فرآیند جوشکاری با راندمان بالا برای ورق فولادی بسیار ضخیم 34 تا 80 میلی متر (فناوری ترکیبی FCAW+EGW)

1. زمینه: تنگناهای جوشکاری سنتی ورق ضخیم در کشتی سازی

کشتی‌های کانتینری بزرگ به دلیل ویژگی‌های بار استرس بالا، از فولاد بسیار ضخیم با مقاومت بالا برای قطعات ساختاری بدنه میانی استفاده می‌کنند. جوشکاری گازی تک سیم سنتی (EGW) تنها از حداکثر ضخامت صفحه 32-33 میلی متر پشتیبانی می کند که نمی تواند نیاز پردازش صفحات فولادی بدنه فوق ضخیم را برآورده کند. اگرچه EGW دو سیم می‌تواند به محدوده ضخامت ۷۰ میلی‌متر برسد، گرمای ورودی بسیار بالایی را به ارمغان می‌آورد، و تنها فولاد مقاوم در برابر حرارت ورودی بالا می‌تواند با این فرآیند مطابقت داشته باشد، که هزینه تهیه مواد را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

اگر جوشکاری قوس الکتریکی با هسته شار معمولی (FCAW) برای اتصالات لب به لب ضخیم عمودی بدون صفحات فولادی خاص استفاده شود، چرخه تولید بسیار طولانی خواهد بود و پیشرفت ساخت و ساز را به طور جدی به تاخیر می اندازد. برای حل تضاد بین محدودیت ضخامت، سازگاری مواد و کارایی جوش، یک فناوری جدید جوشکاری ترکیبی FCAW+EGW برای صفحات فولادی سنگین 34 تا 80 میلی‌متر توسعه داده شده است.

جریان فرآیند: ابتدا شکل دهی یک طرفه توسط FCAW را روی سطح سازه کامل کنید، سپس جوشکاری EGW را بر روی سطح غیر ساختاری اجرا کنید، با ترکیب مزیت شکل دهی پشتی FCAW و راندمان رسوب فوق العاده بالای EGW.

2 مشخصات فنی هسته جوش ترکیبی FCAW+EGW

2.1 محدوده ضخامت صفحه قابل اجرا

این فرآیند هیبریدی صفحات فولادی با ضخامت 34 تا 80 میلی متر را هدف قرار می دهد. حد پایین حداکثر ضخامت EGW تک سیم استاندارد است و حد بالایی با ضخیم ترین صفحات پوسته جانبی بدنه مورد استفاده در کشتی های کانتینری جریان اصلی مطابقت دارد و اکثر سناریوهای جوشکاری ساختاری سنگین در کشتی سازی را پوشش می دهد.

2.2 اصل تطبیق ضخامت

هنگام طراحی چیدمان جوش لایه ای، دو عامل اصلی باید متعادل باشند: حداکثر کردن مزایای بازده بالا EGW و کنترل اختلاف کل حجم فلز رسوب شده در هر دو طرف در محدوده معقولی برای جلوگیری از تغییر شکل جوش نامتقارن شدید.

2.3 طراحی مفصل و شیار بهینه شده

1. زاویه شیار: سمت FCAW شیار نسبتاً باریک (X±5 درجه) را برای کاهش حجم پر کردن اتخاذ می کند. سمت EGW زوایای متغیر را بر اساس ضخامت صفحه تنظیم می کند: Y±5° برای صفحات 30-50mm، Z±5° برای صفحات 51-80mm برای کاهش مصرف پرکننده جوشکاری.

2. Root Gap: تحمل شکاف یکپارچه G±2mm برای برآوردن نیازهای عملیاتی هر دو فرآیند جوشکاری به طور همزمان.

3. نوار پشتیبان: نوارهای پشتیبان مثلثی معمولی با این ساختار شیار ناسازگار هستند. نوارهای پشتی میله گرد مورد نیاز است که قطر آن بر اساس فاصله واقعی مونتاژ انتخاب می شود.

2.4 قوانین عملیات ساخت و ساز در محل

1. آموزش اپراتور ویژه: حتی تکنسین هایی با تجربه جوشکاری EGW بالغ برای صفحات متوسط ​​نیاز به آموزش هدفمند دارند. منطق عملیات کنترل حوض مذاب و چرخش سیم هنگام جوشکاری صفحات فوق ضخیم بسیار متفاوت است.

2. پایان بازرسی غیرمخرب: تمام قطعات شروع/توقف جوش باید توسط RT یا UT بازرسی شوند. عیوب یافت شده باید با هواگیری برطرف شده و با FCAW یا SMAW تعمیر شوند.

