Proces de sudare de înaltă eficiență pentru plăci de oțel foarte groase de 34–80 mm (tehnologie combinată FCAW+EGW)

1. Context: blocajele sudării tradiționale cu plăci groase în construcțiile navale

Navele mari de containere adoptă oțel extra-gros de înaltă rezistență pentru părțile structurale din mijlocul carenei datorită caracteristicilor de sarcină la stres ridicat. Sudarea electro-gaz tradițională cu un singur fir (EGW) acceptă doar o grosime maximă a plăcii de 32–33 mm, ceea ce nu poate satisface cererea de procesare a plăcilor de oțel cu cocă foarte groasă. Deși EGW cu sârmă dublă poate atinge o gamă de grosime de 70 mm, aduce un aport de căldură extrem de mare și numai oțelul dedicat, rezistent la aport de căldură ridicat, se poate potrivi cu acest proces, ceea ce crește considerabil costul de achiziție a materialului.

Dacă sudarea convențională cu arc cu miez de flux (FCAW) este adoptată sudarea multistrat în mai multe treceri pentru îmbinările cap la cap verticale groase fără plăci speciale de oțel, ciclul de producție va fi extrem de lung și va întârzia grav progresul construcției. Pentru a rezolva conflictul dintre limita de grosime, adaptabilitatea materialului și eficiența sudării, este dezvoltată o nouă tehnologie de sudare combinată FCAW+EGW pentru plăci de oțel grele de 34–80 mm.

Fluxul procesului: completați formarea unilaterală de către FCAW pe suprafața structurală, apoi implementați sudarea EGW pe suprafața nestructurală, combinând avantajul de formare din spate al FCAW și eficiența de depunere ultra-înaltă a EGW.

2 specificații tehnice de bază ale sudării combinate FCAW+EGW

2.1 Intervalul de grosime aplicabil al plăcii

Acest proces hibrid vizează plăci de oțel cu grosimea de 34–80 mm. Limita inferioară este grosimea maximă a EGW standard cu un singur fir, iar limita superioară se potrivește cu cele mai groase plăci laterale ale carcasei utilizate în navele de containere principale, acoperind majoritatea scenariilor de sudare structurală grele în construcțiile navale.

2.2 Principiul de potrivire a grosimii

Atunci când se proiectează structura de sudare stratificată, doi factori de bază trebuie echilibrați: maximizarea avantajelor de înaltă eficiență EGW și controlul diferenței volumului total de metal depus pe ambele părți într-un interval rezonabil pentru a evita deformarea severă a sudurii asimetrice.

2.3 Design optimizat de îmbinări și caneluri

1. Unghiul canelurii: partea FCAW adoptă o canelură moderat îngustată (X±5°) pentru a reduce volumul de umplere; Partea EGW setează unghiuri variabile în funcție de grosimea plăcii: Y±5° pentru plăci de 30–50 mm, Z±5° pentru plăci de 51–80 mm pentru a reduce consumul de umplutură de sudură.

2. Root Gap: toleranță unificată a spațiului G±2mm pentru a satisface cerințele de funcționare ale ambelor procese de sudare simultan.

3. Banda de suport: benzile de suport triunghiulare convenționale sunt incompatibile cu această structură de caneluri; Sunt necesare benzi de suport pentru bare rotunde, cu diametrul selectat în funcție de spațiul real de asamblare.

2.4 Reguli de funcționare a construcției la șantier

1. Instruire specială pentru operator: Chiar și tehnicienii cu experiență matură în sudarea EGW pentru plăci medii au nevoie de o pregătire țintită. Controlul piscinei topite și logica de operare a oscilației firului diferă foarte mult atunci când se sudează plăci ultra groase.

2. Inspecție nedistructivă finală: Toate segmentele de pornire/oprire a sudării trebuie inspectate de către RT sau UT. Defecțiunile constatate vor fi îndepărtate prin tăiere cu aer și reparate cu FCAW sau SMAW.

