در زمینه کشتی سازی، کیفیت اتصالات جوش صفحه ضخیم به طور مستقیم بر ایمنی، دوام و مقاومت در برابر خستگی سازه کشتی تأثیر می گذارد. فن آوری تمیز کردن و شکل دهی ریشه جوش دو طرفه، به عنوان فرآیند اصلی برای جوشکاری صفحات ضخیم (مانند مونتاژ بزرگ بخش های کشتی، عرشه های مستحکم و دیواره های جانبی در قسمت های کلیدی)، با انجام جوش دو طرفه و رفع کامل عیب ریشه، نفوذ کامل درز جوش و عدم وجود عیوب داخلی را تضمین می کند. این یکی از الزامات اجباری برای کیفیت جوشکاری کشتی است که توسط انجمن طبقه بندی چین (CCS) تنظیم شده است. این مقاله به طور سیستماتیک الزامات مشخصات، نکات کلیدی فرآیند و کاربردهای مهندسی فناوری تمیز کردن و شکل‌دهی ریشه جوش دوطرفه را در ترکیب با استانداردهایی مانند «قوانین طبقه‌بندی کشتی‌های تجاری فولادی» (2021)، «تست جوشکاری برای کشتی‌ها» و «فشار اتمسفر جوش‌شده فولادی 5/7 فشار اتمسفر فولادی 5/7» می‌پردازد.

I. ماهیت فنی و موقعیت هنجاری جوش دو طرفه برای حذف ریشه

فناوری شکل دهی ریشه جوش دو طرفه به فرآیند کامل استفاده از روش های جوش دو طرفه (مانند جوش زیر آب، جوش محافظ گاز CO2 و غیره)، پس از اتمام جوشکاری درز جوش جلویی، از طریق روش های مکانیکی یا حرارتی برای حذف غیر ذوب، تخلخل، و پس از آن سرباره زدایی با گاز، از بین بردن غیر ذوب، سرباره زدایی با گاز، اشاره دارد. انجام جوشکاری پاکسازی ریشه پشتی هدف اصلی آن این است که اطمینان حاصل شود که درز جوش کاملاً نفوذ می کند و هیچ نقص داخلی ندارد و درجات کیفیت جوش (مانند درجه A، درجه B) مورد نیاز CCS را برآورده می کند. طبق ماده 2.2.4 از فصل 2 از قسمت 3 CCS 'مشخصات طبقه بندی کشتی های فولادی'، 'برای جوش های لب به لب سازه های مهم (مانند تیرهای بدنه، قاب های محکم، صفحات بیرونی جانبی و غیره) که بارهای ایستا یا دینامیکی را تحمل می کنند، زمانی که ضخامت ورق از ضخامت استاندارد دو طرفه بیشتر از ضخامت استاندارد یک طرفه باشد. جوشکاری یا جوشکاری با نفوذ کامل معادل جوش دوطرفه باید اتخاذ شود.' در میان آنها، 'شکل دهی ریشه ای' مرحله کلیدی برای دستیابی به 'نفوذ کامل' است و کیفیت آن مستقیماً بر ظرفیت باربری و مقاومت در برابر انتشار ترک تأثیر می گذارد.

II. الزامات فنی مشخصات CCS برای تمیز کردن ریشه جوش دو طرفه

CCS یک مشخصات سیستماتیک برای فناوری شکل‌دهی خلاصی ریشه جوش دوطرفه پیشنهاد کرده است که جنبه‌هایی مانند انتخاب مواد، طراحی اریب، فرآیند تمیز کردن، استانداردهای بازرسی و کنترل مجدد را پوشش می‌دهد. نکات کلیدی به شرح زیر است: 1. الزامات برای مواد و مواد جوش: فاصله دو طرفه ریشه جوش برای فولادهای ساختاری مشخص شده در مقررات CCS برای سازه کشتی (مانند AH32، DH36، EH36، و غیره، فولادهای با استحکام بالا) قابل اجرا است و باید برای فولادهای با استحکام بالا مطابقت داشته باشد. برای صفحات با ضخامت بیش از 30 میلی متر، بازرسی مجدد از آزمایش اولتراسونیک (UT) برای اطمینان از عدم وجود لایه لایه، آخال یا سایر نقص ها لازم است (ماده 3.2.1 'قوانین فولادی برای طبقه بندی کشتی ها').

