船用柴油機(jī)焊接部件更換焊材的理解和體會(huì)

魏寧，印英猛，劉洲

中國船舶重工集團(tuán)柴油機(jī)有限公司 山東青島 266000

1 序言

機(jī)座、機(jī)架是船用二沖程柴油機(jī)的主要固定件，起著支撐和導(dǎo)向作用。機(jī)座、機(jī)架由B級(jí)船板焊接而成，B級(jí)船板屬于一般強(qiáng)度船體用鋼，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1、表2。根據(jù)專利方溫特圖爾發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司（以下簡(jiǎn)稱專利方）規(guī)范要求，應(yīng)采用實(shí)芯焊絲打底，藥芯焊絲填充、蓋面。專利方推薦實(shí)芯焊絲型號(hào)為AWS A5.18：ER70S-6，推薦藥芯焊絲型號(hào)為AWS A5.20：E71T-1C。在生產(chǎn)過程中，由于質(zhì)量、價(jià)格、交貨期等因素，制造單位會(huì)遇到更換焊材的情況，即在焊材型號(hào)不變的情況下，由某一種牌號(hào)的焊材更換成其他牌號(hào)。對(duì)于新焊材，制造單位是否可以直接使用，還是需要重新做焊接工藝評(píng)定，或是做某一特定試驗(yàn)，ISO標(biāo)準(zhǔn)及各個(gè)船級(jí)社規(guī)范要求不盡相同[1]。

2 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于焊材牌號(hào)變更主要技術(shù)要求

（1）ISO標(biāo)準(zhǔn) 專利方規(guī)范中，對(duì)焊材牌號(hào)變更沒有明確要求，故需遵循ISO標(biāo)準(zhǔn)及各船級(jí)社規(guī)范。ISO 15614-1《鋼的弧焊和氣焊，鎳及鎳合金的弧焊工藝評(píng)定試驗(yàn)》關(guān)于焊材牌號(hào)變更要求：當(dāng)在-20℃以下時(shí)有沖擊要求，對(duì)于ISO 4063中的焊接方法111、114、12、136和132，焊材有效使用范圍限定在評(píng)定所使用的焊材牌號(hào)。在這種條件下，可使用型號(hào)相同、牌號(hào)不同的其他焊接材料，前提是焊接工藝評(píng)定時(shí)采用最大的熱輸入焊接一塊試板，且僅做焊縫金屬?zèng)_擊試驗(yàn)。該條款不適用于型號(hào)和化學(xué)成分相同的實(shí)芯焊絲。

表1 母材及焊絲化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）① （%）

表2 母材及熔敷金屬力學(xué)性能①

（2）CCS（中國船級(jí)社）船規(guī) CCS船規(guī)關(guān)于焊接材料適用范圍的規(guī)定：除熱輸入量超過5kJ/mm的工藝外，焊接材料的適用范圍是與焊接工藝評(píng)定所用的焊接材料相同等級(jí)者，包括后綴。

（3）DNV GL（挪威船級(jí)社與德國勞氏船級(jí)社）船規(guī) DNV GL船規(guī)關(guān)于焊接材料變更的規(guī)定：當(dāng)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)要求的沖擊試驗(yàn)溫度低于-20℃時(shí)，需要重新做焊接工藝評(píng)定。

（4）LR（英國勞氏船級(jí)社）船規(guī) LR船規(guī)關(guān)于焊接材料牌號(hào)變更的規(guī)定：①對(duì)于手工焊和半自動(dòng)焊，用于填充和蓋面的焊接材料允許改變牌號(hào)，前提是新焊接材料與焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)時(shí)使用的焊接材料相比，有相同或更高的認(rèn)可等級(jí)，以及相同的藥皮、焊芯、焊劑種類。②單面焊全熔透的對(duì)接焊縫，其打底焊道的焊接材料牌號(hào)不允許改變。③對(duì)于熱輸入量超過5kJ/mm的焊接方法，不允許改變焊接牌號(hào)。