3. زبانه Run-on & Run-off: زبانه ها باید حداقل 50 میلی متر طول داشته باشند، با ضخامت یکسان و شکل شیار مطابق با فلز پایه برای جلوگیری از نقص انتهایی.

4. حفاظت ضد باد: جریان هوا گاز محافظ را مختل می کند و نیتروژن را به حوضچه مذاب وارد می کند و باعث ایجاد منافذ و خواص مکانیکی مفصل می شود. موانع باد در طول ساخت و ساز الزامی است.

3 استاندارد آزمون صلاحیت فرآیند

3.1 شرایط آزمون

تمام قطعات آزمایش و مواد مصرفی جوش مطابق با استانداردهای کشتی سازی مطابقت دارند. موقعیت جوش 3G عمودی است و سوابق پارامترهای کامل حفظ می شود. آزمایش ها توسط نقشه برداران از انجمن های طبقه بندی LR و CCS نظارت می شود.

3.2 نتایج آزمایش غیر مخرب

• PT: لبه های سطح جوش صاف، ترک های سطحی صفر، منافذ یا نقص های زیرین هستند.

• UT: تمام جوش های آزمایشی به طور کامل به استاندارد پذیرش درجه B ISO 5817 می رسند.

• MT: هیچ عیب خطی زیرسطحی یا سطحی در سطوح جوش جلو و عقب شناسایی نشده است.

3.3 داده های آزمون خواص مکانیکی

آزمون‌های کششی، خمیدگی جانبی، ضربه و سختی در دمای پایین مطابق با الزامات مشخصات دریایی انجام می‌شود:

1. تست کششی: چهار نمونه آزمایش به استحکام کششی 580-595 مگاپاسکال می‌رسند که همگی بر روی فلز پایه به جای اتصال جوش شکسته می‌شوند.

2. تست خمیدگی جانبی (D=40mm، خمش 180 درجه): هر چهار نمونه بدون ترک عبور می کنند.

3. چقرمگی ضربه -20 درجه سانتیگراد: مرکز جوش، خط همجوشی و خط همجوشی بیرونی 2/5 میلی متری همگی از حداقل مقدار مورد نیاز 34 ژول فراتر می روند که مقاومت عالی در برابر ترک در دمای پایین را نشان می دهد.

3.4 نتیجه گیری رسمی صلاحیت

همه نشانگرهای تست غیرمخرب و مکانیکی مطابق با استانداردهای دریایی LR و CCS هستند و فرآیند جوشکاری ترکیبی FCAW+EGW دارای صلاحیت روش رسمی است.

4 مقایسه کارایی جوش

یک جوش لب به لب عمودی 1 متری را به عنوان هدف مقایسه در نظر بگیرید:

• جوشکاری چند پاسی دو طرفه سنتی FCAW: کل زمان کار 250 دقیقه

• فرآیند ترکیبی FCAW+EGW: بخش FCAW 125 دقیقه + بخش EGW 18 دقیقه = کل 143 دقیقه

  فناوری هیبریدی نوآورانه زمان ساخت را تقریباً 43 درصد کوتاه می کند و به طور قابل توجهی توان کارگاه های بدنه صفحه ضخیم را افزایش می دهد.

5 نتیجه گیری

فرآیند جوشکاری ترکیبی FCAW+EGW سه نقطه درد اصلی جوشکاری عمودی صفحه ضخیم را کاملاً حل می کند: محدودیت ضخامت تک EGW، محدودیت مواد ورودی گرما بالا و راندمان کم جوشکاری چند لایه کامل FCAW. این ظرفیت تولید پشتی پایدار در جوشکاری سیم با هسته شار را حفظ می‌کند و در عین حال از نرخ رسوب فوق‌العاده جوشکاری با گاز الکتروگاز استفاده می‌کند و به دستاوردهای دوگانه بازده تولید و عملکرد مشترک دست می‌یابد.

در تولید واقعی کشتی، کنترل دقیق دقت پردازش شیار، ترخیص مونتاژ، تطبیق مواد مصرفی جوش و پارامترهای عملیات استاندارد پیش نیاز برای کاربرد انبوه پایدار این فرآیند است. اگر به طرح‌های فرآیند جوشکاری هیبریدی صفحه ضخیم سفارشی برای پروژه‌های کشتی‌سازی یا سازه‌های فولادی سنگین نیاز دارید، با تیم فنی تماس بگیرید heavth.com برای تطبیق کامل پارامترها و راهنمایی فرآیند.