Високоефективний процес зварювання для особливо товстого сталевого листа 34–80 мм (комбінована технологія FCAW+EGW)

1. Передумови: вузькі місця традиційного зварювання товстого листа в суднобудуванні

Великі контейнеровози використовують високоміцну сталь особливої ​​товщини для структурних частин середнього корпусу через високі характеристики навантаження. Традиційне електрогазове зварювання з одним дротом (EGW) підтримує лише максимальну товщину листа 32–33 мм, що не може задовольнити вимоги щодо обробки надтовстих сталевих листів корпусу. Незважаючи на те, що подвійний дріт EGW може досягати діапазону товщини 70 мм, він забезпечує надзвичайно високе нагрівання, і лише спеціальна високотемпературна стійка сталь може відповідати цьому процесу, що значно збільшує вартість закупівлі матеріалів.

Якщо для товстих вертикальних стикових з’єднань без спеціальних сталевих листів застосовувати звичайне багатошарове дугове зварювання порошковим сердечником (FCAW), виробничий цикл буде надзвичайно довгим і серйозно затримає прогрес будівництва. Щоб вирішити конфлікт між обмеженням товщини, адаптивністю матеріалу та ефективністю зварювання, розроблено нову технологію комбінованого зварювання FCAW+EGW для важких сталевих листів товщиною 34–80 мм.

Хід процесу: спершу завершіть одностороннє формування за допомогою FCAW на структурній поверхні, а потім реалізуйте зварювання EGW на неструктурній поверхні, поєднуючи перевагу зворотного формування FCAW і надвисоку ефективність наплавлення EGW.

2 Основні технічні характеристики комбінованого зварювання FCAW+EGW

2.1 Застосовуваний діапазон товщини плити

Цей гібридний процес призначений для сталевих пластин товщиною 34–80 мм. Нижня межа – це максимальна товщина стандартного однодротового EGW, а верхня межа відповідає найтовстішим бортовим листам корпусу, які використовуються в основних контейнеровозах, що охоплює більшість сценаріїв зварювання важких конструкцій у суднобудуванні.

2.2 Принцип відповідності товщини

При розробці схеми шарового зварювання необхідно збалансувати два основні фактори: максимізувати переваги високої ефективності EGW та контролювати різницю загального об’єму наплавленого металу з обох сторін у розумному діапазоні, щоб уникнути сильної асиметричної деформації зварювання.

2.3 Оптимізована конструкція швів і канавок

1. Кут канавки: сторона FCAW має помірно звужену канавку (X±5°) для зменшення об’єму наповнення; Сторона EGW встановлює змінні кути залежно від товщини пластини: Y±5° для пластин 30–50 мм, Z±5° для пластин 51–80 мм, щоб зменшити споживання наповнювача для зварювання.

2. Корінний зазор: уніфікований допуск на зазор G±2 мм, щоб задовольнити робочі вимоги обох процесів зварювання одночасно.

3. Підкладка: звичайні трикутні підкладки несумісні з цією структурою канавок; Потрібні опорні смуги для круглих прутів, діаметр яких вибирається відповідно до фактичного монтажного зазору.

2.4 Правила експлуатації будівельних робіт на об'єкті

1. Спеціальна підготовка операторів: навіть технічні спеціалісти з великим досвідом зварювання EGW для середніх пластин потребують цілеспрямованого навчання. Контроль розплавленої ванни та логіка роботи коливання дроту значно відрізняються під час зварювання надтовстих пластин.

2. Кінцевий неруйнівний контроль: усі сегменти початку/завершення зварювання повинні бути перевірені RT або UT. Виявлені дефекти необхідно усунути за допомогою повітряної стружки та відремонтувати за допомогою FCAW або SMAW.

3. Накладка та виїмка: пластини мають бути принаймні 50 мм завдовжки, з однаковою товщиною та формою канавок, що відповідають основному металу, щоб уникнути дефектів торців.

4. Вітрозахисний захист: повітряний потік порушує захисний газ і вводить азот у розплавлену ванну, спричиняючи пори та погіршення механічних властивостей з’єднання. При будівництві обов’язкові вітрові бар’єри.

3 Стандарт кваліфікаційного випробування процесу

3.1 Умови тестування

Усі тестові зразки та відповідні зварювальні матеріали відповідають стандартам суднобудування; положення зварювання вертикальне 3G, і зберігаються повні записи параметрів. Випробування контролюють інспектори з класифікаційних товариств LR і CCS.

3.2 Результати неруйнівного контролю

• PT: Краї зварювальної поверхні гладкі, без поверхневих тріщин, пор або дефектів підрізу.

• UT: усі тестові зварні шви повністю відповідають стандарту ISO 5817 класу B.

• MT: на передній і задній зварних поверхнях не виявлено підповерхневих або поверхневих лінійних дефектів.

3.3 Дані випробування механічних властивостей

Випробування на розтяг, бічний згин, низькотемпературний удар і твердість проводяться в повній відповідності до вимог морських специфікацій:

1. Випробування на розтяг: чотири випробувальні зразки досягають міцності на розрив 580–595 МПа, усі руйнуються на основному металі замість зварного з’єднання.

2. Випробування на бічний згин (D=40 мм, згинання 180°): усі чотири зразки пройшли без тріщин.

3. Ударна в'язкість до -20 ℃: центр зварювання, лінія плавлення та зовнішня лінія плавлення 2/5 мм значно перевищують мінімальне необхідне значення 34 Дж, демонструючи чудову стійкість до розтріскування при низьких температурах.

3.4 Формальний кваліфікаційний висновок

Усі показники неруйнівного та механічного випробування відповідають морським стандартам LR та CCS, а процес комбінованого зварювання FCAW+EGW пройшов офіційну кваліфікацію процедури.

4 Порівняння ефективності зварювання

Візьміть 1-метровий вертикальний стиковий зварний шов як об’єкт порівняння:

• Традиційне двостороннє багатопрохідне зварювання FCAW: Загальний робочий час 250 хвилин

• Комбінований процес FCAW+EGW: секція FCAW 125 хвилин + секція EGW 18 хвилин = загальна 143 хвилини

  Інноваційна гібридна технологія скорочує час будівництва майже на 43%, значно підвищуючи пропускну здатність цехів товстолистового корпусу.

5 Висновок

Комбінований процес зварювання FCAW+EGW ідеально вирішує три головні проблеми вертикального зварювання товстих пластин: обмеження товщини однієї EGW, обмеження щодо високого нагрівання матеріалу та низьку ефективність повного багатошарового зварювання FCAW. Він зберігає стабільну формувальну здатність зварювання порошковим дротом, одночасно використовуючи надвисоку швидкість наплавлення електрогазового зварювання, досягаючи подвійного підвищення ефективності виробництва та продуктивності з’єднання.

У реальному судновому виробництві суворий контроль точності обробки канавок, монтажного зазору, відповідності витратних матеріалів для зварювання та стандартизованих робочих параметрів є необхідною умовою для стабільного масового застосування цього процесу. Якщо вам потрібні індивідуальні схеми гібридного процесу зварювання товстих пластин для проектів суднобудування або важких сталевих конструкцій, зв’яжіться з технічною групою за адресою heavth.com для повної відповідності параметрів і керівництва процесом.