（5）ABS（美國船級(jí)社）船規(guī) ABS船規(guī)關(guān)于焊材牌號(hào)變更的規(guī)定：除熱輸入量超過5kJ/mm的工藝外，焊接材料應(yīng)與焊接工藝評(píng)定時(shí)所用的焊接材料具有相同等級(jí)，包括后綴。

3 焊材牌號(hào)變更示例

（1）焊接工藝評(píng)定說明 焊接工藝評(píng)定接頭形式為T形接頭對(duì)接焊縫，單面焊雙面成形，如圖1所示。焊接方法為半自動(dòng)焊，采用實(shí)芯焊絲打底，焊絲牌號(hào)為MG50-6；藥芯焊絲填充、蓋面，焊絲牌號(hào)為V-71，保護(hù)氣體均為CO2。母材為B級(jí)船板，沖擊試驗(yàn)適用的溫度為0℃；最大熱輸入量＜2kJ/mm。

圖1 焊接工藝評(píng)定接頭形式

（2）新舊焊材等級(jí)對(duì)比 實(shí)芯焊絲變更為CHW-50C6SM，藥芯焊絲變更為Weld71T-1。焊接工藝評(píng)定用新舊焊材等級(jí)對(duì)比見表3。

（3）標(biāo)準(zhǔn)分析 關(guān)于焊材牌號(hào)的變更，ISO 15614-1標(biāo)準(zhǔn)及各船級(jí)社規(guī)范有不同的要求，見表4。從表4中可以看出，預(yù)使用新焊材CHW-50C6SM、Weld71T-1，雖然藥芯焊絲無需做工藝評(píng)定，但原始工藝采用實(shí)芯焊絲打底，藥芯焊絲填充、蓋面的組合焊接方法，故需要使用新焊材焊制一塊試件，并按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無損檢測(cè)及力學(xué)性能試驗(yàn)。

（4）焊接試板 選用圖1的接頭形式，采用之前焊接工藝評(píng)定的參數(shù)重新焊接試板，焊接參數(shù)見表5。

焊接試板時(shí)，應(yīng)注意如下細(xì)節(jié)：①由于采用單面焊雙面成形工藝，試板組對(duì)間隙需嚴(yán)格控制在2～4mm之間，以保證根部熔透。②試板鈍邊要求在1mm以內(nèi)，保證根部熔透。③試板采用單邊V形坡口，留4～5mm反變形量，以免試板焊后變形過大造成取樣困難。④按專利方要求，B級(jí)船板焊前預(yù)熱60℃，且層間溫度不能超過250℃。

表3 焊接工藝評(píng)定用新舊焊材等級(jí)對(duì)比

表4 焊材變更標(biāo)準(zhǔn)分析

對(duì)試板進(jìn)行無損檢測(cè)及力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果見表6。從表6中可以看出，試件的各項(xiàng)力學(xué)性能均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。

表5 試板焊接參數(shù)

表6 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語

1）焊材牌號(hào)變更試驗(yàn)，實(shí)芯焊絲由MG50-6更換為CHW-50C6SM，藥芯焊絲由V-71更換為Weld71T-1，得到了專利方及各大船級(jí)社的一致認(rèn)可。更換焊絲后，經(jīng)歷了專利方歷次審核及船級(jí)社焊接工廠審核，均未對(duì)焊材的使用提出過疑義。

2）對(duì)于二沖程船用柴油機(jī)，焊接材料的變更涉及到專利方規(guī)范、ISO標(biāo)準(zhǔn)及各個(gè)船級(jí)社規(guī)范。分析標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可從焊接方法、焊材級(jí)別，以及焊接工藝評(píng)定中沖擊試驗(yàn)溫度、熱輸入及接頭、焊縫形式入手，制定工作計(jì)劃，并上報(bào)專利方及船級(jí)社審批，可保證焊材更換順利進(jìn)行。