双丝埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺研究

埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺在船厂已有大量应用,针对国内单面焊工艺应用现状和高强钢的特点研制了高强钢双丝埋弧焊单面焊工艺配套焊丝与焊剂,同时系统分析了焊接规范、坡口形式、背面焊剂对焊道成形的影响。通过调整工艺使其接头性能达到技术要求,该技术有望实现埋弧焊FCB法单面焊工艺的国产化应用。

不同焊剂下FCB法埋弧自动焊接低合金高强钢接头力学性能

使用国内焊剂TGF-55E、新日铁焊剂NSH-55EM和神钢焊剂PF-55E三种不同焊剂对DH40钢板进行FCB法埋弧自动焊接研究,探讨在不同焊剂下焊接接头力学性能差异,并分析焊缝微观组织形貌。结果表明:使用PF-55E焊剂所得焊接接头的伸长率和冲击韧性最好,其伸长率高达25.8%,0℃冲击功平均值为153 J,-20℃冲击功平均值为132 J,焊缝主要由针状铁素体构成;NSH-55EM焊剂次之,焊缝主要由先共析铁素体、针状铁素体和少量侧板条铁素体组成;TGF-55E焊剂最差,焊缝主要由先共析铁素体、侧板条铁素体及少量针状铁素体组成。

FCB法三丝单面埋弧自动焊焊接冶金反应分析

借助XRF、XRD、EPMA等测试手段,对FCB法三丝单面埋弧自动焊表面焊剂NSH-55E的焊接冶金反应进行了初步分析。结果表明,熔敷金属中存在少量夹渣物,主要由SiO2、FeO、CaO及CaSiO3构成;焊剂和熔渣中存在的主量物质为MgO、SiO2、CaO、Al2O3、CaF2、TiO2、Na2O、MnO、Fe2O3,另外因焊接高温化学冶金作用,熔渣中新生成了CaO·MgO·2SiO2、CaO·Al2O3·2SiO2物相;熔渣中MnO、TiO2的含量明显高于焊剂,这与焊剂中加入了一定量的锰铁和钛铁作为合金剂和脱氧剂有关。

FCB法三丝单面埋弧焊背面焊剂研制

采用均匀设计法对FCB法三丝单面埋弧焊背面衬垫焊剂进行设计,渣系为MgO-SiO_2-CaF_2-MnO-ZrO_2-TiO_2,设计8种配方,用DH36钢分别进行FCB法焊接,配合正面焊剂TG-55E-20和H10Mn2焊丝,测试了其工艺性与力学性能。结果表明,第7组衬垫焊剂在线能量达到121 k J/cm时仍有较好的工艺性,焊缝成型美观,脱渣性良好,焊缝力学性能能达到中国船级社3Y标准。

D32钢FCB埋弧焊焊接接头组织分析

采用FCB焊对20 mm厚的D32高强度船体结构钢板使用不同的焊剂进行焊接,得到不同的焊接接头。总结了FCB焊焊接接头的结晶生长方式,并对比分析了使用不同焊剂的两种焊接接头的微观组织形貌和化学组成。结果表明:使用NSH-55EM焊剂所得焊接接头的组织主要是针状铁素体和珠光体;使用55E-6/B-5焊剂所得焊接接头的组织主要由先共析铁素体、侧板条铁素体及少量针状铁素体、珠光体组成;所得焊缝金属的Mn/Si值55E-6/B-5焊剂比NSH-55EM焊剂的低,合金元素Ti、B和Ni过渡焊缝中较少,使焊缝组织不同,从而引起性能差别较大。

螺旋焊管板头对接FCB法单面焊双面成形工艺研究

为了实现螺旋焊管生产用钢带对接焊缝的单面焊双面成形,对埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺进行了试验研究。首先在试验室完成了壁厚16 mm、20 mm和22.5 mm焊接试板的FCB法单面焊双面成形工艺试验,优化了FCB工艺的焊接参数。在此基础上,完成了螺旋焊管生产线板头对接双丝焊改造,在线进行了18 mm、22 mm两种壁厚板头对接单面焊双面成形试验,基本实现了螺旋焊管卷板头尾对接工序的单面焊双面成形工艺的应用。试验及生产线应用表明,FCB法单面焊双面成型焊接接头各区域基本性能满足技术指标要求,该项工艺可以推广应用于输水管线、结构管等承压能力和钢级较低的螺旋管的板头对接缝焊接,可以提高焊接生产效率,降低生产成本。