CSTM-雙絲氣電立焊工藝規(guī)范編制說明

ＣＳＴＭ標(biāo)準(zhǔn)《雙絲氣電立焊工藝規(guī)范》編制說明1、工作簡(jiǎn)要過程，來源、主要參加單位和工作組成員等；1.1前言船舶行業(yè)集裝箱船存在大厚板的立對(duì)接焊縫，常規(guī)的立對(duì)接焊縫采用手工半自動(dòng)焊或單絲氣電立焊進(jìn)行焊接，如采用手工半自動(dòng)焊需進(jìn)行多層多道焊焊接，焊接效率低且焊接質(zhì)量不易控；采用單絲氣電立焊則一般無法焊接40mm及以上的厚板，否則易出現(xiàn)背面未焊透情況。因此開發(fā)超高效率的雙絲氣電立焊，可有效的提升大厚板的焊接效率及質(zhì)量。當(dāng)前相對(duì)于氣電立焊的焊接，國(guó)內(nèi)有船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3947《氣電自動(dòng)立焊工藝要求》，但針對(duì)雙絲氣電立焊無相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目制定雙絲氣電立焊的標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的不足，針對(duì)船舶、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)存在的厚板焊接，提升焊接效率及質(zhì)量。1.2任務(wù)來源中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱：CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）綜合標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會(huì)于2022年7月14日召開立項(xiàng)評(píng)估會(huì)審查，批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《雙絲氣電立焊工藝規(guī)范》立項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目歸口管理委員會(huì)為CSTM/FC99綜合標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域委員會(huì)，該標(biāo)準(zhǔn)（中文版）立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX990001103—2022，標(biāo)準(zhǔn)（英文版）立項(xiàng)編號(hào)為CSTMLX990001103—2022E。1.3工作簡(jiǎn)要過程2022年7月14日，中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟在北京主持召開了本標(biāo)準(zhǔn)編制組成立及立項(xiàng)審議。參編單位的xx名代表參加了會(huì)議。編制組成立大會(huì)上，標(biāo)準(zhǔn)主編單位介紹了制標(biāo)任務(wù)的來源、標(biāo)準(zhǔn)編制工作的大綱及前期進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作，介紹了標(biāo)準(zhǔn)編制的背景和編制原則，提出了編制工作需要細(xì)化的技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)，需明確覆蓋的材質(zhì)、板厚范圍等。列出了標(biāo)準(zhǔn)的主要章節(jié)目錄和必要的測(cè)試項(xiàng)目，最后給出了標(biāo)準(zhǔn)編制工作計(jì)劃的進(jìn)度及分工。2022年8月15日，在國(guó)際有限公司召開本標(biāo)準(zhǔn)編制工作組第二次討論會(huì)。會(huì)議期間，全體編制組成員對(duì)雙絲氣電立焊的工藝要點(diǎn)、工藝參數(shù)等進(jìn)行了討論，并形成統(tǒng)一意見，并形成了標(biāo)準(zhǔn)的初稿。1.4主要參加單位及成員共6家單位參加標(biāo)準(zhǔn)制定工作，本標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)起草單位：廣船國(guó)際有限公司、江南造船（集團(tuán)）有限公司、滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司、上海外高橋造船有限公司、招商局重工（江蘇）有限公司。