1 Aperçu
Les grands porte-conteneurs présentent des caractéristiques telles qu'une grande longueur, une capacité de conteneur, une vitesse élevée et de grandes ouvertures, ce qui entraîne un niveau de contrainte élevé dans la zone médiane de la structure de la coque. Par conséquent, des matériaux en acier à haute résistance de grande épaisseur sont souvent utilisés dans la conception.
En tant que méthode de soudage à haut rendement, le soudage vertical au gaz électrique (EGW) à un seul fil est largement utilisé. Cependant, en général, l'épaisseur maximale de plaque applicable ne peut atteindre que 32 à 33 mm et ne peut pas être utilisée sur les grandes plaques épaisses mentionnées ci-dessus ;
L'épaisseur de plaque applicable de la méthode EGW à double fil va généralement jusqu'à environ 70 mm. Cependant, étant donné que l'apport thermique de soudage est très important, pour garantir que les performances du joint soudé répondent aux exigences des spécifications, une plaque d'acier adaptée au soudage à apport thermique élevé doit être utilisée.
Par conséquent, sans utiliser de plaques d'acier soudées capables de s'adapter à un apport thermique important, le soudage bout à bout vertical de plaques grandes et épaisses ne peut utiliser que le soudage multi-passes multicouche FCAW, et l'efficacité du soudage est faible.
Cette méthode est une méthode de soudage combinée FCAW+EGW développée sur la base des caractéristiques ci-dessus qui peut non seulement appliquer l'EGW au soudage de grandes plaques épaisses, tirer pleinement parti de ses avantages de haute efficacité, mais également s'adapter aux caractéristiques des plaques d'acier réelles. . Il s'agit d'une méthode de soudage combinée efficace qui utilise le soudage FCAW sur un seul côté sur la surface structurelle pour obtenir un formage arrière, puis effectue un soudage EGW sur la surface non structurelle.
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2 Points clés de la méthode de soudage combinée FCAW+EGW
(1) Épaisseur de plaque applicable
34 ~ 80 mm : c'est-à-dire que la limite inférieure est la limite supérieure de l'épaisseur de plaque applicable pour le monofilament EGW ; en ce qui concerne la limite supérieure, un grand porte-conteneurs utilise actuellement des tôles d'acier de grande épaisseur pour les tôles de protection latérales intérieures et supérieures. Étant donné que l'épaisseur des plaques d'acier des différents produits est différente, elle est déterminée à 80 mm.
(2) Division de l'épaisseur
Le principe de la division de l'épaisseur de soudage est de tirer pleinement parti de l'avantage de haute efficacité du soudage EGW ; en même temps, il faut tenir compte du fait que la quantité de métal déposé par soudage entre les deux méthodes ne doit pas trop différer, sinon il sera difficile de contrôler la déformation du soudage.
(3) Conception de forme de joint par méthode de soudage combinée
① Angle de rainure : afin d'éviter que la largeur de la rainure ne soit trop grande du côté FCAW, la rainure est de manière appropriée plus petite que la rainure de soudage simple face FCAW normale, ce qui est différent. Les épaisseurs de plaque nécessitent différents angles de biseau. Lorsque l'épaisseur de la plaque est de 30 à 50 mm, elle est de Y ± 5°, et lorsque l'épaisseur de la plaque est de 51 à 80 mm, elle est de Z ± 5°.
② Écart de racine : il doit s'adapter simultanément aux exigences du processus des deux méthodes de soudage, c'est-à-dire G ± 2 mm.
③Forme de joint applicable : les joints triangulaires conventionnels ne peuvent pas répondre aux exigences de forme de joint ci-dessus en raison de problèmes d'angle. Cette méthode de soudage combinée nécessite l'utilisation de joints à barres rondes. La taille du diamètre doit être sélectionnée en fonction de la valeur réelle de l'écart d'assemblage (voir Figure 1).
(4) Points de base de la construction par soudage
①Formation en soudage. Les opérateurs doivent suivre une certaine période de formation. Même les opérateurs expérimentés dans le soudage EGW (méthode SG-2) de tôles d'acier d'épaisseur ordinaire doivent suivre une formation, car les mouvements de fonctionnement du fil de soudage dans le bain de fusion sont différents lors du soudage de tôles fines et de grandes tôles épaisses.
②Fin de la détection. Des contrôles non destructifs (RT ou UT) doivent être utilisés à l'extrémité de la soudure et de la pièce d'arrêt d'arc pour vérifier les défauts et confirmer la taille des défauts. Le gougeage est utilisé pour éliminer les défauts, et les méthodes de soudage FCAW ou SMAW sont utilisées pour les retouches de soudage.
③Plaque de frappe en arc. La longueur de la plaque d'amorçage de l'arc doit être d'au moins 50 mm. La plaque d'amorçage d'arc et le matériau de base ont la même épaisseur et possèdent la même rainure. ④ Pendant le soudage, le vent provoquera un désordre du gaz de protection, provoquant des défauts des pores dans la soudure, et l'intrusion d'azote dans l'air entraînera de mauvaises performances des joints, des mesures de protection contre le vent nécessaires doivent donc être prises.
3 Tests et approbation des processus
(1) Matériel d'essai
Les plaques d'essai et les matériaux de soudage sont présentés dans le tableau 1.
(2) Paramètres de soudage
La position de soudage est 3G et les paramètres de soudage spécifiques sont indiqués dans le tableau 2.
(3) Résultats des tests
Le test a été réalisé conformément aux réglementations des navires LR et CCS et sous la supervision sur place de l'inspecteur. Les résultats sont les suivants.
CND et résultats : les résultats PT indiquent que les bords des soudures avant et arrière sont nets, que la surface est lisse et qu'il n'y a aucun défaut de surface ; Les résultats de l'UT indiquent que toutes les soudures sont qualifiées après des tests par ultrasons (conformes à la norme ISO 5817 niveau B) ; Les résultats de MT indiquent que les soudures avant et arrière sont une détection de défauts par particules magnétiques. Après inspection, il n'y avait aucun défaut de soudure de surface.
(4) Acceptez la conclusion
Après que des tests CND et des propriétés mécaniques aient été effectués sur les joints soudés testés, les résultats ont répondu aux exigences des spécifications de la société de classification et ont passé l'approbation du processus.
(5) Comparaison d'efficacité
En prenant comme exemple une soudure de 1 m de long d'une certaine plaque, le temps de soudage requis pour le soudage FCAW double face est de 250 minutes ; lorsque la méthode de soudage combinée est utilisée, le temps de soudage requis pour EGW est de 18 minutes, le temps de soudage requis pour FCAW est de 125 minutes et le temps de soudage total est de 143 minutes. La méthode de soudage combinée permet d'économiser près de 43 % du temps de soudage par rapport au soudage FCAW double face d'origine.
4 Conclusion
La méthode de soudage combinée FCAW+EGW développée expérimentalement profite non seulement pleinement de la haute efficacité du soudage EGW, mais s'adapte également aux caractéristiques actuelles des tôles d'acier. Il s'agit d'une nouvelle technologie de procédé de soudage avec une efficacité de soudage élevée et une faisabilité élevée.
En tant que technologie de procédé de soudage innovante, la production de rainures, la précision de l'assemblage, la sélection des matériaux, les paramètres de soudage, etc. sont cruciaux et doivent être strictement contrôlés lors de la mise en œuvre.
Heure de publication : 22 février 2024
