铝合金焊接工艺在船舶建造中的应用

５结束语
我厂为法国船东建造 ３． ２ ｍ 金枪鱼延绳钓渔 ｇ 船， 采用铝合金材料 ５ ０ ６Ｈ ８ ｌ ２， ｌ 经过焊接工艺认
渣， 气孔等缺陷， 是由 于焊前坡口 清理不彻底或
焊工操作不当造成，应加强对焊工的岗位培训、 考核工作。
参考资料： 【 ］ 英若采．《 １ 熔焊原理及金属材料焊接》［ 川 【 幻 Ｂ Ｖ 船级社 《 钢质海船入级规范 Ｄ 编 材料与焊接》【 ］ ５
织都比 较细小，软化问 题相对比 较少。
１ ． ４焊接接头的耐蚀性问题 （ ） 接头的组织不均匀性 １ 因焊接热过 程的影响，使得焊缝和热影响区的组织不均匀， 并且在偏析。当组织不均匀时，接头各部位电极 电位产生不均匀，在腐蚀介质下会存在电位差， 形成电化腐蚀； ２） （ 焊接缺陷降低耐蚀性 在焊接接头中 总是或多或少的焊接缺陷， 如咬边、 气孔、 夹渣、 未焊透等。它们会破坏接头表面氧化膜的连续 性，减小缺陷处焊缝金属的耐蚀有效厚度。当接 触电解质时，缺陷处电解质浓度与正常表面处的 浓度不一致，使缺陷处的腐蚀加快，造成整个接 头的耐蚀性降低。
［ ３ ］Ｃ Ｃ Ｓ 船级社 （ 材料与焊接规范）［ ５ 〕 作者简介：王少鸣，（ １ ９ ５ ７ 年一） ，男 ，助理工程师，主要从事焊接技术研究。
（ 接７ １ 页）
流控制
Ｆ ｌ ｏ ，Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ＝ｓ ｏ ｆ ｔ ， ａ ｒ ｅ
３系统调试
数控机床联网采用是串行通讯， 必须符合串行 通讯协议，因各数控系统之间所用的通信协议不 同， 因此， 系统调试过程中需根据数控系统手册查
（ ）铝合金焊接场地应做好防潮、防尘、防 １ 风设施，防止产生气孔。
（ ）检查保护气体的纯度应 ９． ２ ９ 既以 上
３ （ ） 焊丝、焊缝坡 口及其临近区域应采用机 械方法彻底清理，并保持干操， 清理后应尽快焊 接。通常清理部位应在 ２ ｈ 内施焊，否则应重新 ４ 进行清理。 ４ （ ） 当铝合金材料的厚度大于 ８ ． 时；或环 境温度低于 ０ ℃时应考虑对焊接区进行预热，预 热温度通常为 ５ ０℃士１ ０℃ ４ ． ２ 焊接方法 （ ）严格按照工艺认可试验时的焊接工艺参 １
抗拉强度 屈服强度 延伸率
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粒元素， 也难以防止裂纹产生。而本文铝合金材 料５ ０ ８ ６ ｌｌ Ｈ ２ 是采用焊接性能尚好的铝镁合金， 当采用熔化极氢弧焊（ Ｍ Ｉ ） 时，并控制焊接线能 Ｇ 量减少焊接应力，可防止裂纹倾向。 １ ． ３焊接接头的软化问题： 铝合金焊接后， 存在着不同程度的接头软化
１铝合金材料 ５ ０ ８ Ｈｌ ６ ２ 焊接容易产生的焊 ｌ 接缺陷
为了更好地做好铝合金材料 ５ ０ ６Ｈ ８ ｎ２的焊 接工艺，保证焊接接头的各项性能，必须对
问题， 铝合金板材 ５ ０ ８ ６ Ｈ ｌ ｌ ２产生接头软化的主 要原因是焊接热影响区晶粒粗大。当 采用熔化极
氨弧焊 （ ＭＩ Ｇ ）焊时，由于热量集中，焊接热影 响区较窄，焊缝结晶速度也较快， 整个接头的组
根据铝合金板材 ０８ ５ ６Ｈ ｌｌ ２ 的成分、性能特 点和铝合金焊接接头容易出现的质量问题，在保
采用Ｍ Ｇ 焊在很大程度上能够减少和避免焊接接 Ｉ 头质量问题的产生。
证焊接接头强度的前提下，选取美国产 Ｅ Ｒ ５ ３ ６ ５
焊丝，这种焊丝杂质少，强度比母材上高，结合
３熔化极急弧焊 （ Ｍ Ｉ ） 焊接工艺认可 Ｇ
按照 Ｂ Ｖ 船级社 《 钢质船舶入级规范》 Ｄ 编材
