协同冷丝埋弧焊接技术在船舶工业中的应用

分析了协同冷丝埋弧焊技术的特点,并采用了单丝协同送入和双丝协同送入2种方式,研究了不同焊接方式和焊接工艺参数下协同冷丝埋弧焊的熔敷效率、接头力学性能等.试验结果表明,协同冷丝埋弧焊技术可以在提高熔敷率40％以上的同时,接头力学性能没有明显下降.这种高效焊接技术在压力容器、船舶制造等领域具有广泛的应用前景.     

T型接头CO_2单面焊双面自由成形工艺分析与优化

采用脉冲电弧控制方法解决了T型接头CO2单面焊打底层中容易出现焊缝背面成形不良及侧边易出现未熔合等问题,并采用正交实验进行工艺方案设计,通过极差法和方差法对焊接结果进行分析.结果表明:脉冲焊接峰值电流对焊缝侧边熔合量影响最大,通过优化后的焊接参数能够很好地解决侧边熔合不良的问题,获得T型接头CO2单面焊双面自由成形最优焊接工艺.并最终配合焊接小车实现自动化焊接.     

海洋钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接工艺试验

针对400ft钻井平台桩腿齿条板与半圆板焊接全熔透的新要求,笔者通过试验和不同施焊方法相结合的方式分析了组对间隙和清根与否等因素对Q690E试板接头根部熔深的影响。结果表明,无论采用何种焊接方法,反面清根后施焊,接头熔合状况均良好,且采用实芯焊丝比药芯焊丝接头熔深大。正面气保焊打底,反面不清根采用气保焊施焊,接头熔合不良;而反面采用埋弧焊施焊,接头可实现熔透,但工艺还有待优化,以避免结晶裂纹的产生。     

T型焊接接头疲劳性能研究

T型焊接接头在船舶与海洋工程结构中广泛应用,研究T型焊接接头的疲劳性能对于提高船舶与海洋工程结构的强度具有重要意义.针对工程中常用的四种焊趾形式的T型焊接接头,利用有限元计算和模型试验两种方法对其疲劳性能进行了研究.结果表明,平面型焊趾是较优的T型接头焊趾形式.     

焊趾表面裂纹应力强度因子简化计算的比较研究

对接、T型接头与十字接头是船舶与海洋结构的典型结构形式,其大部分疲劳失效是由于焊趾引起的.各种表面裂纹的应力强度因子计算是船舶与海洋结构基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础.Bowness等人提出了T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子计算式,作者对其复杂的计算式进行了简化.BS7910针对对接、T型接头与十字接头提出了两套焊趾应力强度因子表达式,一是针对二维表面裂纹提出的,一是针对三维表面裂纹提出的.本文对作者给出的简化表达式以及BS7910的两套表达式进行了比较.结果表明作者给出的简化表达式不仅可以用来计算T型接头的焊趾表面裂纹应力强度因子,而且可以用来计算对接与十字接头焊趾表面裂纹的应力强度因子.同时发现在a/T＜0.05处三者的差别比较大,因此用有限元法进行了验证,结果证明作者给出的简化表达式比其他表达式更加合理.     

T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法

T型接头是船舶与海洋结构物的典型结构形式之一,其焊趾处常常是疲劳热点区域。T型接头焊趾表面裂纹的应力强度因子是船舶与海洋结构的、基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础。本文对T型接头表面裂纹应力强度因子的计算方法,尤其是Bow ness等人提出的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的计算公式进行了分析,在此基础上导出了形式简单,物理意义明确的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算公式,并和相关的应力强度因子的计算结果进行了比较,证明了本文简化方法的可行性。     

典型焊接接头固有应变的影响因素研究

基于热弹塑性有限元法采用多线性各向同性强化原则对船级钢T型接头的焊接过程进行了数值模拟,重点研究分析热输入量、焊接速度及焊脚长对固有变形的影响.从T型接头的固有应变数值分析与实验结果对比可以得到:当热输入量一致,数值计算的温度场和角变形与试验结果基本一致;角变形随着焊接速度和焊脚长增大,先增大后减小;横向收缩与纵向收缩率则有着不同的比例关系。     

Y型坡口免清根埋弧焊接法研究

为改善埋弧焊的工作环境和提高生产效率,提出了Y型坡口免清根埋弧焊接法。运用实心焊丝气体保护焊进行打底焊接,埋弧焊填充盖面论证了Y型坡口四种免清根试验方案。结果表明,无间隙、有间隙正面打底和有间隙反面打底焊接的焊缝成形良好,接头具有较高的抗拉强度和良好的韧性,而无间隙反面打底焊接出现未焊透现象。     

