船舶焊接裂纹案例分析及对策
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2.2.5 FCB其他纵向裂纹

FCB除了关注终端裂纹,也需要关注其他类型纵向裂纹,这些裂纹都属于热裂纹中的结晶裂纹,且都位于焊缝中心。

(1)未焊满所产生的裂纹 FCB焊接属于一次焊接成形工艺,但施工时由于组装间隙、角度偏差导致未能焊满,致使焊缝低于母材。这种情况会使得焊缝的深宽比加大,晶粒生长方向与钢板水平面的夹角偏小,合金和杂质元素的偏析程度扩大,同时增加了拘束应力,最终导致结晶裂纹的产生。

为了模拟这种裂纹的产生,采用FCB先焊接但不焊满,然后采用埋弧焊盖面的方式进行试验。试验钢板为AH36,规格为2000mm×1000mm×21.5mm,两块板进行拼接,焊接参数见表2-2,焊缝成形如图2-21所示。对接头进行横向拉伸及侧向弯曲试验,可以明显看到裂纹断口面非常平整,呈光亮色泽,与终端裂纹断口相同,如图2-22所示。

这种裂纹只有在未焊满的情况下产生,因此,一旦出现类似情况,采用埋弧焊盖面焊接完成后应进行UT检测,确认裂纹是否存在,及时进行焊接返修。

表2-2 FCB+SAW焊接参数

图2-21 焊缝成形

图2-22 裂纹断口

(2)十字接头焊缝裂纹 FCB焊接一般都是应用在沿着船体长度方向的纵缝,且要求焊缝每一侧板厚一致,以提高焊接质量及效率。但在船体结构进行排板布置以及分段划分时,仍然会存在横向焊缝。现在的处理方法有两种,一种是横向焊缝先采用埋弧焊进行焊接,使其每一侧两块不等厚板形成一个整体,如图2-23a所示;另一种方式是在靠近需采用FCB焊缝一侧约100mm范围内先采用气体保护焊进行焊接处理,使纵向坡口均匀一致,然后采用FCB焊接,待其完成后再将剩下横向焊缝采用气体保护焊完成,如图2-23b所示。对于第一种方法可能会在十字缝靠首侧1m范围内产生纵向裂纹,其与终端裂纹的类型一致,如图2-24所示。防止这种裂纹的方法仍然是采用拘束焊法,在埋弧焊与FCB焊缝交叉位置采用气体保护焊前后共堆焊长300mm、厚度约10mm的熔敷金属,待FCB焊接完成后,背面再进行未焊透缺陷的修补。这种防止方式的缺点是背面需要返修,增加了修补工作量,优点是在防止裂纹的同时也避免了交叉位置焊穿的情况。因为横向焊缝经过埋弧焊焊接后,端部会有变形,很难达到非常平整及组装间隙控制在1mm以内的要求,如果不进行堆焊,焊穿的概率增大,仍然需要修补,且修补量更大。

图2-23 横向焊缝处理方法

图2-24 裂纹位置