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船舶制造过程中如何选用合适的焊材
2022/10/18
（1）9Ni钢的焊接该项目中，9Ni钢的焊接不仅要满足高强度、﹣196℃低温冲击性能，还要满足SSC（抗硫化氢腐蚀试验）要求，而9Ni钢具有磁性，难消磁，焊接容易产生裂纹，这对我们选择焊材及制定焊接工艺提出了更高的要求。
首先针对9Ni钢的磁性问题，我们在焊接前需要进行消磁处理。焊接时，在坡口上方进行定位焊处理，焊接时，坡口两侧磁场消磁，保证了焊接顺利进行。对于焊接裂纹，通过分析发现焊材的选用是非常重要的，我公司选用的NiCrMo—3型焊材，与9Ni钢的线膨胀系数相近，有效减少了焊接热应力，含碳量与9Ni钢相近，而wNi=55%~60%，保证了奥氏体组织的含量，避免熔合线出现硬脆马氏体带，wC≤0.03%，脆性温度区间小。采用NiCrMo—3型焊材焊接9Ni钢，有效地保证了9Ni钢的低温韧性，这是由于高的Ni含量有效防止了C的迁移，并且焊缝为奥氏体结构，有效保证了焊缝的低温韧性。
焊接参数对保证9Ni钢焊接质量也是重要的，此项目中，涉及此材料的焊接为厚壁管，我公司采用GTAW打底，SMAW填充、盖面的方法进行焊接，为了保证质量节约焊材，坡口设计如图1所示。为了保证根部焊道成形和焊条电弧焊填充，以及避免出现烧穿现象，打底焊至少要焊两层，焊缝厚度至少达到6.4mm后，再采用焊条电弧焊填充。焊道布置如图2所示。
我公司针对9Ni钢焊接工艺还做了如下规定：热输入≤2.2kJ/mm；焊接层间温度≤100℃；由于9%钢的熔深浅、穿透力很差，坡口面上很容易产生未熔合，因此当焊接电弧摆动到坡口面上时，做短暂停留以获得良好的熔合性；在多道焊的盖面焊道，坡口两侧的盖面焊道要求外延1~2mm，以保证良好的焊接熔合性。这些均有力保证了9Ni钢焊接质量。
（2）模块项目Inconel625复合管的焊接本项目中Inconel625复合管是由管（碳钢-API 5L B）+衬层（Inconel625材料，厚度3mm）复合而成。除了要解决Inconel625材料本身的焊接难点外，两种材料结合层的焊接是复杂的，而*需要解决的是复合层Fe元素的稀释问题，选择什么材料焊接及焊接工艺成为难题。
通过规范、规格书的阅读及试验，整个焊缝均采用NiCrMo—3型焊材，为了避免Fe元素的稀释，我们会在坡口内用NiCrMo—3型焊材预堆焊一层（见图3），之后采用GTAW打底，SMAW填充、盖面的方式进行焊接。并且为了保障焊接的稳定性，我们选用了国外焊材（UTP A 6222 Mo及UTP 6222 Mo）。对焊接参数及工艺也进行了严格的控制，保证了项目的顺利进行。
3.对未来焊接材料发展的一些想法
首先，目前市场竞争激烈，产品的制造要求也日趋严格，经常还要面临工期紧张的难题，我公司目前项目涉及很多特殊焊材（如9Ni钢、双相不锈钢及双相不锈钢的焊材），这些焊材都需要国外进口，周期特别长，价格也非常贵，希望国内焊材厂家加强研发，提供高质量及高稳定性的产品，这对成本控制及工期都是有利的。
其次，超高强度合金钢焊材，如EQ70，针对6G位置，目前基本使用焊条及埋弧焊丝，我公司试了国内外很多家FCAW药芯焊丝，低温韧性很难保证，希望国内外焊材企业，针对此问题，开发出适合生产使用的焊材，这对提高生产率及保障焊接稳定性都是非常有意义的。
首先针对9Ni钢的磁性问题，我们在焊接前需要进行消磁处理。焊接时，在坡口上方进行定位焊处理，焊接时，坡口两侧磁场消磁，保证了焊接顺利进行。对于焊接裂纹，通过分析发现焊材的选用是非常重要的，我公司选用的NiCrMo—3型焊材，与9Ni钢的线膨胀系数相近，有效减少了焊接热应力，含碳量与9Ni钢相近，而wNi=55%~60%，保证了奥氏体组织的含量，避免熔合线出现硬脆马氏体带，wC≤0.03%，脆性温度区间小。采用NiCrMo—3型焊材焊接9Ni钢，有效地保证了9Ni钢的低温韧性，这是由于高的Ni含量有效防止了C的迁移，并且焊缝为奥氏体结构，有效保证了焊缝的低温韧性。
焊接参数对保证9Ni钢焊接质量也是重要的，此项目中，涉及此材料的焊接为厚壁管，我公司采用GTAW打底，SMAW填充、盖面的方法进行焊接，为了保证质量节约焊材，坡口设计如图1所示。为了保证根部焊道成形和焊条电弧焊填充，以及避免出现烧穿现象，打底焊至少要焊两层，焊缝厚度至少达到6.4mm后，再采用焊条电弧焊填充。焊道布置如图2所示。
我公司针对9Ni钢焊接工艺还做了如下规定：热输入≤2.2kJ/mm；焊接层间温度≤100℃；由于9%钢的熔深浅、穿透力很差，坡口面上很容易产生未熔合，因此当焊接电弧摆动到坡口面上时，做短暂停留以获得良好的熔合性；在多道焊的盖面焊道，坡口两侧的盖面焊道要求外延1~2mm，以保证良好的焊接熔合性。这些均有力保证了9Ni钢焊接质量。
（2）模块项目Inconel625复合管的焊接本项目中Inconel625复合管是由管（碳钢-API 5L B）+衬层（Inconel625材料，厚度3mm）复合而成。除了要解决Inconel625材料本身的焊接难点外，两种材料结合层的焊接是复杂的，而*需要解决的是复合层Fe元素的稀释问题，选择什么材料焊接及焊接工艺成为难题。
通过规范、规格书的阅读及试验，整个焊缝均采用NiCrMo—3型焊材，为了避免Fe元素的稀释，我们会在坡口内用NiCrMo—3型焊材预堆焊一层（见图3），之后采用GTAW打底，SMAW填充、盖面的方式进行焊接。并且为了保障焊接的稳定性，我们选用了国外焊材（UTP A 6222 Mo及UTP 6222 Mo）。对焊接参数及工艺也进行了严格的控制，保证了项目的顺利进行。
3.对未来焊接材料发展的一些想法
首先，目前市场竞争激烈，产品的制造要求也日趋严格，经常还要面临工期紧张的难题，我公司目前项目涉及很多特殊焊材（如9Ni钢、双相不锈钢及双相不锈钢的焊材），这些焊材都需要国外进口，周期特别长，价格也非常贵，希望国内焊材厂家加强研发，提供高质量及高稳定性的产品，这对成本控制及工期都是有利的。
其次，超高强度合金钢焊材，如EQ70，针对6G位置，目前基本使用焊条及埋弧焊丝，我公司试了国内外很多家FCAW药芯焊丝，低温韧性很难保证，希望国内外焊材企业，针对此问题，开发出适合生产使用的焊材，这对提高生产率及保障焊接稳定性都是非常有意义的。
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