２ （ ） 焊接材料：Ｅ Ｒ ５ ３ ５ ６ 焊丝，直径 ０１ ． Ｚ ｎ。 ｌ 料和焊接第 ５ 章的有关规定， 制订熔化极氢弧焊 （ Ｍ Ｇ）铝合金板对接的焊接工艺认可计划，来 Ｉ ３ （ ） 焊接设备：焊机型号 Ｙ Ｄ ３ ５ ０ ＧＩ Ａ 。 验证所采用的焊接材料、焊接设备和焊接工艺参 ３ ． ２焊接试验过程： 数准确性，保证焊缝的质量满足规范的要求。 （ ）试件装配：采用单面坡口 （ １ 平焊＋ 仰焊、 立焊６ ０。； 横焊５ ５。） ， 反面机械清根封底焊。 ３ ． １ 试验材料和焊接设备： ２ （ ） 焊接工艺参数如表 ２ 所示。 （ １ ） 铝合金板材级别：５ ０ ６Ｈ ８ ｌｌ ２ ，板厚 Ｓ ｎ。 ｌ 表 ２ 焊接工艺参数 焊接速度 气体流量 序号 焊接电流 焊接电压 焊接位置 焊道
Ｅ ｎ ａ ｂ ｌ ｅＤ Ｔ Ｒ ，Ｅ ｎ ａ ｂ ｌ ｅＲ Ｔ Ｓ
到相应的通信参数，然后在Ｅ ｔｒ ｘ ｅｍ ｅ 洲Ｃ 软件的 “ ｅｔｉ Ｓ ｎｇ ” 标签设置各项参数．下面以 Ｅ ｔｒ ｘ ｅｍ ｅ Ｄ ｃ 用在 Ｆ Ｎ 助 刊 Ｃ ｉ一 数控系统配置为例， ｏ 首先在 机床姗１ 面板上按下功能键［ 参数］ ， 查看系统参数，
３ ． ３ 试验结果分析： （ ） 焊缝的抗拉强度与母材的抗拉强度相 １ 比较，最大损失约为 １ ３． 钱，焊接接头存在软化 的问题，但其强度仍能够满足 Ｂ ｙ 船级社 《 钢质 船舶入级规范Ｄ 篇材料与焊接》中规定的铝合金 材料 ５ ０ ６Ｈ ８ ｌｌ ２ 抗拉强度＞２ ０Ｎ ５ ／画严 的要求。 ２ （ ） 虽然对焊丝、保护气体，试件表面采取 严格限制水分的措施和对焊道清理，但焊缝经 Ｘ 光拍片检查，还是发现个别小气孔和夹渣，所发 生的问题应重点采取措施预防。 （ ）焊缝表面成形美观，焊缝表面、内部未 ３ 发现裂纹，可见在焊丝选择、焊接工艺参数方面
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加大焊缝的尺寸。 ４） （ 施焊时应保持焊接的连续性。若有中断， 引弧前应清理接缝处。多道焊时， 应注意焊道间 的清理和层间温度， 层间温度尽可能控制在 ６ ０℃ 以下。
可试验， 焊缝外观和内部质量以及性能均达到 Ｂ ｙ 《 钢质船舶入级规范》要求。焊接质量得到船东 和船检的一致好评。 说明本所采用 Ｍ ＩＧ 氢弧焊接 方法及其焊接工艺参数是正确、可行的。 现场焊接施工过程，焊缝探伤检查出现夹
缝区也出 现液化裂纹。 结晶裂纹的产生主要是受铝合金化学成分
的影响。 不同的合金成分裂纹倾向也不尽相同。 如： Ａ１ 书ｇ ｅ ｓ ｉ铝合金焊接时，Ｍ ｇ ： １ 比为 ２ ５ ： １
附近时最容易产生裂纹， 即使在焊接时采用与基
化学成分‘ ％）
Ｓ Ｉ Ｆ ｃ Ｃ ｕ 加 Ｉ ｎ Ｍ犯 Ｚ ｎ Ｔ ｉ
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２铝合金板材 ５ ０ ６Ｈ ８ ｌ ２ 成分和力学性能和 ｌ 焊丝 〔 Ｒ ５ ３ ６ 特点 ５
我厂用于船上的铝合金选用 ５ ０ ８ ６ Ｈ ｌ ２，这种 ｌ 铝合金强度比较高，耐海水性、低温性能较好。
其化学成分和力学性能见下表：
力学性能（ Ｎ ／ ｎ ｌ ｎ ， ２ 〕
ＡＩ
表 １ 化学成分和力学性能
Ｎ ｏ ． ０ １ １ １ ＃ ７ ＝ ０ 。然后在Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｅＤ Ｎ Ｃ 软件Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
Ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ 属性窗口 中 根据机床参数完成 “ ｅｔｉ ｓ ｇ” ｎ 标签各项参 数设置如下：
