[发明专利]一种绞吸式挖泥船耳轴座铸钢件焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接工艺技术领域，特别涉及一种绞吸式挖泥船耳轴座铸钢件焊接工艺。

背景技术

中交天津航道局有限公司5000kW绞刀功率自航绞吸挖泥船是一艘适用于国内外港口航道疏浚、岛礁建设及围海吹填造地的大型工程船舶，总装机功率亚洲第一。挖泥的桥架转动锁止需要用轴与主船体连接，因此需要在桥架及船体上安装大型的铸钢件轴套，该轴套需要承受桥架上千吨的重量，全船包括桥架和主船体耳轴座，倾倒轴座，插销锁固座，左右舷对称，共12个。轴套外圈腹板和船体全熔透焊接，铸钢件母材组织粗大，板厚也较大在40mm-80mm，厚板焊接残余应力较大。同时又是圆形的焊缝，拘束应力较大。焊后较大的拉应力容易出现裂纹，给焊接带来很大的难度。

通常焊后消应力的方法有，振动时效和焊后热处理（去应力退火）。振动时效的时间长，且效果不是很好，最多降低30%-40%的应力。焊后热处理是使用较多的，去应力效果较好的方法，最大能降低70%-80%的应力。但是该方法的加热温度较高，适合小件及简单结构。本构件现场结构复杂，船体舱室狭窄，很难加热达到去应力退火的温度。即使达到，温度梯度较大，很难保证质量，温度控制不好反而增大应力，还可能影响构件尺寸精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊后无需高温去应力退火的绞吸式挖泥船耳轴座铸钢件焊接工艺。从焊接过程的各环节控制减小应力，以及使用豪克能冲击消应力的方法降低焊接残余应力，同时提高接头的疲劳强度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种绞吸式挖泥船耳轴座铸钢件焊接工艺，其创新点在于：包括以下具体步骤：

（1）装配：首先进行坡口加工以及工件与船体的装配；

（2）焊前准备：焊前进行坡口清理打磨后，对母材进行预热；

（3）焊接：采用CO₂半自动焊接方法按照工艺规程进行焊接；（4）焊后保温：焊接结束后立即使用加热片及保温棉进行保温消氢处理；

（5）无损检测：保温结束48h后进行磁粉及超声波探伤，确保焊缝质量在要求范围内；

（6）豪克能消应力：无损检测结束后使用豪克能冲击消应力设备进行应力消除作业。

进一步的，所述步骤（1）中的坡口加工，依据零件特征及现场结构，采用K型坡口，坡口角度45°，铸钢件坡口加工采用机械加工，根部间隙1-3mm。

进一步的，所述步骤（2）中，焊前对坡口及周边20mm的范围内进行打磨焊前对坡口及周边20mm的范围内进行打磨露出金属光泽，去除铁锈及油污；然后使用履带式加热片覆盖坡口及周边至少150mm的范围进行加热；预热温度100-150℃，达到预热温度后至少保温2小时。

进一步的，所述步骤（3）中，焊接过程采用对称施焊法，先在坡口一侧焊3层以上，反面清根，清根完以后正反面对称施焊；在单侧的一道焊缝需2名焊工以环形焊缝中心对称施焊；层间温度不得小于最低预热温度，不高于230℃；除打底及盖面焊道外每焊一道后立即使用带圆弧面的小锤锤击焊道及周边区域释放焊接应力。

进一步的，所述步骤（6）中，无损检测结束后，清理焊趾处的熔渣及飞溅，使用进行豪克能冲击消应力设备对焊趾部位进行消应力处理。

本发明的优点在于：

（1）预热可以防止厚板冷却过快组织淬硬，同时可以减小焊接过程中的温度梯度，减小焊接应力。

（2）合理的焊接顺序，采用分段退焊法对称施焊减小圆形构件焊接应力，采用正反面对称施焊，减小厚板焊接应力与变形。

（3）小锤敲击，除打底及盖面焊道外每道焊后立即使用带圆弧面的小锤锤击焊道及周边区域，释放焊接应力。

（4）焊后加热保温消氢处理使氢逸出在消氢的同时，释放残余应力。

（5）焊后在外观检查和无损检查后，采用豪克能冲击焊趾可以大幅降低焊接残余拉应力，减小应力集中，提高接头的疲劳强度。完全可替代热处理和振动时效等时效方法。冲击设备简单，冲击枪为手持式，不受形状场地的限制，操作灵活方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1 坡口装配节点示意图；

图2 焊道布置图；

图3 焊接顺序图；

图4 焊后保温示意图；

图5 冲击消应力流程图；

图6 冲击枪操作位置；

图7冲击针位置；

图8锤坑示意图。

具体实施方式