กระบวนการเชื่อมประสิทธิภาพสูงสำหรับแผ่นเหล็กหนาพิเศษ 34–80 มม. (เทคโนโลยีรวม FCAW+EGW)

1. ความเป็นมา: ปัญหาคอขวดของการเชื่อมแผ่นหนาแบบดั้งเดิมในการต่อเรือ

เรือคอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่ใช้เหล็กหนาพิเศษที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างกลางตัวเรือเนื่องจากมีลักษณะการรับน้ำหนักความเครียดสูง การเชื่อมด้วยไฟฟ้าแก๊สแบบลวดเดี่ยว (EGW) แบบดั้งเดิมรองรับเฉพาะแผ่นเหล็กที่มีความหนาสูงสุด 32–33 มม. เท่านั้น ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการประมวลผลของแผ่นเหล็กตัวถังที่มีความหนาพิเศษได้ แม้ว่า EGW แบบลวดคู่สามารถเข้าถึงช่วงความหนา 70 มม. ได้ แต่ก็มีการป้อนความร้อนที่สูงมาก และมีเพียงเหล็กทนความร้อนอินพุตสูงเท่านั้นที่สามารถจับคู่กระบวนการนี้ได้ ซึ่งเพิ่มต้นทุนการจัดซื้อวัสดุอย่างมาก

หากการเชื่อมอาร์คแบบฟลักซ์คอร์แบบธรรมดา (FCAW) ถูกนำมาใช้กับการเชื่อมแบบหลายชั้นในแนวดิ่งที่หนาโดยไม่มีแผ่นเหล็กพิเศษ วงจรการผลิตจะใช้เวลานานมากและทำให้ความคืบหน้าในการก่อสร้างล่าช้าอย่างมาก เพื่อแก้ปัญหาข้อขัดแย้งระหว่างขีดจำกัดความหนา ความสามารถในการปรับตัวของวัสดุ และประสิทธิภาพในการเชื่อม เทคโนโลยีการเชื่อมแบบรวม FCAW+EGW ใหม่ได้รับการพัฒนาสำหรับแผ่นเหล็กหนา 34–80 มม.

การไหลของกระบวนการ: ทำการขึ้นรูปด้านเดียวโดย FCAW บนพื้นผิวโครงสร้างก่อน จากนั้นจึงดำเนินการเชื่อม EGW บนพื้นผิวที่ไม่ใช่โครงสร้าง ผสมผสานข้อดีของการขึ้นรูปด้านหลังของ FCAW และประสิทธิภาพการสะสมสูงเป็นพิเศษของ EGW

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคหลัก 2 ข้อของการเชื่อมแบบรวม FCAW+EGW

2.1 ช่วงความหนาของแผ่นที่ใช้งานได้

กระบวนการไฮบริดนี้กำหนดเป้าหมายไปที่แผ่นเหล็กหนา 34–80 มม. ขีดจำกัดล่างคือความหนาสูงสุดของ EGW แบบลวดเดี่ยวมาตรฐาน และขีดจำกัดบนตรงกับแผ่นเปลือกด้านข้างตัวเรือที่หนาที่สุดที่ใช้ในตู้คอนเทนเนอร์กระแสหลัก ซึ่งครอบคลุมสถานการณ์การเชื่อมโครงสร้างที่หนักที่สุดในการต่อเรือ

2.2 หลักการจับคู่ความหนา

เมื่อออกแบบโครงร่างการเชื่อมแบบเป็นชั้น ปัจจัยหลักสองประการจะต้องมีความสมดุล: เพิ่มข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพสูงของ EGW ให้สูงสุด และควบคุมความแตกต่างของปริมาตรโลหะที่สะสมรวมทั้งสองด้านภายในช่วงที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูปการเชื่อมแบบไม่สมมาตรอย่างรุนแรง

2.3 การออกแบบข้อต่อและร่องที่เหมาะสมที่สุด

1. มุมร่อง: ด้าน FCAW ใช้ร่องที่แคบปานกลาง (X±5°) เพื่อลดปริมาณการบรรจุ ด้าน EGW จะตั้งค่ามุมที่หลากหลายตามความหนาของแผ่น: Y±5° สำหรับแผ่นขนาด 30–50 มม., Z±5° สำหรับแผ่นขนาด 51–80 มม. เพื่อลดการใช้ฟิลเลอร์ในการเชื่อม

2. ช่องว่างราก: ค่าเผื่อช่องว่างแบบรวม G±2 มม. เพื่อตอบสนองความต้องการการปฏิบัติงานของกระบวนการเชื่อมทั้งสองพร้อมกัน

3. แถบสำรอง: แถบสำรองรูปสามเหลี่ยมทั่วไปเข้ากันไม่ได้กับโครงสร้างร่องนี้ จำเป็นต้องใช้แถบรองรับแท่งกลม โดยเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางตามระยะห่างจากการประกอบจริง

2.4 กฎการดำเนินการก่อสร้างนอกสถานที่

1. การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานพิเศษ: แม้แต่ช่างเทคนิคที่มีประสบการณ์การเชื่อม EGW ที่เชี่ยวชาญสำหรับเพลตขนาดกลางก็ยังต้องได้รับการฝึกอบรมแบบตรงเป้าหมาย ตรรกะการควบคุมพูลหลอมเหลวและการดำเนินการสวิงลวดแตกต่างกันอย่างมากเมื่อเชื่อมแผ่นหนาพิเศษ

2. สิ้นสุดการตรวจสอบโดยไม่ทำลาย: ส่วนการเริ่ม/หยุดการเชื่อมทั้งหมดจะต้องได้รับการตรวจสอบโดย RT หรือ UT ข้อบกพร่องที่พบจะต้องกำจัดออกโดยการเซาะร่องอากาศและซ่อมแซมด้วย FCAW หรือ SMAW

