1概述

大型集裝箱船具有較大的船長(zhǎng)尺度、載箱量，較高的航速、以及大開口等特性，導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)中部區(qū)域處于較高的應(yīng)力水平。因此設(shè)計(jì)上往往采用大厚度高強(qiáng)度鋼材料。

單絲氣電立焊（EGW）作為一種高效率焊接方法，應(yīng)用較普遍。但一般最 大適用板厚只能達(dá)到32~33mm，無法在上述大厚板上采用；

雙絲EGW方法的適用板厚一般可達(dá)70mm左右，但由于焊接熱輸入非常大，要保證焊接接頭的性能滿足規(guī)范要求，必須采用適應(yīng)大熱輸入焊接的鋼板。

所以，在未采用適應(yīng)大熱輸入焊接鋼板情況下，大厚板立對(duì)接焊縫只能采用FCAW多層多道焊，焊接效率低下。

本方法是針對(duì)上述特點(diǎn)，研究開發(fā)的一種既能將EGW應(yīng)用于大厚板焊接，充分發(fā)揮其高效率優(yōu)勢(shì)，又適應(yīng)實(shí)際鋼板特點(diǎn)的FCAW+EGW組合焊接工藝方法。即先在結(jié)構(gòu)面采用FCAW單面焊接，并實(shí)現(xiàn)背面成形，之后在非結(jié)構(gòu)面進(jìn)行EGW焊接的一種高效組合焊接方法。

2 FCAW+EGW組合焊接方法要點(diǎn)

（1）適用板厚

34~80mm：即下限為單絲EGW適用板厚的上限；對(duì)于上限，目前某大型集裝箱船舷側(cè)內(nèi)、外殼上列板采用的是大厚度鋼板，考慮不同產(chǎn)品鋼板厚度不同，所以確定為80mm。

（2）厚度劃分

焊接厚度的劃分原則，首先要充分發(fā)揮EGW焊接的高效率優(yōu)勢(shì)；同時(shí)必須兼顧兩種方法焊接熔敷金屬量不能相差過大，否則會(huì)較難控制焊接變形。

（3）組合焊接方法接頭形式設(shè)計(jì)

①坡口角度：FCAW側(cè)為避免坡口寬度過大，比正常FCAW單面焊坡口適當(dāng)減小，為X±5°；EGW側(cè)為了降低熔敷金屬量和不至于坡口過寬，根據(jù)板厚不同采用不同的坡口角度。板厚為30~50mm時(shí)為Y±5°，板厚為51~80mm時(shí)為Z±5°。

②根部間隙：需要同時(shí)適應(yīng)兩種焊接方法工藝要求，即G±2mm。

③適用襯墊形式：常規(guī)三角襯墊因角度問題無法滿足上述接頭形式要求，本組合焊接方法需要采用圓棒襯墊。直徑尺寸需要根據(jù)實(shí)際裝配間隙的數(shù)值選取（見圖1）。 

（4）焊接施工基本要點(diǎn)

①焊接培訓(xùn)。操作者需經(jīng)過一定時(shí)間的培訓(xùn)，即使具有EGW（SG—2法）焊接普通厚度鋼板經(jīng)驗(yàn)的操作者也必須經(jīng)過培訓(xùn)，因?yàn)楸“迮c大厚板焊接時(shí)，熔池中焊絲的操作運(yùn)動(dòng)不同。

②端部檢測(cè)。焊縫始終端以及停弧部位，要采用非破壞檢測(cè)（RT或UT），檢查有無缺陷以及確認(rèn)缺陷尺寸，采用氣刨去除缺陷，用FCAW或SMAW焊接方法返修焊接。

③引弧板。引弧板長(zhǎng)度至少要50mm。引弧板與母材同厚度，開相同坡口。④焊接時(shí)，風(fēng)會(huì)造成保護(hù)氣體紊亂使焊縫產(chǎn)生氣孔缺陷，以及因空氣中的氮侵入而造成接頭性能低下，故需采取必要的防風(fēng)措施。

3工藝試驗(yàn)及認(rèn)可

（1）試驗(yàn)材料

試板及焊材如表1所示

（2）焊接參數(shù)

焊接位置為3G，具體焊接參數(shù)如表2所示

（3）試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)按照LR、CCS船規(guī)和在驗(yàn)船師現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控下進(jìn)行，結(jié)果如下。

NDT及結(jié)果：PT結(jié)果為正反面焊縫邊緣整齊，表面光順，無任何表面缺陷；UT結(jié)果為所有焊縫經(jīng)超聲波檢測(cè)全部合格（滿足ISO 5817 B級(jí)）；MT結(jié)果為正反面焊縫磁粉探傷檢測(cè)后，無表面焊接缺陷。

力學(xué)性能檢測(cè)及結(jié)果：依據(jù)規(guī)范要求，對(duì)焊接接頭進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊、宏觀和硬度檢測(cè)，宏觀試樣如圖2所示，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

（4）認(rèn)可結(jié)論

經(jīng)對(duì)試驗(yàn)焊接接頭進(jìn)行NDT和力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果滿足船級(jí)社規(guī)范要求，通過工藝認(rèn)可。

（5）效率對(duì)比

以某板厚1m長(zhǎng)焊縫為例，采用雙面FCAW焊接時(shí)需要焊接時(shí)間為250min；采用組合焊接方法時(shí)，EGW需要焊接時(shí)間為18min，F(xiàn)CAW需要焊接時(shí)間為125min，合計(jì)需要焊接時(shí)間143min。采用組合焊接方法比原雙面FCAW焊接節(jié)省焊接時(shí)間近43%。

4結(jié)語

試驗(yàn)研發(fā)的FCAW+EGW組合焊接方法，既充分發(fā)揮了EGW焊接的高效率優(yōu)勢(shì)，又適應(yīng)當(dāng)前的鋼板特點(diǎn)，是一種焊接效率高、可行性大的新焊接工藝技術(shù)。作為一種創(chuàng)新焊接工藝技術(shù)，其坡口制作、裝配精度、材料選配、焊接參數(shù)等至關(guān)重要，必須在實(shí)施中嚴(yán)格控制。