马春梅， 李 豹， 郑小慧， 毛文全， 江泽新

(广船国际有限公司， 广东 广州 511462)

CM节点埋弧横焊试验及应用

马春梅， 李 豹， 郑小慧， 毛文全， 江泽新

(广船国际有限公司， 广东 广州 511462)

讲述采用埋弧横焊方式焊接船体CM(Construction Monitoring)节点。使用不同直径的埋弧焊丝进行试验，从工艺性能及力学性能方面进行讨论。结果表明，采用Φ4.0 mm的焊丝进行埋弧焊，工艺性能较好，力学性能亦能满足船级社LR和DNV规范要求。将埋弧焊方法与传统半自动CO2气体保护焊焊接方法进行应用对比得知，埋弧焊能够有效提高焊接质量及综合工作效率。

CM节点；埋弧焊；质量；工作效率

0 前 言

船舶在航运和装载时，局部结构会产生较大的应力，而产生的应力必须得到有效地传递和释放，因此该关键区域的结构节点必须得到严格监控，此种节点即为CM(Construction Monitoring)节点。在船舶建造过程中，存在着如壁墩分段斜板与底部分段平台板形成的CM节点、舭部分段内壳斜板与底部分段平台板形成的CM节点，对这些CM节点的焊接控制有严格的要求，不仅要求全熔透且100 %探伤合格，而且必须将整条焊缝打磨光亮。目前CM节点焊接基本上采用传统的半自动CO2焊接方法，对焊工的焊接技能要求较高，但焊缝质量不稳定、工作效率较低。针对该问题，特开展使用埋弧焊方法对CM节点进行试验和应用。

1 初步焊接工艺试验

1.1 试验材料及坡口形式选择

根据船体接头CM节点的布置情况，初步试验采取的坡口形式如图1所示，焊接位置为横焊位置。

1.2 试验参数

对上述坡口采用CO2焊接与埋弧焊组合方法进行试验，第1面采用半自动CO2焊接方法，第2面反刨清根后采用埋弧焊方法焊接。埋弧焊分别采用Φ3.2 mm，Φ4.0 mm，Φ5.0 mm的埋弧焊丝进行焊接试验，其试验参数如表1所示。经试验得知，这3种直径规格的焊丝焊缝成形差别较小。Φ3.2 mm的焊丝熔敷量比较少，焊道相应较多，焊接效率低；Φ5.0 mm焊丝挺度较大，送丝不流畅，操作性不好；相比之下，Φ4.0 mm焊丝工艺性能比较理想，效率高，后续采用Φ4.0 mm焊丝进行工艺评定。

图1 试验坡口节点图

表1 不同规格焊丝焊接参数

2 焊接工艺评定

2.1 评定方案

工艺评定采用的坡口角度为45°，坡口节点如图1所示，材质为EH 36，2块板厚度为25 mm。埋弧焊焊材采用焊丝H-14配焊剂S-707T。

焊接完成后进行100%探伤、焊缝及热影响区的冲击性能、全焊缝圆棒拉伸、硬度试验和宏观金相等检测。

2.2 试验参数

对CM节点采用半自动CO2焊接与埋弧焊组合方法进行焊接，第1面采用CO2焊接方法，第2面反刨清根后采用埋弧焊方法焊接，并适当提高焊接电流。相关埋弧焊焊接参数如表2所示。

表2 埋弧焊焊接参数

2.3 探伤及力学性能试验

(1) 冲击试验。经100%探伤合格后，对焊接接头、焊缝中心、熔合线及熔合线+2进行-20℃冲击性能试验，得到试验结果如表3所示。从表3中可以得知，焊缝中心、熔合线、熔合线+2平均冲击值分别为125.2 J，192 J，255.3 J，满足最低值34J的冲击要求标准。

表3 焊接接头冲击韧性

(2) 焊缝拉伸试验。进行一个全焊缝圆棒拉伸试验，得到数据如表4所示。从表4中可知：屈服强度为479 MPa，满足最低375 MPa的规范要求；抗拉强度为580 MPa，满足490～660 MPa的规范要求；断后伸长率为30.5%，满足最低22%的规范要求。

表4 全焊透拉伸试验

(3) 硬度试验。根据图2进行维氏硬度试验，得到试验数据如表5所示。从表5中可知，维氏硬度最大值为222，满足最大值不超过350的要求。

图2 硬度试验示例

表5 HV10硬度试验结果

(4) 宏观金相试验。对焊缝接头进行宏观焊接缺陷检查，未发现有肉眼明显可见的焊接缺陷，如图3所示。

图3 宏观焊接缺陷检查

3 现场应用

将埋弧焊横焊焊接CM节点的方法在实船应用后，经对比发现相对于半自动CO2气体保护焊，焊接道数减少了1/2，施工准备、焊接、焊后返修打磨等总共所需施工工时降低了40%，整体效率得到提高。

在质量上，埋弧焊横焊方法断弧点少，整体焊缝均匀，表面成形美观，且打底熔深大，极大地避免了打底未熔合，且经过表面探伤，基本未发现点状及线状缺陷，避免了半自动CO2气体保护焊焊接质量的不稳定性，有力地保证了CM节点焊缝在后续船舶运营中的质量可靠性。

4 结束语

通过采用不同直径规格的埋弧焊丝进行CM节点埋弧焊试验，根据工艺性能及力学性能要求选择合适规格的焊丝进行工艺评定及现场应用，得出以下结论。

(1) 对CM节点采用埋弧焊方法进行焊接时，使用Φ4.0 mm的埋弧焊丝在取得良好工艺性能的同时，能满足船级社的相关力学性能规范要求。

(2) 对CM节点采用埋弧焊方法焊接，相对于传统的半自动CO2焊接方法，在焊接质量稳定提高的同时有效地提高综合工作效率。

[1] 阎焱，钱振华，李美娟，等.船舶建造关键区域结构节点精度控制中的卡板设计和应用[J].船海工程，2015，44(2)：1-5.

TestandApplicationofHorizontalPositionSAWWeldingonCMNode

MA Chunmei， LI Bao, ZHENG Xiaohui, MAO Wenquan, JIANG Zexin

(Guangzhou Shipyard International Co., Ltd., Guangzhou 511462, Guangdong, China)

The Submerge Arc Welding(SAW) on CM node is described. The test of SAW with different diameters is carried out, and the technological and mechanical properties are discussed. The results show that the SAW with the diameter of 4.0 mm not only gets good processing properties but also meets the mechanical properties requirement of classification society LR and DNV. The SAW procedure is compared with FCAW procedure, which shows that the SAW procedure can improve the welding quality and working efficiency.

CM node; Submerge Arc Welding(SAW); quality; work efficiency

广州市科技计划项目：极地凝析油船船体关键焊接技术研究(编号：201604046026)

马春梅(1993-)，女，助理工程师，主要从事焊接专业工作

1000-3878(2017)06-0088-03

U671

A

造船技术

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