1. Información general
Los grandes buques portacontenedores tienen características como gran eslora, capacidad de contenedores, alta velocidad y grandes aberturas, lo que resulta en un alto nivel de tensión en la zona media de la estructura del casco.Por lo tanto, en el diseño se utilizan a menudo materiales de acero de gran espesor y alta resistencia.
Como método de soldadura de alta eficiencia, la soldadura vertical de gas eléctrica (EGW) de un solo hilo se utiliza ampliamente.Sin embargo, generalmente el espesor máximo de placa aplicable solo puede alcanzar 32 ~ 33 mm y no se puede utilizar en las placas gruesas grandes mencionadas anteriormente;
El espesor de placa aplicable del método EGW de doble alambre es generalmente de hasta aproximadamente 70 mm.Sin embargo, debido a que el aporte de calor de soldadura es muy grande, para garantizar que el rendimiento de la unión soldada cumpla con los requisitos de las especificaciones, se debe utilizar una placa de acero que sea adecuada para soldadura con aporte de calor elevado.
Por lo tanto, sin utilizar placas de acero soldadas que puedan adaptarse a una gran entrada de calor, la soldadura a tope vertical de placas grandes y gruesas solo puede utilizar soldadura multicapa FCAW y la eficiencia de la soldadura es baja.
Este método es un método de proceso de soldadura combinado FCAW+EGW desarrollado en base a las características anteriores que no solo puede aplicar EGW a la soldadura de placas de gran espesor, aprovechar al máximo sus ventajas de alta eficiencia, sino también adaptarse a las características de las placas de acero reales. .Es decir, un método de soldadura combinado eficiente que utiliza soldadura FCAW de un solo lado en la superficie estructural para lograr la formación de la parte posterior y luego realiza soldadura EGW en la superficie no estructural.
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2 puntos clave del método de soldadura combinado FCAW+EGW
(1) Espesor de placa aplicable
34~80 mm: es decir, el límite inferior es el límite superior del espesor de placa aplicable para monofilamento EGW;En cuanto al límite superior, actualmente un gran buque portacontenedores utiliza placas de acero de gran espesor para el lado interior y las placas de traca superior de la carcasa.Teniendo en cuenta que el espesor de las placas de acero de diferentes productos es diferente, se determina que es de 80 mm.
(2) División de espesor
El principio de dividir el espesor de la soldadura es aprovechar al máximo la ventaja de alta eficiencia de la soldadura EGW;Al mismo tiempo, debemos tener en cuenta que la cantidad de metal depositado de soldadura entre los dos métodos no debe diferir demasiado, de lo contrario será difícil controlar la deformación de la soldadura.
(3) Diseño de forma de junta con método de soldadura combinado
① Ángulo de ranura: para evitar que el ancho de la ranura sea demasiado grande en el lado FCAW, la ranura es apropiadamente más pequeña que la ranura de soldadura de un solo lado FCAW normal, que es diferente. Los diferentes espesores de placa requieren diferentes ángulos de bisel.Cuando el espesor de la placa es de 30~50 mm, es Y±5°, y cuando el espesor de la placa es de 51~80 mm, es Z±5°.
② Espacio de raíz: debe adaptarse a los requisitos del proceso de ambos métodos de soldadura al mismo tiempo, es decir, G ± 2 mm.
③Forma de junta aplicable: Las juntas triangulares convencionales no pueden cumplir con los requisitos de forma de junta anteriores debido a problemas de ángulo.Este método de soldadura combinado requiere el uso de juntas de barra redonda.El tamaño del diámetro debe seleccionarse en función del valor real del espacio del ensamblaje (consulte la Figura 1).
(4) Puntos básicos de la construcción con soldadura.
①Capacitación en soldadura.Los operadores deben someterse a un determinado período de formación.Incluso los operadores con experiencia en soldadura EGW (método SG-2) de placas de acero de espesor normal deben recibir capacitación, porque los movimientos operativos del alambre de soldadura en el baño fundido son diferentes cuando se sueldan placas delgadas y placas grandes y gruesas.
②Finalizar detección.Se deben utilizar pruebas no destructivas (RT o UT) al final de la soldadura y en la parte de parada del arco para verificar si hay defectos y confirmar el tamaño de los defectos.El ranurado se utiliza para eliminar defectos y los métodos de soldadura FCAW o SMAW se utilizan para retrabajar la soldadura.
③Placa de impacto de arco.La longitud de la placa de encendido del arco debe ser de al menos 50 mm.La placa de encendido del arco y el material base tienen el mismo espesor y la misma ranura.④ Durante la soldadura, el viento provocará un desorden en el gas protector, provocando defectos en los poros de la soldadura, y la intrusión de nitrógeno en el aire provocará un rendimiento deficiente de la junta, por lo que se deben tomar las medidas necesarias de protección contra el viento.
3 Pruebas y aprobación del proceso
(1) Materiales de prueba
Las placas de prueba y los materiales de soldadura se muestran en la Tabla 1.
(2) Parámetros de soldadura
La posición de soldadura es 3G y los parámetros de soldadura específicos se muestran en la Tabla 2.
(3) Resultados de la prueba
La prueba se realizó de acuerdo con las normas para buques LR y CCS y bajo la supervisión in situ del inspector.Los resultados son los siguientes.
NDT y resultados: los resultados de PT son que los bordes de las soldaduras delantera y trasera están limpios, la superficie es lisa y no hay defectos en la superficie;Los resultados de UT son que todas las soldaduras están calificadas después de pruebas ultrasónicas (cumpliendo con ISO 5817 nivel B);Los resultados de MT son que las soldaduras delantera y trasera son detección de defectos por partículas magnéticas. Después de la inspección, no hubo defectos de soldadura en la superficie.
(4) Aceptar la conclusión
Después de que se realizaron pruebas de END y de propiedades mecánicas en las uniones soldadas de prueba, los resultados cumplieron con los requisitos de las especificaciones de la sociedad de clasificación y aprobaron el proceso.
(5) Comparación de eficiencia
Tomando como ejemplo una soldadura de 1 m de largo de una determinada placa, el tiempo de soldadura requerido para la soldadura FCAW de doble cara es de 250 minutos;cuando se utiliza el método de soldadura combinado, el tiempo de soldadura requerido para EGW es de 18 minutos, el tiempo de soldadura requerido para FCAW es de 125 minutos y el tiempo total de soldadura es de 143 minutos.El método de soldadura combinado ahorra casi un 43 % del tiempo de soldadura en comparación con la soldadura FCAW de doble cara original.
4. Conclusión
El método de soldadura combinado FCAW+EGW desarrollado experimentalmente no sólo aprovecha al máximo la alta eficiencia de la soldadura EGW, sino que también se adapta a las características actuales de las placas de acero.Es una nueva tecnología de proceso de soldadura con alta eficiencia de soldadura y alta viabilidad.
Como tecnología innovadora de proceso de soldadura, su producción de ranuras, precisión de ensamblaje, selección de materiales, parámetros de soldadura, etc. son cruciales y deben controlarse estrictamente durante la implementación.
Hora de publicación: 22 de febrero de 2024
