(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司,上海 200129)

0 序 言

目前，世界上擁有無縫藥芯焊絲制造技術(shù)的只有瑞士奧林康和日本新日鐵。奧林康采用的是在盤管內(nèi)振動加粉，然后拉拔，其工藝較為成熟但效率較低。新日鐵采用高頻焊合，同時添加藥粉，然后拉拔，生產(chǎn)效率高但成本高，難以推廣應(yīng)用。國內(nèi)暫無無縫藥芯焊絲制造技術(shù)的應(yīng)用，專利CN93115310.7[2]提供了一種振動加粉的無縫藥芯焊絲生產(chǎn)方法，其效率較低，難以滿足大規(guī)模的推廣應(yīng)用；專利CN101185997A[3]提供了一種鋁合金無縫藥芯焊絲的制造方法，該方法同樣采用振動加粉的方式，但不能滿足低合金高強度鋼的焊絲生產(chǎn)需要。

無縫藥芯焊絲由于制造工藝復(fù)雜，設(shè)備投入大，長期以來制約著無縫藥芯焊絲的發(fā)展。中船重工725研究所通過研究，研制出了國內(nèi)首家制備無縫藥芯焊絲的生產(chǎn)工藝，文中針對725所提供的SRSF501無縫藥芯焊絲進(jìn)行熔敷金屬試驗研究，研究該焊絲的工藝性，并將該焊絲在13 000 t重吊船上進(jìn)行應(yīng)用，驗證該無縫藥芯焊絲在船舶焊接過程中的優(yōu)異性。

1 無縫藥芯焊絲的制備工藝

普通有縫藥芯焊絲制備工藝是將帶鋼軋制為“U”型截面，然后加入藥粉劑，用壓實輥將加入藥粉劑的帶鋼壓成所需截面結(jié)構(gòu)的圓形周邊毛坯，并將粉劑壓實，最后拉拔成型，如圖1所示。

圖1 有縫藥芯焊絲制備工藝[4]

常用的普通有縫藥芯焊絲為“O”型截面，藥芯不導(dǎo)電，電弧容易沿著四周鋼皮旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性差，當(dāng)直徑較大時，影響更為嚴(yán)重。

與有縫藥芯焊絲相比，無縫藥芯焊絲的制備工藝有所不同，無縫焊絲是將帶鋼軋制為“U”型截面，然后加入藥粉劑，將鋼帶軋制成“O”型，通過高頻感應(yīng)或者接觸焊接的方法將其焊合，然后壓實藥粉劑，拉拔至1.0～4.0 mm，最后將該焊絲鍍銅，獲得成品。該工藝可以制備1.0～4.0 mm無縫藥芯焊絲，可用于907A,945, 921A及980等船舶高強鋼的焊接，該類焊絲能滿足屈服強度大于785 MPa高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接需要[5]。

2 熔敷金屬性能試驗

文中所使用的焊絲為中船重工725所提供的SRSF501無縫藥芯焊絲，型號為E501T-1，直徑為1.2 mm，分析該無縫焊絲熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能，研究其焊絲的性能。

2.1 熔敷金屬化學(xué)成分分析

熔敷金屬化學(xué)成分是作為評定藥芯焊絲質(zhì)量的依據(jù)，對SRSF501無縫藥芯焊絲熔敷金屬進(jìn)行化學(xué)成分分析，試驗結(jié)果見表1。SRSF501焊絲的化學(xué)成分符合國標(biāo)規(guī)定的指標(biāo)要求。

2.2 熔敷金屬力學(xué)試驗

如表2所示，該SRSF501焊絲熔敷試驗各項力學(xué)性能均滿足指標(biāo)要求，特別是其強屈比達(dá)到了1.23，與普通有縫藥芯焊絲的強屈比(為1.13)相比，顯示出該焊絲塑性較好，抗裂性佳，與目前市場上同類產(chǎn)品相比有一定優(yōu)勢。這主要是由于SRSF501焊絲的結(jié)構(gòu)特點所產(chǎn)生的，其外皮鋼帶沒有縫隙，促使其在焊接過程中電弧不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，焊接過程穩(wěn)定，沖擊韌性更加可靠(表2)。

