊接过程中熔池金属的凝固从 液态到固态，因体积收缩产生的应力被母材刚性所抵抗，焊缝不容易被拉伸。这样体积缩小 的尺寸都依赖熔池金