表1本標(biāo)準(zhǔn)起草人及分工信息序號(hào)姓名單位職務(wù)/職稱在本標(biāo)準(zhǔn)中承擔(dān)的工作1江澤新廣船國(guó)際主任/高級(jí)工程師主編，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作2陳華主管工藝師/工程師負(fù)責(zé)焊接試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)的整理及核對(duì)，參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫3馬金軍副主任/高工負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)中工藝要點(diǎn)進(jìn)行核對(duì)，參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫4夏皓春江南造船高級(jí)工程師參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫5劉磊滬東中華主任/高級(jí)工程師參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫6廖平華上海外高橋造船有限公司高級(jí)工程師參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫7伍道亮招商重工主任/高級(jí)工程師參與標(biāo)準(zhǔn)全部編制工作及條文編寫2、標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則。（1）標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象簡(jiǎn)要情況試驗(yàn)方法的水平及使用情況，試驗(yàn)設(shè)備及儀器情況等：雙絲氣電立焊工藝屬于超高效率、超大線能量焊接方法，在日、韓船舶行業(yè)已有成熟的應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)處于試驗(yàn)研究尾聲及初步應(yīng)用階段。工藝所用的設(shè)備主要為日本的神鋼設(shè)備，國(guó)內(nèi)也研究機(jī)構(gòu)及廠家也初步進(jìn)行設(shè)備的開發(fā)及制造。工藝主要所用的焊絲有神鋼及現(xiàn)代的焊絲，國(guó)內(nèi)院校已逐步進(jìn)行大新能量焊絲的研發(fā)；工藝使用的大線能量鋼板，目前國(guó)內(nèi)已有多家鋼廠研發(fā)成功及投產(chǎn)量產(chǎn)，并得到了第三方船級(jí)社的大線能量性能認(rèn)可。（2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則①制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由；本項(xiàng)目制定的雙絲氣電立焊標(biāo)準(zhǔn)，主要根據(jù)相關(guān)的船級(jí)社規(guī)范及前期的工藝試驗(yàn)研究，以及相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。主要目的是填補(bǔ)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的不足，針對(duì)船舶、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)存在的厚板焊接，規(guī)范雙絲氣電立焊的操作及應(yīng)用，提高厚板焊接的效率和質(zhì)量。②制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則。1、符合國(guó)家相關(guān)的政策及標(biāo)準(zhǔn)；2、滿足相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范要求；3、以試驗(yàn)數(shù)據(jù)及認(rèn)可的工藝評(píng)定報(bào)告為編制基礎(chǔ)；4、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對(duì)比表方法標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)國(guó)際＼國(guó)外＼國(guó)家＼行業(yè)＼地方＼團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)主要參數(shù)對(duì)比表標(biāo)準(zhǔn)號(hào)本標(biāo)準(zhǔn)CB/T3947標(biāo)準(zhǔn)名稱雙絲氣電立焊工藝規(guī)范氣電自動(dòng)立焊工藝要求范圍厚度40~85mm板厚不超過32mm設(shè)備雙絲氣電立焊設(shè)備單絲氣電立焊設(shè)備焊絲雙絲單絲焊絲干伸長(zhǎng)25~35mm25~35mm坡口形式V型坡口V型坡口坡口角度18~30°25~55°坡口間隙5~10mm4~9mm焊絲間距5~30mm無焊絲擺動(dòng)寬度5~30mm5~17mm焊接電流330~380A360~460A焊接電壓35~48V33~39V4、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（包括牌號(hào)、成分、性能指標(biāo)、型號(hào)、各種參數(shù)、公式、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等）確定的論據(jù)（包括試驗(yàn)、驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等），修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)列有新舊標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比分析。范圍本文件規(guī)定了雙絲氣電立焊工藝方法的人員、坡口設(shè)計(jì)、焊接材料、焊接前準(zhǔn)備、工藝過程、焊后檢驗(yàn)及修補(bǔ)。