拿罩袍和浴巾的女子是白云飛的妻子柳含煙，另一位是白云飛的妹妹白雪。柳含煙把罩袍和浴巾擱在石屏上就脫去衣靴袒露柔和動人卻透著酸味的身體。她瞅了一眼反應(yīng)遲鈍的白雪道：“無論這里人要對我們怎樣，我們又能怎么樣？”白雪這才脫去身上的羅衫。

表1 SRSF501熔敷金屬化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2 SRSF501(E501T-1)焊絲熔敷金屬試驗

3 立對接焊試驗(單面襯墊焊)

文中利用SRSF501無縫藥芯焊絲進(jìn)行立對接單面襯墊焊，對焊縫中心處進(jìn)行拉伸、彎曲等力學(xué)性能試驗分析，結(jié)果見表3。

該SRSF501焊絲立對接焊試驗結(jié)果顯示，拉伸試驗斷裂位置發(fā)生在母材處，彎曲試驗未發(fā)現(xiàn)裂紋，沖擊試驗的平均值大于34 J，其各項性能均能滿足船級社指標(biāo)要求，能夠滿足船舶結(jié)構(gòu)的焊接要求。

表3 SRSF501焊絲立對接焊力學(xué)性能

4 SRSF501無縫焊絲工藝性

超低擴散氫含量可以降低預(yù)熱溫度，有效降低冷裂紋產(chǎn)生率。當(dāng)焊接電流為220 A，電弧電壓為28 V，焊接熱輸入為1.2 kJ/mm時，利用不同的測氫方法測定熔敷金屬擴散氫的含量，結(jié)果見表4。

與普通有縫藥芯焊絲(擴散氫含量在4.0以上)相比，擴散氫含量更低(為3.0)。

焊縫中擴散氫來源廣泛，影響其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的因素也較多，如焊接材料、焊接工藝參數(shù)、焊接環(huán)境等，其中，焊接材料作為焊縫中擴散氫的主要來源對擴散氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響也是最大的[6]。SRSF501無縫藥芯焊絲具有超低擴散氫，這是因為：①無縫藥芯焊絲生產(chǎn)時可以進(jìn)行高溫脫氫處理，能降低藥芯粉及附著在外皮鋼帶上的水分，可以有效降低擴散氫的含量。②藥芯焊絲長期儲存在潮濕環(huán)境，再次使用往往需要進(jìn)行烘干處理，這是因為普通藥芯焊絲在儲存或者運輸過程中容易吸潮，導(dǎo)致焊絲含有大量的水分，焊縫金屬中的擴散氫含量也較高。無縫藥芯焊絲表面鍍銅，在儲存和運輸過程中，可以有效防止吸潮而增加焊縫金屬中的擴散氫。因此，該無縫藥芯焊絲具有超低擴散氫，可以降低母材預(yù)熱溫度或者不進(jìn)行預(yù)熱即可進(jìn)行焊接。

表4 擴散氫含量測定 mL/100 g

根據(jù)斜Y形坡口的鐵研式抗裂試驗所建立的經(jīng)驗公式：

T0=1 440Pc-392

(1)

式中，T0為預(yù)熱溫度；Pc為冷裂紋敏感指數(shù)。

超低的擴散氫含量，低的預(yù)熱溫度，可以有效降低冷裂紋的發(fā)生率，耐氣孔性能高。

送絲順暢，無扭曲應(yīng)力，送絲距離長。焊絲送絲性能是影響焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵因素，送絲性能不好，輕則影響焊縫成型，降低生產(chǎn)效率，重則產(chǎn)生缺陷，影響接頭質(zhì)量，尤其在自動焊中，焊絲送絲性能更加顯著。送絲性能一般從送絲速度穩(wěn)定性、焊縫表面成形和焊接電弧穩(wěn)定性等方面進(jìn)行評價[7]。