3. แท็บ Run-on & Run-off: แท็บต้องมีความยาวอย่างน้อย 50 มม. โดยมีความหนาเท่ากันและรูปแบบร่องที่เข้ากันกับโลหะฐานเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่ปลายด้าน

4. การป้องกันลม: การไหลของอากาศรบกวนก๊าซป้องกันและนำไนโตรเจนเข้าไปในสระที่หลอมละลาย ทำให้เกิดรูขุมขนและคุณสมบัติทางกลของข้อต่อเสื่อมโทรม จำเป็นต้องมีแผงกั้นลมในระหว่างการก่อสร้าง

3 มาตรฐานการทดสอบคุณสมบัติกระบวนการ

3.1 เงื่อนไขการทดสอบ

ชิ้นทดสอบและวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมที่ตรงกันทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานการต่อเรือ ตำแหน่งการเชื่อมคือ 3G แนวตั้ง และบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดจะยังคงอยู่ การทดสอบได้รับการดูแลโดยผู้สำรวจจากสมาคมการจัดประเภท LR และ CCS

3.2 ผลการทดสอบแบบไม่ทำลาย

• PT: ขอบของพื้นผิวการเชื่อมมีความเรียบ ไม่มีรอยแตกบนพื้นผิวเป็นศูนย์ รูพรุน หรือข้อบกพร่องการตัดด้านล่าง

• UT: รอยเชื่อมทดสอบทั้งหมดบรรลุมาตรฐานการยอมรับ ISO 5817 เกรด B โดยสมบูรณ์

• MT: ไม่พบข้อบกพร่องเชิงเส้นใต้พื้นผิวหรือพื้นผิวบนพื้นผิวการเชื่อมด้านหน้าและด้านหลัง

3.3 ข้อมูลการทดสอบคุณสมบัติทางกล

การทดสอบแรงดึง การโค้งงอด้านข้าง การกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ และความแข็ง ดำเนินการตามข้อกำหนดข้อกำหนดเฉพาะทางทะเล:

1. การทดสอบแรงดึง: ชิ้นงานทดสอบ 4 ชิ้นมีความต้านทานแรงดึง 580–595MPa โดยทั้งหมดแตกหักบนโลหะฐานแทนที่จะเป็นรอยเชื่อม

2. การทดสอบการโค้งงอด้านข้าง (D=40 มม., การดัดงอ 180°): ตัวอย่างทั้งสี่ผ่านการทดสอบโดยไม่มีรอยแตกร้าว

3. ความทนทานต่อแรงกระแทก -20°C: จุดเชื่อม เส้นฟิวชั่น และเส้นฟิวชั่นด้านนอกขนาด 2/5 มม. ล้วนมีค่าเกินค่าขั้นต่ำที่ต้องการที่ 34J มาก ซึ่งแสดงความต้านทานการแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม

3.4 สรุปคุณสมบัติอย่างเป็นทางการ

ตัวบ่งชี้การทดสอบแบบไม่ทำลายและทางกลทั้งหมดตรงตามมาตรฐานทางทะเลของ LR และ CCS และกระบวนการเชื่อมแบบรวม FCAW+EGW ผ่านการรับรองขั้นตอนอย่างเป็นทางการ

4 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเชื่อม

ใช้การเชื่อมชนแนวตั้ง 1 เมตรเป็นวัตถุเปรียบเทียบ:

• การเชื่อมหลายรอบ FCAW สองด้านแบบดั้งเดิม: เวลาทำงานทั้งหมด 250 นาที

• กระบวนการรวม FCAW+EGW: ส่วน FCAW 125 นาที + ส่วน EGW 18 นาที = รวม 143 นาที

  เทคโนโลยีไฮบริดที่เป็นนวัตกรรมใหม่ช่วยลดเวลาการก่อสร้างลงได้เกือบ 43% ช่วยเพิ่มปริมาณงานของโรงปฏิบัติงานตัวเรือที่มีแผ่นหนาได้อย่างมาก

5 บทสรุป

กระบวนการเชื่อมแบบรวม FCAW+EGW แก้ปัญหาปัญหาหลักสามประการของการเชื่อมแนวตั้งด้วยแผ่นหนาได้อย่างสมบูรณ์แบบ: การจำกัดความหนาของ EGW เดี่ยว การจำกัดวัสดุป้อนความร้อนสูง และประสิทธิภาพต่ำของการเชื่อมหลายชั้น FCAW เต็มรูปแบบ โดยยังคงรักษาความสามารถในการขึ้นรูปด้านหลังที่มั่นคงของการเชื่อมด้วยลวดฟลักซ์คอร์ ขณะเดียวกันก็ใช้ประโยชน์จากอัตราการสะสมที่สูงเป็นพิเศษของการเชื่อมด้วยแก๊สไฟฟ้า ทำให้ได้รับประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้นสองเท่าและประสิทธิภาพร่วมกัน

ในการผลิตเรือจริง การควบคุมความแม่นยำในการประมวลผลร่อง ระยะห่างในการประกอบ วัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อมที่ตรงกัน และพารามิเตอร์การทำงานที่ได้มาตรฐานอย่างเข้มงวด ถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการใช้กระบวนการนี้ในปริมาณมากอย่างมีเสถียรภาพ หากคุณต้องการแผนกระบวนการเชื่อมไฮบริดแผ่นหนาแบบกำหนดเองสำหรับการต่อเรือหรือโครงการโครงสร้างเหล็กหนัก โปรดติดต่อทีมเทคนิคที่ heavth.com สำหรับการจับคู่พารามิเตอร์แบบเต็มและคำแนะนำกระบวนการ