船舶制造高效焊接工艺中焊剂的实践探索
2018-09-25陈昊汤文
陈 昊 汤 文
（江南造船集团有限责任公司，上海 201913）
决定焊接技术高效性的因素除焊接设备、手法与工艺外，焊剂本身的性能与质量对于焊接技术的高效性发挥也有重要影响。因此，有必要基于高效焊接工艺，对焊剂的性能质量及实践进行分析，从而充分发挥焊接工艺的高效性，推动船舶制造业实现可持续发展。
1 高效焊接工艺在船舶制造业中应用意义
目前，船舶焊接在船舶制造中的作用越来越明显，船舶焊接质量的好坏对于整体船舶制造质量具有重要影响。因此，在船舶制造业中不断创新开发出更高效的焊接工艺，已是当下船舶制造业实现更进一步发展的重要途径之一。然而，焊剂作为焊接工艺实施中不可或缺的核心材料，其自身质量与性能好坏对焊接工艺实施具有重要影响，对于船舶制造业实现更进一步发展意义重大。
2 焊剂理化性能与结果实验分析
2.1 测试焊剂的抗吸水性能与含水比例
在对焊剂的含水比例进行测试时，需要严格按照国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293-1999）进行，其焊剂中的含水量要求是小于0.1%。在进行焊剂含水量测验时，以DY30焊剂为例，首先应控制好焊剂的颗粒细度，一般为0.45~0.5mm，然后将其放至烘干炉烘干，其烘干炉的温度控制在145~155℃为宜，然后取出焊剂进行冷却干燥处理，最后比对烘干前后的焊剂重量，最终得出该焊剂的含水量为0.0027%，相对于国家规定的0.1%，完全满足国家标准要求。
在对焊剂的抗吸水性进行测试时，仍以DY30为例，首先将该焊剂放置于普通室温环境内，但要做好对该环境的湿度控制，一般为50%RH，放置50天后，重新对该焊剂含水量进行测试，发现该焊机的含水量为0.007%，仍低于国家标准要求的0.1%，由此可证明该焊剂具有良好的抗吸水性能，因此，在可直接应用于船舶焊接工艺过程中。
2.2 测试磷硫含量
国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293-1999）对焊剂的硫含量与磷含量也有严格要求，其中，磷含量要求控制在0.08%以内，硫含量控制在0.06%以内。之所以对焊剂中磷、硫含量进行严格控制，是因为若是焊剂中磷硫含量过多，最终影响焊接工艺的实施质量，因此，需要通过实验测试严格控制焊剂中磷硫含量，为焊剂质量提供有力保障。
焊剂磷硫测试需要结合《熔炼焊剂化学分析方法燃烧—碘量法测定硫量》（JB/T7948.11-1999）与《熔炼焊剂化学分析方法钼蓝光度法测定磷量》（JBT7948.8—1999）为依据，并以DY30焊剂为例，实验测试主要采用X射线荧光光谱分析法，测定了焊剂中的磷硫含量，并结合上述行业标准对测试结果进行校正，得到该焊剂的硫含量为0.00384%，磷含量为0.00350%，均不大于国家标准规定的0.0050%，符合国家标准要求。
3 焊剂性能实验测试及结果分析
3.1 焊剂敷设金属力学性能测试
对于DY30焊剂来说，可以与H10Mn2、H10Mn2、H08A、H08MnA等焊丝相配合。本文在该次测试中，选择用HO8A、HO8A、H10Mn2三类焊丝与DY30焊剂配合进行实验，在实验过程中，以据《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》中的规定作为实验依据，通过制备相应金属，以制造的金属试件为基础，进行冲击试验与拉伸试验，实验严格遵循国家标准《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》（GB/T2652-2008）与《焊接接头冲击试验方法》（GB/T2650-2008）中的要求进行，保证了实验合理性，具体实验结果如表1所示。
表1 DY30焊接熔敷金属力学性能表
从国家标准《碳素金属钢》（GB/T700-2006）来看，通过利用DY30焊剂获得金属敷设性能相交于母材Q235、Q275、AH36值较高。例如，对于母材Q275来说，国家标准要求屈服强度应大于275Rel/Mp，拉伸强度应在400~540Rm/Mp，断后伸长考率应大于22Ψ%，冲击吸收功应大于27Akv2/J，而从实验结果来看，DY30均能满足要求。
3.2 单面焊双面成型测试
在测试过程中主要使用的即是单面焊双面成型技术，具体来说，围绕坡口位置（已加工成一定形式），在板缝单面进行焊接，在另一面进行专用衬垫的装贴，确保焊缝有效完成。应用该技术，可以有效提升焊接质量，同时操作也更加方便，焊接成本较低，劳动强度要求较小，因此，在当下船舶制造业中应用较广泛。在本次测试实验中，通过利用DY30焊剂与H08MnA焊丝相配合，并在相同条件下采用一般焊剂进行对照试验，统一焊接对象为碳钢试板，厚度为20mm，并应用上述同一种焊剂技进行焊接，焊接过程中严格按照该技术规范要求进行。
焊接结果表明，利用该技术进行的DY30焊剂焊接表现良好，相对于一般焊剂而言，坡口焊道更加整齐，焊道形状美观，呈自然金属光泽，无咬边现象出现。更为重要的是，与一般焊剂在焊接过程中出现脱渣困难不同的是，利用DY30焊剂焊接时脱渣也比较容易。
4 总结
本文以高效焊接工艺在船舶制造业中应用意义为切入点，并着重围绕DY30焊剂的理化性能与工艺性能通过相应试验进行研究分析，该焊剂有效降低了焊接成本，全面提高了焊接效率，对我国船舶制造业发展具有重要意义。