如圖2所示，對比無縫藥芯焊絲與有縫藥芯焊絲的截面形狀，SRSF501無縫藥芯焊絲360 °各向同性，無扭曲力。無縫藥芯焊絲表面鍍銅，截面光滑，因此，該焊絲送絲順暢，送絲距離長，可用于自動焊及機器人智能化焊接。

表面鍍銅SRSF501無縫藥芯焊絲表面可以進(jìn)行鍍銅，焊接時，焊絲可以導(dǎo)電，能夠有效減少焊絲與導(dǎo)電嘴的摩擦，減小導(dǎo)電嘴的消耗，降低導(dǎo)電嘴的更換次數(shù)(據(jù)統(tǒng)計大約每盤焊絲可以節(jié)省一個導(dǎo)電嘴)，提高有效工作時間，鍍銅使表面具有較強的抗氧化性，可以起到防銹的作用。

圖2 藥芯焊絲截面形狀

SRSF501無縫藥芯焊絲抗吸潮性極強，便于儲存保管。無縫藥芯焊絲成型以后，由于外皮鋼帶是沒有間隙的無縫結(jié)構(gòu)，焊絲內(nèi)部藥芯粉完全不會發(fā)生吸潮現(xiàn)象，因此SRSF501無縫藥芯焊絲具有極強的抗吸潮性，便于長期存儲保管。即使長時間在潮濕的環(huán)境中存放，使用時也不需進(jìn)行烘干處理。

5 SRSF501無縫焊絲在13 000 t重吊船上的應(yīng)用

SRSF501無縫藥芯焊絲已取得船級社相關(guān)證書，將該焊絲在13 000 t重吊船上進(jìn)行應(yīng)用，SRSF501焊絲可適應(yīng)于全位置焊，SRSF501焊絲及典型角焊縫如圖3所示。焊后對焊縫進(jìn)行無損探傷，探傷結(jié)果見表5。

通過對SRSF501無縫藥芯焊絲在13 000 t重吊船上的應(yīng)用，該焊絲焊前不需進(jìn)行預(yù)熱處理；表面鍍銅，焊絲送絲性能良好，對導(dǎo)電嘴的損耗較?。粚缚p外觀檢測，焊縫成型良好，無裂紋、焊瘤及明顯咬邊等有害缺陷；對不同焊接位置焊縫進(jìn)行無損探傷檢驗，均未發(fā)現(xiàn)裂紋，僅在仰對接位置發(fā)現(xiàn)一處夾渣，均能滿足無損探傷標(biāo)準(zhǔn)；該焊絲在13 000 t重吊船上的應(yīng)用結(jié)果表明，SRSF501無縫藥芯焊絲能夠滿足船舶焊接的要求。

圖3 無縫藥芯焊絲及典型角焊縫

焊接位置探傷類別缺陷名稱評定級別平對接射線探傷無合格橫對接射線探傷無合格立對接射線探傷無合格仰對接射線探傷僅發(fā)現(xiàn)一處出現(xiàn)夾渣,其他無缺陷合格立角接超聲波探傷無合格仰角接超聲波探傷無合格

6 結(jié) 論

(1)SRSF501無縫藥芯焊絲通過熔敷金屬及力學(xué)性能試驗分析，均符合船級社規(guī)范對于3Y級焊材的指標(biāo)要求，能夠適用于船舶結(jié)構(gòu)鋼的焊接要求。

(2)無縫藥芯焊絲氫含量超低，可以降低預(yù)熱溫度，減小產(chǎn)生氫致裂紋的幾率，焊接適應(yīng)性好。

(3)無縫藥芯焊絲表面鍍銅均勻，送絲穩(wěn)定，電弧穩(wěn)定，電弧噪聲較小，焊工操作性好，不易損壞導(dǎo)電嘴，不易吸潮，焊后焊道外觀好，脫渣性好，無氣孔。

(4)SRSF501無縫藥芯焊絲已在實船上取得良好的應(yīng)用，能夠滿足船舶焊接的要求。

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