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【发明专利】海洋工程大厚板高强度高效自动化焊接技术

合作方式:合作研发
所属行业:海洋工程装备
技术价格:面议
对接状态: 未对接
军方技术: 否

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发布人:junrong@csscip.com

单 位:广东军荣知识产权运营有限公司

  • 我国在海洋工程制造方面技术落后,大部分高强钢厚板焊接方法仍为手工电弧焊或半自动化焊接方法,自动化程度低;厚板采用开V型等坡口,焊缝填充量大;焊接热输入高,焊接变形大。而国外已将窄间隙焊接广泛应用于厚板焊接,在日本甚至将窄间隙焊接和激光焊并称为21世纪最适合厚板焊接的两种方法。窄间隙焊具有独特的优点,表现在焊缝截面积减少40%-80%,焊接效率得到明显提升,节省了焊接材料;焊接热输入相对较小,冷却速度快,接头的应力、残余变形、热影响区小,接头性能得到提高。根据弧焊方法不同,目前国外大量应用于工业生产的主要有窄间隙熔化极气体保护焊(NG-GMAW)、窄间隙埋弧焊(NG-SAW)、窄间隙钨极氩弧焊(NG-TIG)焊三类,其中NG-MIG/MAG 和NG-SAW一直是各国研究的重点,在日本甚至达到了总数的70%-80%。

    项目的开展实现海洋工程用高强钢厚板窄间隙自动化焊接,使我国海洋工程建造水平得到提升,增强国际竞争力,带来巨大的经济效益,同时可支持海洋资源的开发,提升国家能源安全。窄间隙焊接技术能够提高焊接效率,节省焊接材料,必将得到快速发展,是厚板焊接技术发展的趋势。

    通过引进高强钢厚板窄间隙焊接方面的先进技术,结合国内已有的研发成果和积累的产业化经验,快速提高我国海洋工程制造焊接技术研发水平,为国家相关产业带来巨额经济效益。本项目研究的双细丝窄间隙SAW和窄间隙MAG焊接技术,不仅是用来解决特定问题,也有助于解决其它行业高强钢厚板焊接难点,对提升我国焊接技术水平,加快海洋工程装备建造,加快海洋资源开发具有重要意义。

    优化设计双细丝窄间隙埋弧焊枪,可使用φ1.2mm 细丝径的双焊丝,适用于60-180mm 厚高强钢窄间隙埋弧焊;合作开发了低氢、高韧性、高耐腐蚀性的690MPa高强钢φ 1.2 、2.4mm 药芯焊丝,氢含量低至3-5ml/100g, -40℃时冲击吸收功Akv≥49J,耐蚀性好,焊接工艺性能优良,满足海工高强钢焊接要求;开发了双细丝窄间隙埋弧焊工艺1 项,焊接速度为26-70cm/min,焊接接头机械性能满足690MPa 钢的国标要求;开发了双细丝窄间隙MAG 焊接工艺2 中,一种双丝窄间隙MAG 焊,另一种为双丝CMT窄间隙焊,采用I 型坡口,焊接速度可达15-35cm/min,焊接工艺优良,焊接接头机械性能满足690MPa 钢的国标要求。项目发表学术论文10篇;发明专利授权4项,实用新型专利4项;形成企业标准1 项。


    技术优势:

    1.开发了大厚板高强钢窄间隙双细丝、双弯曲埋弧焊设备,突破了高强钢大厚板焊接传统埋弧焊质量不稳定、效率低的技术瓶颈。

    2.开发了适合大厚板高强钢窄间隙焊接的690MPa级的自保护药芯焊丝,突破了传统焊丝材料配方设计。

    3.开发了大厚度高强板窄间隙I型坡口焊接工艺技术,解决海工工程高强钢大厚板焊接中焊材消耗量大的问题,焊材消耗量降低到了普通V 型坡口的40%以下。

    4、解决了高强钢大厚板焊接中焊接线能量大引起的变形、裂纹等缺陷以及焊材消耗量大的问题,明显提升了焊接质量和焊接效率。

    相关成果达到了国内领先水平。

  • 项目开发的双丝窄间隙埋弧焊和双丝窄间隙MIG焊设备应用于特种船和梦幻城项目上。

    窄间隙埋弧焊机头设计合理,能够保证两电弧对坡口侧壁的直接加热,实现侧壁的充分熔合,焊缝跟踪及高度传感系统与控制系统、操作机、行走机构等协同作用,体现了双细丝窄间隙埋弧焊装备的自动化程度高、集成度高、结构紧凑、性能稳定等特点,能够应用于最大厚度180mm的厚板高效焊接。

    双丝窄间隙MIG技术焊热输入调节范围宽、冶金过程简单,双丝MAG能够进一步提升焊接效率并且降低焊接热输入。采用项目开发的窄间隙MIG设备,在VLCC厚板焊接过程中,相比于传统焊接方法,焊接效率提高1-2倍,焊接变形量减少30%。

    从使用情况看,窄间隙焊接设备能有效提高焊接效率,降低生产成本,取得良好的经济效益。   

    药芯焊丝在生产中得到了较好的应用,取得良好效果。在实验和实际生产中的药芯焊丝表现出以下特点:

    1、此款焊材焊接过程中电弧平稳,焊缝成形优良,表面无气孔、压痕,脱渣性良好;

    2、在合适的焊接参数下,焊缝金属屈服强度达到713MPa,-40摄氏度冲击吸收功达到70J以上。

    相关技术符合节能减排的目的,坡口面积减少40%,焊丝消耗量减少50%,同时有效减少了能源消耗和对环境的污染。项目可增强国际竞争力,带来巨大的经济效益,同时可支持海洋资源的开发,提升国家能源安全。