激光功率对激光-电弧复合焊接头成型的影响

采用激光-电弧复合焊(Laser-Arc Hybrid Welding,LAHW)技术对6.0 mm厚的AH36钢板进行复合焊接,分析不同激光功率对焊接接头成型的影响,并对最优参数的焊缝进行力学性能分析.焊接缺陷主要表现为:在激光功率偏小时,焊缝背部不完全熔透;在激光功率偏大时,焊缝正面出现咬边和凹陷;在激光功率为44...     

T型接头全焊透角焊缝自动焊接工艺研究及应用

在船舶设计制造过程中,底边舱、内底板、槽型舱壁等连接位置,涉及许多T型和斜T型焊接接头.特别是木屑船制造过程中,槽型舱壁制作采用T型接头全焊透角焊缝型式.由于传统CO2手工焊接效率低下、焊接质量不稳定、工人劳动强度大,为了使T型接头全焊透角焊缝焊接效率及质量有明显提升,同时降低工人劳动强度,文章进行T型接头全焊透角焊缝...     

EH36钢厚板焊接接头CTOD断裂韧度的研究

根据BS7448和DNV-OS-C401断裂韧度试验标准,对手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊三种工艺条件下EH36钢(55mm板厚)焊焊接接头的低温(0℃和-15℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行了测试,探讨在一定使用温度和焊接工艺条件下,海洋平台中部分焊接部位免除焊后热处理的可行性,其验收标准采用DNV标准为CTOD值大于0.1 5mm即为合格.试验结果表明未经焊后热处理的EH36钢(55mm板厚)三种焊接工艺条件下焊焊缝和热影响区(HAZ)低温下绝大部分试样的断裂韧性值是合格的.可见,EH36钢手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用,这对于海洋平台大型焊接结构来说,可以大大降低制造成本,具有巨大的经济意义.     

AH32钢T型焊接接头疲劳强度的试验与数值模拟

对AH32钢T型试件进行疲劳试验,并利用有限元软件对T型焊接接头的应力分布及疲劳寿命进行数值模拟,最终将疲劳试验结果与数值模拟结果对比分析。研究发现,T型焊接接头在焊趾附近处应力值最大,寿命最短。本文研究结果为今后船海结构物的疲劳寿命预测提供了有益参考。     

铝合金活性TIG焊接接头性能研究

针对6061铝合金,采用自行研制的混合活性剂配方,利用正交设计法进行焊接工艺试验,得到一组性能良好的焊接工艺参数。在此焊接工艺条件下,混合活性剂增加熔深效果显著,可一次焊透10 mm的铝板,实现单面焊双面成形。焊后对焊缝的微观组织进行了观察和分析,并通过力学性能试验分析了活性剂对焊缝力学性能的影响。结果表明：与常规TIG焊相比,活性TIG焊的焊缝组织细密,基本不存在气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷;活性TIG焊接接头的拉伸强度和断裂伸长率均可达到与母材相当的水平,焊缝区的硬度明显提高,焊接接头性能良好。     

焊趾处椭圆表面裂纹的权函数与残余应力强度因子的权函数法

利用三维有限元计算了焊趾处半椭圆表面裂纹的应力强度因子。利用统一的权函数形式,结合得到裂纹半长比a/c=0.2;0.4;0.6;0.8,a/t=0.1~0.8的有限元数据,得到了适用于T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹最深点和表面点的权函数。权函数的准确性,用有限元在裂纹面施加高阶载荷进行了验证,对于表面点和最深点,半长比a/c=0.2~0.8,a/t=0.1~0.8,权函数与有限元结果误差在8%以下。基于得到的权函数,计算了T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹的残余应力强度因子Kres,并与有限元计算结果进行对比,对比误差在10%以下,表明新的权函数能很好地预测T型接头焊趾处的残余应力强度因子。     

圆角半径对铝合金T型接头搅拌摩擦焊组织及性能的影响

对4 mm厚的6061-T6铝合金T型接头进行搅拌摩擦焊,研究了辅助垫块圆角半径对焊接接头组织和性能的影响.结果表明:不同的圆角半径下T型接头前进侧和和后退侧均出现了结合线缺陷,圆角半径R=1 mm时,T型接头成型较好,缺陷较少;当R=3 mm时,接头出现了结合线、Z线、隧道等缺陷.试样沿壁板方向抗拉强度相近;当R=1 mm时,T型接头沿筋板方向抗拉强度最高,为130 MPa.     