本文件適用于厚板（40mm~85mm）立對(duì)接焊縫立向上焊接。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。CB/T3947氣電自動(dòng)立焊工藝要求CB/T3715陶質(zhì)焊接襯墊GB/T6052工業(yè)液體二氧化碳CB/T3802船體焊縫表面質(zhì)量檢驗(yàn)術(shù)語和定義雙絲垂直氣電自動(dòng)焊采用兩根1.6mm藥芯焊絲，用CO2氣體作保護(hù)，并對(duì)焊接熔池強(qiáng)制一次成型來完成的自動(dòng)立向上焊接方法。焊縫的前后面分別用水冷銅滑塊和帶有凹槽的襯墊（陶瓷襯墊或水冷銅襯墊），以保持熔池穩(wěn)定和成型良好，焊接示意圖見圖1。圖1焊接示意圖儀器和設(shè)備雙絲氣電立焊設(shè)備由焊接小車、磁性導(dǎo)軌、操作控制箱、擺動(dòng)裝置、焊槍以及水冷銅滑塊等組成，同時(shí)配置MIG/MAG焊焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、冷卻水循環(huán)裝置以及保護(hù)氣體供氣裝置等。人員裝配工嚴(yán)格按工藝要求裝配，保證坡口的裝配精度及間隙。焊工焊工應(yīng)取得船級(jí)社或第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)CO2氣體保護(hù)焊焊工證，并通過雙絲氣電自動(dòng)立焊的培訓(xùn)及考核，取得相應(yīng)資格的上崗證，能熟練掌握焊機(jī)的操作。焊接材料焊絲采用專用的CO2藥芯焊絲，并經(jīng)過船級(jí)社或其他認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，注意區(qū)分前后絲；襯墊采用專用的陶瓷襯墊，經(jīng)過船級(jí)社或其他認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，并應(yīng)滿足CB/T3715的要求。也可采用水冷銅襯墊。保護(hù)氣體應(yīng)選用純度大于99.5%、水分含量小于0.05%的CO2氣體，并應(yīng)滿足GB/T6052的要求。裝配要求裝配卡碼垂直接縫裝配時(shí)，應(yīng)在坡口背面裝上“Π”形碼，“Π”形碼的凹槽中心線在安裝時(shí)必須與坡口中心對(duì)正，“Π”形碼之間的距離值為300mm～350mm。每只襯墊至少有兩只“Π”形裝配馬固定，具體碼板尺寸見圖2。單位為毫米圖2卡碼規(guī)格尺寸接頭安裝錯(cuò)邊量不應(yīng)超過1.5mm，安裝軌道一側(cè)的板面局部波浪變形不平度在0.5m范圍內(nèi)不應(yīng)超過2mm，如有超差必須校平。坡口正反面兩側(cè)各30mm范圍內(nèi)表面不得存在馬腳、橫向焊縫余高及飛濺等影響銅滑塊移動(dòng)的雜物，并且焊接部位必須清理干凈。在焊縫的左側(cè)或右側(cè)700mm內(nèi)和垂直于焊縫所在板面450mm內(nèi)不能有阻礙焊接小車行走的棚架、碼板等阻礙物。板縫終端必須安裝與母材相同厚度及坡口的熄弧板，其規(guī)格尺寸至少為t×150mm×150mm，焊縫在熄弧板上至少焊出50mm長(zhǎng)度以上。坡口形式焊接坡口為單面V型坡口，坡口角度和根部間隙取決于板厚，坡口形式見下表1。表1坡口形式及尺寸接頭種類板厚T，t坡口形狀坡口角θ°裝配間隙g鈍邊h同厚40≤t＜503060~150≤t≤8020880＜t≤8518不同厚T-t≤2按以上薄板（t）的坡口間隙以板厚t為準(zhǔn)T-t＞2按以上薄板（t）的坡口a≥4b焊接前準(zhǔn)備焊前對(duì)坡口面及坡口邊緣兩側(cè)30mm內(nèi)進(jìn)行打磨，去除水份、油污、氧化皮等雜質(zhì)；接通水、電、氣，并確認(rèn)水壓、氣體流量達(dá)到使用要求。冷卻水壓力一般調(diào)節(jié)為0.4MPa～0.6MPa。當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，應(yīng)在水箱中加入防凍液；安裝導(dǎo)軌時(shí)，導(dǎo)軌應(yīng)與坡口平行，導(dǎo)軌間用連接銷連接牢固并確保無間隙。安裝導(dǎo)軌前必須清除磁鋼表面的灰塵、垃圾和污物。安裝成形滑塊至焊縫中心位置，要求滑塊、通氣口清潔，成形槽光滑，滑塊頂緊適中?；瑝K槽寬以坡口面寬度為準(zhǔn)進(jìn)行選用，一般比坡口面寬度大4mm～6mm。襯墊裝貼應(yīng)對(duì)正坡口中心線，襯墊間應(yīng)緊密相連，并利用裝配碼和背側(cè)構(gòu)件上的過焊孔作為支撐用小尖鐵或尖木頂緊襯墊，使其緊貼鋼板面。焊接工藝要求按圖2調(diào)整焊槍的角度和位置：焊槍角度以保持焊絲垂直于水平面為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般與板面夾角a以10°為準(zhǔn)，控制在8°~12°左右；焊絲的干伸長(zhǎng)L以30mm為準(zhǔn)，控制范圍在25-35mm左右；調(diào)整焊槍高度，銅滑塊上保護(hù)氣體輸出口下端比焊絲下端高出高度H控制在2-5mm；后絲與根部的距離A、兩根絲之間的距離B以及前絲的擺動(dòng)寬度C按焊縫厚度參見附錄A；前絲擺動(dòng)兩端的停留時(shí)間按焊縫厚度參見附錄A；圖2焊槍角度及位置示意圖CO2氣體流量控制在25～30L/min；焊接參數(shù)根據(jù)焊縫的厚度參見附錄A，焊接過程注意調(diào)整焊槍的對(duì)中和銅滑塊的對(duì)中和壓緊情況。