（上海江南长兴造船有限责任公司）
摘要：本文主要介绍了LNG系列船首次对高应力区域焊缝使用钨极氩弧重熔，减少船体应力集中，针对重熔质量控制的手段和方法进行阐述。通过区域焊缝重熔、使用、检查，确立有效的质量跟踪和检验流程，保证钨极氩弧重熔有效性并延长船舶航运寿命。
关键词：高应力区域；钨极氩弧；重熔角度；质量控制
1、前言
为了提高船体焊接表面的耐磨性减少应力集中，以LNG焊缝为试验材料，用钨极氩弧对其进行局部重熔强化系统研究，拓磨检验光顺程度，得出相关工艺参数对重熔处理后表层组织和性能的影响规律。同时与碳刨祛除法处理表面强化法做对比试验，结果表明，钨极氩弧重熔发是有效提高其耐磨性，发挥焊缝自身潜力，降低成本的新工艺，其检验方式与记录作为后续船型重要依据。
2、使用范围
LNG项目建造过程中，FR68#、FR83#、FR84#、FR99#、FR100#、FR115#肋板处，为提高结构的疲劳寿命需进行钨极氩弧重熔，合计12.6m。
3、操作人员资质
3.1参与钨极氩弧重熔操作的焊工，必须持有船级社颁发的氩弧焊类焊工资格证书；
3.2上岗前，参与钨极氩弧重熔操作的焊工，必须进行钨极氩弧重熔操作资格认证，并得到船级社认可。资格认证过程中，焊接的试板需保留，以供日后核对。
4、质量准备
4.1 环境
4.1.1 风速：手工氩弧焊重熔风速应小于2M/S。
4.1.2 施工余区域环境温度大于0℃。
4.1.3 电弧区域在1M范围内，相对湿度小于90%。
4.1.4 当环境条件不符合上述要求时，必须采取挡风、防雨、预加热、防寒等有效措施。
4.2 焊材管理
4.2.1 手工氩弧焊焊接材料的采购和入库由公司配套部负责，按《物质采购控制程序》和《焊材保管程序》执行。
4.2.2焊材有仓库保管、焊剂、烘干、发放、回收按《焊材材料保管程序》执行，质量检验员抽查。
4.2.3氩弧焊时所用的氩气纯度不低于99.95%。
5工艺流程
5.1操作前，焊工必须清除重熔区域及两侧20mm范围的氧化物、铁锈、水分、油污等。
5.2操作前，原焊缝余高需打磨平整（即将图1中阴影部分打磨清除）。
图1
5.3操作技术要求
1）焊枪角度：钨极与钢板夹角为60°～90°，同时与重熔方向倾斜0°～10°；
图2
2）焊接参数：焊接电流：80-90A；焊接速度：60-90mm/min。
6、质量检验与返修
6.1在引弧时经常出现加钨，造成钨极损坏严重，从而在焊缝中易产生夹钨缺陷，影响焊接质量，经常磨钨极也对电焊工的身体造成不利影响，同时影响施工速度。克服引弧夹钨可以采用过渡划擦的方法，即在引弧前将钨极对中焊缝，氩弧焊丝接触到焊缝母材，利用焊丝作为引弧导体，在瞬间将焊丝和钨极移动到焊缝中心进行焊接，通过熟练操作，可以避免引弧夹钨；焊接重熔检验按质量保证部或技术要求规定进行。
6.2氩弧焊接中的气孔是由各种不同的原因形成的，主要有坡口清理不干净、焊丝材质不匹配、焊接速度过快以及氩气纯度不够等原因；预防的办法有：一、对坡口和焊丝表面的油污、铁锈等氧化物及时清理。在焊接前没有很好地清除干净，在熔池中就会形成气孔。二、焊丝与钢板化学成分不相匹配，使熔池中的冶金反应不彻底，故形成气孔，这就要求根据材质选择正确焊丝。三、焊接速度过快，使熔池得不到很好的保护，或者因为熔池中的气体来不及逸出，结果造成气体被包裹在焊缝内出现气孔，防止的方法是调整氩气流量，保证与焊接速度相适应，以此来保护好熔池。四、氩气纯度，如焊接时发现熔池出现沸腾和细密的气泡现象时，应及时停止焊接并检查氩气纯度，一般焊接氩气浓度需要达到99.96%以上。表面质量检查，不允许有裂纹、气孔、未熔合、未焊透等缺陷。
6.3 过热或过烧也是氩弧焊接中常见发生的缺陷，主要特征是：焊接金属熔池飞溅特别严重，金属氧化十分剧烈，焊接后表面有点状突起和粗大结晶等现象。过烧时，不仅晶粒粗大，而且晶粒被强烈氧化。造成该现象的原因有：一、氩气流量大，在一处熔池上停留时间太长，而且焊接速度又太慢，造成熔池里金属过热。二、采用焊接电流过大；为了预防过烧和过热可采取（1）根据钢板厚度来选择焊枪和合理地确定焊接速度。（2）焊接时不要在一处停留时间过长，不得已时应熄灭焊枪或左右摆动，给熔池一个冷却的时间，此外，应采用较细的钨极。三、严格控制熔池的温度，合理地选择焊接工艺等。在检查过程中，焊缝外观尺寸应符合设计要求，焊缝边缘应圆滑过渡至母材。
6.4 焊接检验员根据要求进行专检，填写质量检验跟踪表。
6.5 用“取型规”（图3）进行拓磨，图形记录重熔区域作为检查报告。
6.6 重熔层金属分析，经过TIG重熔处理后，该层由3个区域构成，见图3表层I区为重熔层，中间层II区为淬硬层，而最里层III区为基层。消白口退火态的氩弧硬化后重熔层组织为莱氏体和少量的二次渗碳体，由于其冷却速度快和温度梯度大，因此组织极细，硬度和耐磨性高；II区组织为马氏体，残余奥氏体和石墨；III区为基体组织，组织为片状珠光体、菊花状石墨和少量磷结晶。
图3
6.7 用“取型规”（图4）进行拓磨，图形记录重熔区域作为检查报告。
图4
6.8 重熔区域需100%进行MT检测；
6.9重熔区域外观进行验证，不合格区域需重新进行钨极氩弧重熔操作；根据《不合格品控制程序》进行评定，查明原因，采取对策，并对缺陷进行消除、确认；同一部位返修次数一般不得超过二次。
7、结论
（1）当电流强度不变时，随着电弧移动速度的提高，硬度提升，耐磨性提高。
（2）在电弧的移动速度不变时，随着电流强度增大，硬度降低，耐磨性降低。
（3）焊接电流：80-90A；焊接速度：60-90mm/min时，硬度和耐磨性达到最佳。
（4）焊缝表面氩铸弧硬化是有效提高其耐磨性，发挥自身潜力，降低成本的一项新工艺。
（5）本工艺可推广到其他船型高强度、高耐磨性的区域去。
参考文献
[1]杨莉.表面钨极氩弧重熔硬化工艺的研究[J].华电技术,2001
[2]薛福连.手工直流钨极氩弧封底焊[J].工程机械与维修,2006.
论文作者:韩靓,陈淼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/5
标签：熔池论文; 氩弧论文; 区域论文; 焊丝论文; 耐磨性论文; 速度论文; 气孔论文; 《电力设备》2018年第9期论文;