通讯端口 波特率 数据位 Ｐ ｏ ｒ ｔ＝Ｃ Ｏ Ｍ Ｉ Ｂ ｕｄＲ ａ ａ ｔ ｅ＝９ ６ ０ ０ Ｄ ａ ｔ ８Ｂ ｉ ｔ ｓ＝７
５ ０ ８ ６ Ｈ ｌ ２ 在焊接过程中容易产生的焊接缺陷作 ｌ
进一步的分析。 １ ． １气孔问题： 在焊接高温下，焊接区周围的水、油、焊丝 或工件表面的氧化膜、潮湿空气、保护气体中的 水分等侵入焊接电弧，在电弧中将很容易分解成 氢原子溶入过热的熔融金属中，由于铝合金的导 热性很强，其冷却速度快，使金属的结晶过程加 快，铝合金的密度小， 气孔上浮速度慢，会使熔 池中形成的氢气泡来不及逸出，使焊缝产生气 孔。 １ ． ２裂纹问题： 铝合金焊接过程中产生的裂纹主要是热裂 纹，其中大部分是焊缝中的结晶裂纹，有时在近
铝合金焊接工艺在船舶建造中的应用
王少鸣 金会芹
‘ 福建省东南造船厂， 福建 马尾 ３ ５俐 》 １ ） ５
摘 要：简要分析铝合金材料的焊接缺陷产生的原因，并根据船级社的要求对 ｓ ｏ ８ ６ ｌｌ Ｈ Ｚ 铝合金板材进行Ｊ 二 艺
认可试验，提出详细的施工工艺要求。 关键词： ５ ０ ６Ｈ ８ ｌ２ 焊接缺陷 工艺认可 施工工艺 中图分类号：Ｔ ０ ４ ４ １ ． ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６ ７ ２ 一 ４ ８ ０ １ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ４ 一 ６ ４ 刃３
致 ： 根 据 实 际 情 况， 允 许 小 范围 的 调
整。
２ （ ） 主要对接焊缝尽量采用倾角小于 ２ ０℃的 位置进行平对接焊。 ３ （ ） 为使焊接变形最小，焊接时应注意：单 条长焊缝应采用分中对称焊或逐步退 焊法； 密集性的多条长焊缝应采用中间向四周对 称焊的方法； 在满足设计要求的基础上尽可能不
０引言
铝合金材料由于密度小，重量轻，它能够最 大限度地减轻船舶的重量，降低船舶的重心，提 高船舶的稳性。因此在一些小型船舶如渔船、游 艇、舰艇上得到广泛的应用。我厂为法国船东建 造的 ２ ３． ｍ 金枪鱼延绳钓渔船， ｇ 上层建筑就采用 铝合金材料 ５ ０ ６Ｈ ８ ｌｌ ２。
本金属相同的焊接材料， 且在材料中加入细化晶
（ ） 对焊接试件的焊缝进行外观检查、Ｘ光 ３ 射线探伤、焊缝表面着色探伤、拉伸试验、正弯 反弯试验。 ３ ． ３ 试验结果综述： （ ）焊缝的外观成形：焊道成形均匀，纹路 １ 较好，无明显的飞溅。 ２ （ ） 焊缝表面着色探伤：未发现裂级等缺陷 （ ）Ｘ光探伤：根据铝合金无损检测评定标 ３
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控制较好。
４ （ ） 虽然未发现未焊透，但对于铝合金材料 来讲，焊缝的背面清根工作，不容易做得彻底， 原因是背面接缝存在不明显，通过机械打磨方法 清根后分不清楚对接缝和母材部位。
４铝合金焊接施工工艺要求： ４ ． １ 焊前准备
Ｆ ＮＵ Ａ Ｃ０ ｉ一 数控系统参数为：Ｎ ｏ． ０ ０ ２ ０ ｌ； ＝
Ｎ ｏ ． ０ １ ０ ２ ＝ ０ ；Ｎ ｏ ． ０ １ ０ ３ ＝ １ １ ；Ｎ ｏ ． ０ １ ０ １ ＃ ０ ＝ １ ； Ｎ ｏ ． ０ １ ０ ０ ＃ ７ ＝ ０ ；Ｎ ｏ ． ０ １ ０ ０ 林 １ ＝ ０ ；Ｎ ｏ ． ０ １ １ １ ＃ ３ ＝ ０ ：
Ｂ／ Ｊ Ｔ４ ７ ３ ０ ． ２ 一 ００ ２ ５， 平十 仰、 立焊为一级片， 横焊
为二级片，缺陷为少量气孔和夹渣。 ４ （ ） 拉伸试验：只考核抗拉强度，其抗拉强 度分别为， 平＋ 仰焊 ２ １． ５ ２（ Ｎ ／ 皿 ２） ０ 、横焊 ２ １． ７ ２
（ Ｎ ／ 皿 心） 、立焊 ２ ７ １ ． ６（ Ｎ ／ ｎ Ｚ） ｎ 。 ５） （ 弯曲试验：未发现表面长度超过 ３ ｍ 的 ｌ 裂纹。