在焊接過程中，根據(jù)實(shí)際坡口和間隙隨時(shí)觀察焊絲對(duì)中和焊縫熱量分布情況，隨時(shí)修正焊接參數(shù)。隨時(shí)通過機(jī)械裝置將電弧調(diào)整到正確位置，同時(shí)還要用絕緣棒隨時(shí)除掉銅滑塊保護(hù)氣體盒里的飛濺物。同時(shí)視實(shí)際情況清理導(dǎo)電嘴出口處的飛濺物。焊接停止時(shí)，按停止按鈕和擺動(dòng)停止按鈕，先使小車和焊絲送絲停止，后熄滅電弧。待熔池凝固后，放開銅滑塊并去除上面的飛濺物，把焊炬從支架上取下。焊后檢驗(yàn)及修補(bǔ)焊縫表面質(zhì)量應(yīng)符合CB/T3802要求。起弧位置、熄弧位置和中間起弧、熄弧及接頭處均應(yīng)用氣刨刨清后修補(bǔ)，補(bǔ)焊長(zhǎng)度約100mm左右。尤其背面焊穿處，先在正面碳刨約板厚2/3，用手工電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊焊接；反面再碳刨清除缺陷后，用手工電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接。焊縫中各種缺陷，如咬邊、氣孔、未熔合、不成形等，用氣刨清除缺陷后，再用手工電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊修補(bǔ)，修補(bǔ)方法按焊縫返修通用工藝規(guī)范進(jìn)行。主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）結(jié)果的分析、綜述報(bào)告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果等。針對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)制定前，開展了系列的雙絲氣電立焊試驗(yàn)，過程結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)整了大線能量鋼板性能、坡口角度及間隙、焊絲位置等工藝，并開展了船級(jí)社的工藝評(píng)定試驗(yàn)，焊接接頭的拉伸、彎曲、沖擊、硬度等力學(xué)性能均滿足規(guī)范要求，雙絲氣電立焊的焊接工藝過程（WPS）得到船級(jí)社的認(rèn)可。同時(shí)開展了雙絲氣電立焊的應(yīng)用質(zhì)量效率及成本分析，在焊接效率、質(zhì)量、預(yù)熱、焊縫成型、減少焊縫返修、人工成本方面雙絲氣電立焊均有明顯的優(yōu)勢(shì)，可有效的縮短厚板的建造周期及降低焊接建造成本。6、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行的法律、法規(guī)、強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不存在矛盾和沖突的地方，是國(guó)內(nèi)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3947《氣電自動(dòng)立焊工藝要求》的延伸，與GB/T38817-2020《大線能量焊接用鋼》、《高熱輸入焊接船舶及海洋工程用鋼》、船級(jí)社規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)一起形成大線能量焊接的標(biāo)準(zhǔn)體系，為超高效率的雙絲氣電立焊工藝應(yīng)用及推廣提供工藝支持及參考。對(duì)征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中尚未出現(xiàn)不能解決的重大分歧意見。標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果。本工藝標(biāo)準(zhǔn)屬于超大線能量自動(dòng)化焊接，其效率及質(zhì)量相比較手工焊提升較明顯。同時(shí)需要配套大線能量焊接設(shè)備、焊絲及鋼板，以確保焊接接頭的性能。因此也帶動(dòng)了雙絲氣電立焊設(shè)備、雙絲氣電立焊焊絲及大線能量鋼板方面國(guó)產(chǎn)化研究，形成一套設(shè)備、焊絲、鋼板及工藝相互配合的體系。貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過渡辦法等內(nèi)容），根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、技術(shù)政策需要和該標(biāo)準(zhǔn)涉及的產(chǎn)品的技術(shù)改造難度等因素提出標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施日期的建議。盡早做好標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施工作。標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施后，各有關(guān)部門應(yīng)做好標(biāo)準(zhǔn)宣貫工作，使本標(biāo)準(zhǔn)在建設(shè)工程中充分發(fā)揮作用。9.1建議鋼廠結(jié)合船舶、鋼結(jié)構(gòu)建造等行業(yè)需求，開發(fā)系列牌號(hào)板材的大