3. Filă de rulare și de scurgere: Urechile trebuie să aibă o lungime de cel puțin 50 mm, cu grosime identică și formă de canelură care se potrivește cu metalul de bază pentru a evita defectele de la capăt.

4. Protecție împotriva vântului: fluxul de aer perturbă gazul de protecție și introduce azot în bazinul topit, provocând pori și proprietăți mecanice degradate ale îmbinărilor. Barierele de vant sunt obligatorii in timpul constructiei.

3 Standard de testare de calificare a procesului

3.1 Condiții de testare

Toate piesele de testare și consumabilele de sudură potrivite respectă standardele de construcții navale; poziția de sudare este verticală 3G, iar înregistrările complete ale parametrilor sunt păstrate. Testele sunt supravegheate de inspectori din cadrul societăților de clasificare LR și CCS.

3.2 Rezultatele testelor nedistructive

• PT: Marginile suprafeței de sudură sunt netede, fără fisuri de suprafață, pori sau defecte de decupaj.

• UT: Toate sudurile de testare ating complet standardul de acceptare ISO 5817 Grad B.

• MT: Nu s-au detectat defecte liniare subterane sau de suprafață pe suprafețele de sudură din față și din spate.

3.3 Date de testare a proprietății mecanice

Testele de tracțiune, de îndoire laterală, de impact la temperatură joasă și de duritate sunt efectuate în deplină conformitate cu cerințele specificațiilor marine:

1. Încercarea de tracțiune: Patru epruvete de testare ating o rezistență la tracțiune de 580–595 MPa, toate se rupe pe metalul de bază în loc de îmbinarea prin sudură.

2. Test de îndoire laterală (D=40mm, îndoire 180°): Toate cele patru probe trec fără fisuri.

3. Rezistență la impact de -20 ℃: Centrul de sudură, linia de fuziune și linia de fuziune exterioară de 2/5 mm depășesc cu mult valoarea minimă necesară de 34 J, arătând o rezistență excelentă la fisurare la temperatură joasă.

3.4 Concluzie formală de calificare

Toți indicatorii de testare nedistructivi și mecanici îndeplinesc standardele marine LR și CCS, iar procesul de sudare combinat FCAW+EGW trece de calificarea procedurii oficiale.

4 Comparația eficienței sudurii

Luați o sudură cap la cap verticală de 1 metru ca obiect de comparație:

• Sudarea tradițională FCAW cu mai multe părți: Timp total de lucru 250 de minute

• Proces combinat FCAW+EGW: secțiunea FCAW 125 minute + secțiunea EGW 18 minute = total 143 minute

  Tehnologia hibridă inovatoare scurtează timpul de construcție cu aproape 43%, crescând semnificativ randamentul atelierelor cu carene cu plăci groase.

5 Concluzie

Procesul de sudare combinat FCAW+EGW rezolvă perfect cele trei puncte majore de durere ale sudării verticale cu plăci groase: limitarea grosimii EGW unică, restricția de material cu aport mare de căldură și eficiența scăzută a sudurii multistrat FCAW complet. Acesta păstrează capacitatea stabilă de formare din spate a sudării sârmei cu miez de flux, valorificând în același timp rata de depunere ultra ridicată a sudării electro-gaz, obținând câștiguri duble ale eficienței producției și performanței îmbinării.

În producția efectivă a navelor, controlul strict al preciziei procesării canelurilor, al spațiului de asamblare, potrivirea consumabilelor de sudură și a parametrilor de funcționare standardizați este o condiție prealabilă pentru aplicarea în masă stabilă a acestui proces. Dacă aveți nevoie de scheme personalizate de procese de sudare hibridă cu plăci groase pentru proiecte de construcții navale sau structuri grele din oțel, contactați echipa tehnică la heavth.com pentru potrivirea completă a parametrilor și ghidarea procesului.