1 概述
大型集装箱船具有长度大、集装箱容量大、航速高、开口大等特点，导致船体结构中部区域应力水平较高。因此，设计中常采用大厚度高强度钢材。
单丝气电立焊（EGW）作为一种高效焊接方法得到广泛应用。但一般最大适用板厚只能达到32~33mm，不能用于上述大厚板；
双线EGW法适用的板厚一般可达70mm左右。但由于焊接热输入很大，为保证焊接接头的性能满足规范要求，必须采用适合大线能量焊接的钢板。
因此，在不采用能适应大热输入的焊接钢板的情况下，大厚板的立向对接焊只能采用FCAW多层多道焊，焊接效率较低。
该方法是基于上述特点而开发的FCAW+EGW组合焊接工艺方法，不仅可以将EGW应用于大厚板的焊接，充分发挥其高效优势，而且适应实际钢板的特点。即在结构表面采用FCAW单面焊接实现背面成型，然后在非结构表面进行EGW焊接的高效组合焊接方法。
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2 FCAW+EGW组合焊接方法要点
(1) 适用板厚
34~80mm：即下限为单丝EGW适用板厚上限；至于上限，目前大型集装箱船的内侧板和上壳列板均采用大厚度钢板。考虑到不同产品的钢板厚度不同，确定为80mm。
(2)厚度划分
划分焊接厚度的原则是为了充分发挥EGW焊接的高效率优势；同时必须考虑到两种方法的焊接熔敷金属量不能相差太大，否则焊接变形难以控制。
(3) 组合焊接法接头形式设计
①坡口角度：为避免FCAW一侧坡口宽度过大，坡口适当小于普通FCAW单面焊接坡口，即不同的板厚需要不同的坡口角度。当板厚为30~50mm时，为Y±5°，当板厚为51~80mm时，为Z±5°。
②根部间隙：需要同时适应两种焊接方法的工艺要求，即G±2mm。
③适用垫片形式：常规三角形垫片因角度问题，无法满足上述接头形式要求。这种组合焊接方法需要使用圆钢垫片。直径尺寸需要根据实际装配间隙值来选择（见图1）。
(4)焊接施工基本要点
①焊接培训。操作人员需要经过一定时间的培训。即使有普通厚度钢板EGW（SG-2法）焊接经验的操作人员也必须经过培训，因为焊接薄板和大厚板时焊丝在熔池中的操作动作是不同的。
②检测结束。焊缝末端和停弧部位必须采用无损检测（RT或UT）来检查缺陷并确认缺陷的尺寸。采用气刨去除缺陷，采用FCAW或SMAW焊接方法进行返工焊接。
③引弧板。引弧板长度必须至少为50mm。引弧板与母材厚度相同，凹槽相同。 ④焊接时，风会使保护气体紊乱，造成焊缝产生气孔缺陷，空气中氮气的侵入会造成接头性能不良，因此需要采取必要的防风措施。
3 工艺测试和批准
(一)试验材料
试板及焊接材料见表1
(2)焊接参数
焊接位置为3G，具体焊接参数如表2所示。
(3) 测试结果
试验按照LR和CCS船舶规范并在验船师现场监督下进行。结果如下。
无损探伤及结果：PT结果为正反面焊缝边缘整齐，表面光滑，无表面缺陷； UT结果是所有焊缝经超声波检测合格（符合ISO 5817 B级）； MT结果是正反面焊缝均经过磁粉探伤检查，无表面焊接缺陷。
(4)接受结论
对试验焊接接头进行无损检测和力学性能检测，结果满足船级社规范要求，并通过了工艺认可。
(5)效率比较
以某板材1m长焊缝为例，双面FCAW焊所需焊接时间为250分钟；采用组合焊接方法时，EGW所需焊接时间为18分钟，FCAW所需焊接时间为125分钟，总焊接时间为143分钟。组合焊接方法比原来的双面FCAW焊接节省了近43%的焊接时间。
4 结论
实验开发的FCAW+EGW组合焊接方法，既充分利用了EGW焊接的高效率，又适应了钢板的现状特点。它是一种焊接效率高、可行性高的新型焊接工艺技术。
作为一种创新的焊接工艺技术，其坡口制作、装配精度、材料选择、焊接参数等至关重要，在实施过程中必须严格控制。
发布时间：2024年2月22日