板板焊接构件应力强度因子的工程化方法研究

针对承受拉弯载荷作用焊趾处含有表面裂纹的T型焊接接头,提出了一种根据裂纹最大张口位移量确定裂纹最大深度处应力强度因子的新方法。基于有限元数值计算,考虑了模型尺寸效应、焊接尺寸、裂纹深度比、裂纹形状比等因素对应力强度因子的影响,建立了拉伸、弯曲载荷对应的修正系数表达式,提出了基于裂纹表面最大张口位移确定T型焊接接头裂纹深度方向的应力强度因子的简便方法。以十字形板板焊接接头为例,显示该方法适用于任意形式的板板焊接接头。     

疏浚船用DH36钢焊接工艺性能研究

根据疏浚船舶性能要求,首先对DH36钢的力学性能进行试验研究,结果证明其具有良好的焊接性能及抗冷裂纹性。然后根据项目情况采用手工电弧焊、药芯焊丝气体保护焊、埋弧自动焊三种焊接方法。对所选焊条CHE50、药芯焊丝SQJ501L、埋弧焊丝CHW-S3/焊剂CHF102进行性能试验,结果证明其力学性能与DH36相匹配。然后进行三种焊接方法的工艺评定试验,结果证明手工电弧焊,焊接线能量控制在1.4~1.7kJ/mm;CO2药芯焊丝气体保护焊,焊接线能量控制在1.3~1.8kJ/mm;埋弧自动焊,焊接线能量控制在1.6~2.0kJ/mm,均可获得良好的焊接接头性能。     

船用钢T型接头焊趾选择优化研究

针对船体焊接构件焊趾处应力集中影响船艇结构寿命的问题,利用有限元软件建立船艇重要区域中内龙骨的有限元模型,在约束和载荷相同的情况下,对比分析不同焊趾形式及尺寸T型接头的应力分布和疲劳寿命。研究表明,对于陆军船艇而言,平面形焊趾形式应力集中程度较小,焊后加工方便,适合船艇修理实际要求;焊脚尺寸为4~6 mm的平面形焊趾形式的T型接头疲劳寿命最大,在船艇T型构件焊接时焊脚尺寸应选用此范围内。     

5083铝合金T型接头焊接残余应力分布及超声冲击处理工艺研究

为了获得5083铝合金T型接头焊接残余应力分布和减少焊接残余拉应力,文中采用X射线衍射法对8 mm和4 mm两种T型接头进行残余应力测试,分析了不同的冲击强度对8 mm T型接头残余应力的影响,并采用优化后的冲击强度处理4 mm T型接头,结果表明:两种接头底板和腹板上的纵向残余应力在近缝区均为较大的拉应力,随着远离焊趾残余应力逐渐减小,最后趋于无应力状态;4 mm T型接头近缝区的残余应力小于8 mm T型接头.采用4.0 s/cm~2冲击强度处理8 mm T型接头焊缝,冲击效果较好,在焊趾产成的压缩应力相对均匀;4 mm T型接头焊缝冲击处理前,底板背面的纵向残余应力整体上呈"几"型分布,超声冲击处理焊缝和焊趾后,没有被冲击处理的底板背面的残余应力整体上变成"M"型分布,纵向残余应力的平均应力值由163MPa降低到58MPa.     

焊接热循环对铝-铝-钢复合过渡接头性能的影响

采用正交试验法研究焊接热循环对应用于船舶铝质上层建筑与钢质船体连接的铝合金-铝-钢复合过渡接头性能的影响.试样依次采用铝合金TIG焊、MIG焊、钢MAG焊分别实现过渡接头与铝合金板材和钢板之间的焊接.复合界面剪切强度及厚度方向的抗拉强度测试结果表明:随着焊接电流的增大,过渡接头的性能明显下降,三种工艺方法对复合板性能由主到次的影响顺序为:铝合金TIG焊>钢MAG焊>铝合金MIG焊.通过复合界面焊接温度场的测定,分析了复合界面峰值温度与复合板性能之间的关系,结果显示:为满足船舶结构设计的要求,焊接热循环在铝-铝-钢过渡接头复合界面上产生的峰值温度不宜超过300℃.