1. Panoramica
Le navi portacontainer di grandi dimensioni hanno caratteristiche quali grande lunghezza, capacità del contenitore, alta velocità e grandi aperture, con conseguente elevato livello di stress nella zona centrale della struttura dello scafo.Pertanto, nella progettazione vengono spesso utilizzati materiali in acciaio ad alta resistenza di grande spessore.
Come metodo di saldatura ad alta efficienza, la saldatura verticale a gas elettrico a filo singolo (EGW) è ampiamente utilizzata.Tuttavia, generalmente lo spessore massimo applicabile della piastra può raggiungere solo 32~33 mm e non può essere utilizzato sulle piastre spesse di grandi dimensioni sopra menzionate;
Lo spessore della piastra applicabile del metodo EGW a doppio filo è generalmente fino a circa 70 mm.Tuttavia, poiché l'apporto termico di saldatura è molto elevato, per garantire che le prestazioni del giunto saldato soddisfino i requisiti delle specifiche, è necessario utilizzare una piastra di acciaio adatta alla saldatura ad elevato apporto termico.
Pertanto, senza utilizzare piastre di acciaio saldate che possono adattarsi a un grande apporto di calore, la saldatura di testa verticale di piastre grandi e spesse può utilizzare solo la saldatura multistrato multi-pass FCAW e l'efficienza della saldatura è bassa.
Questo metodo è un metodo di processo di saldatura combinato FCAW+EGW sviluppato sulla base delle caratteristiche di cui sopra che non solo può applicare EGW alla saldatura di piastre di grande spessore, sfruttare appieno i suoi vantaggi di alta efficienza, ma anche adattarsi alle caratteristiche delle piastre di acciaio reali .Cioè, un metodo di saldatura combinato efficiente che utilizza la saldatura FCAW su un solo lato sulla superficie strutturale per ottenere la formazione del lato posteriore, quindi esegue la saldatura EGW sulla superficie non strutturale.
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2 Punti chiave del metodo di saldatura combinata FCAW+EGW
(1) Spessore piastra applicabile
34~80mm: Cioè, il limite inferiore è il limite superiore dello spessore della piastra applicabile per il monofilamento EGW;per quanto riguarda il limite superiore, attualmente una grande nave portacontainer utilizza piastre di acciaio di grosso spessore per la parte interna e per il fasciame superiore del fasciame.Considerando che lo spessore delle piastre di acciaio di diversi prodotti è diverso, si determina che sia 80 mm.
(2) Divisione dello spessore
Il principio della divisione dello spessore di saldatura è quello di sfruttare appieno il vantaggio dell'elevata efficienza della saldatura EGW;allo stesso tempo bisogna tenere conto che la quantità di metallo depositato dalla saldatura tra i due metodi non deve differire troppo, altrimenti sarà difficile controllare la deformazione della saldatura.
(3) Progettazione della forma del giunto con metodo di saldatura combinato
① Angolo di scanalatura: per evitare che la larghezza della scanalatura sia troppo grande sul lato FCAW, la scanalatura è opportunamente più piccola della normale scanalatura di saldatura FCAW su un lato, che è diversa. Spessori della piastra richiedono angoli di smusso diversi.Quando lo spessore della piastra è 30~50 mm, è Y±5°, mentre quando lo spessore della piastra è 51~80 mm, è Z±5°.
② Root gap: deve adattarsi ai requisiti di processo di entrambi i metodi di saldatura contemporaneamente, ovvero G±2mm.
③Forma della guarnizione applicabile: le guarnizioni triangolari convenzionali non possono soddisfare i requisiti di forma del giunto sopra indicati a causa di problemi di angolazione.Questo metodo di saldatura combinata prevede l'utilizzo di guarnizioni in barra tonda.La dimensione del diametro deve essere selezionata in base al valore effettivo del gioco di assemblaggio (vedere Figura 1).
(4) Punti fondamentali della costruzione della saldatura
①Formazione sulla saldatura.Gli operatori devono sottoporsi ad un certo periodo di formazione.Anche gli operatori con esperienza nella saldatura EGW (metodo SG-2) di lamiere di acciaio di spessore ordinario devono essere formati, poiché i movimenti operativi del filo di saldatura nel bagno di fusione sono diversi quando si saldano lamiere sottili e lamiere di grande spessore.
②Fine rilevamento.I test non distruttivi (RT o UT) devono essere utilizzati alla fine della saldatura e sulla parte di arresto dell'arco per verificare la presenza di difetti e confermare la dimensione dei difetti.La scriccatura viene utilizzata per rimuovere i difetti e i metodi di saldatura FCAW o SMAW vengono utilizzati per la saldatura di rilavorazione.
③Piastra d'incontro dell'arco.La lunghezza della piastra d'incontro dell'arco deve essere di almeno 50 mm.La piastra d'incontro dell'arco e il materiale di base hanno lo stesso spessore e la stessa scanalatura.④ Durante la saldatura, il vento causerà disturbi al gas di protezione, causando difetti nei pori nella saldatura, e l'intrusione di azoto nell'aria causerà scarse prestazioni del giunto, quindi è necessario adottare le necessarie misure di protezione dal vento.
3 Test e approvazione del processo
(1) Materiali di prova
Le piastre di prova e i materiali di saldatura sono mostrati nella Tabella 1
(2) Parametri di saldatura
La posizione di saldatura è 3G e i parametri di saldatura specifici sono mostrati nella Tabella 2.
(3) Risultati dei test
Il test è stato condotto in conformità con le normative navali LR e CCS e sotto la supervisione in loco da parte del perito.I risultati sono i seguenti.
NDT e risultati: i risultati PT indicano che i bordi delle saldature anteriore e posteriore sono puliti, la superficie è liscia e non sono presenti difetti superficiali;I risultati UT indicano che tutte le saldature sono qualificate dopo test a ultrasuoni (conformità alla norma ISO 5817 livello B);I risultati MT indicano che le saldature anteriore e posteriore rilevano difetti tramite particelle magnetiche. Dopo l'ispezione, non sono stati rilevati difetti di saldatura superficiale.
(4) Accettare la conclusione
Dopo che sono stati condotti test NDT e proprietà meccaniche sui giunti saldati di prova, i risultati hanno soddisfatto i requisiti delle specifiche della società di classificazione e hanno superato l'approvazione del processo.
(5) Confronto di efficienza
Prendendo come esempio una saldatura lunga 1 metro di una determinata piastra, il tempo di saldatura richiesto per la saldatura FCAW su due lati è di 250 minuti;quando si utilizza il metodo di saldatura combinato, il tempo di saldatura richiesto per EGW è di 18 minuti, il tempo di saldatura richiesto per FCAW è di 125 minuti e il tempo di saldatura totale è di 143 minuti.Il metodo di saldatura combinato consente di risparmiare quasi il 43% del tempo di saldatura rispetto alla saldatura FCAW bifacciale originale.
4. Conclusione
Il metodo di saldatura combinata FCAW+EGW sviluppato sperimentalmente non solo sfrutta appieno l'elevata efficienza della saldatura EGW, ma si adatta anche alle attuali caratteristiche delle lamiere di acciaio.Si tratta di una nuova tecnologia di processo di saldatura con elevata efficienza di saldatura ed elevata fattibilità.
Essendo una tecnologia innovativa del processo di saldatura, la produzione della scanalatura, la precisione dell'assemblaggio, la selezione del materiale, i parametri di saldatura, ecc. sono cruciali e devono essere rigorosamente controllati durante l'implementazione.
Orario di pubblicazione: 22 febbraio 2024