1. گواهی مواد جوشکاری: مواد جوشکاری (میله‌های جوش، سیم‌های جوش، شار جوش) باید توسط محصولات CCS (مانند 'قوانین آزمایش برای تشخیص مواد جوشکاری کشتی') تایید شده باشند، و استحکام آنها باید با مواد پایه مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، هنگام جوشکاری فولاد EH36، میله های جوش قلیایی کم هیدروژن (مانند J507RH) یا سیم های جوشکاری قوس الکتریکی با چقرمگی بالا (مانند ER50-6) باید انتخاب شوند تا اطمینان حاصل شود که استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر ترک خوردگی فلز جوش کمتر از ماده پایه نیست.

2. طراحی شیار و شکل شیار قبل از عملیات: بر اساس ضخامت صفحه و موقعیت ساختاری، CCS استفاده از شیارهای X شکل یا دوتایی V شکل را توصیه می کند (شکل 1). برای جوشکاری دو طرفه، خطر همجوشی ناقص ریشه را می توان کاهش داد. زاویه شیار α معمولاً 60 درجه تا 70 درجه، شعاع فیله p ≤ 2 میلی متر (برای ضخامت صفحه ≤ 25 میلی متر) یا p ≤ 3 میلی متر (برای ضخامت صفحه > 25 میلی متر) و شکاف ریشه b ≤ 2 میلی متر است (بر اساس 'شیارهای جوشکاری برای ساختار کشتی').

الزامات پیش پردازش: قبل از جوشکاری، شیار و ناحیه 20 میلی متری در هر دو طرف باید تمیز شوند تا ناخالصی هایی مانند روغن، زنگ زدگی و رسوب اکسید حذف شوند (ماده 5.2.1 'تست تایید فرآیند جوشکاری کشتی'). برای فولاد با استحکام بالا (مانند EH36)، پیش گرم کردن شعله (با دمای پیش گرمایش ≥ 100 ℃) برای کاهش سرعت خنک کننده درز جوش و جلوگیری از ترک های سرد مورد نیاز است.

3. فرآیند تمیز کردن ریشه و مشخصات عملیاتی روش تمیز کردن ریشه: روش‌های مجاز تمیز کردن ریشه توسط CCS شامل گود کردن قوس کربنی (CJP)، آسیاب کردن یا برش پلاسما است. استفاده از قوس کربنی روش ارجح است (به دلیل هزینه کم و راندمان بالا)، اما پارامترهای برش گاز باید به شدت کنترل شوند (جریان 180-250A، فشار هوای فشرده 0.5-0.6MPa) تا از تشکیل لایه های کربوره یا لکه های مسی (که بر کیفیت آبکاری بعدی تأثیر می گذارد) جلوگیری شود.

عمق و شکل خلاصی ریشه: پس از پاکسازی ریشه، سطح فلز باید با درخشندگی فلزی در معرض دید قرار گیرد و هیچ گونه نقصی مانند همجوشی ناقص یا ورود سرباره در ریشه وجود نداشته باشد. شعاع ریشه اریب r ≥ 2mm (برای مخروطی X شکل) یا r ≥ 1.5mm (برای مخروطی V شکل)، و لبه فیله p ≤ 1mm (طبق با GB/T 19868-2005). برای جوش‌هایی با ضخامت صفحه بیشتر از 30 میلی‌متر، توصیه می‌شود که پاکسازی ریشه در دو مرحله (در مرحله اول تا فاصله 2 تا 3 میلی‌متر از سطح پشتی و در مرحله دوم کاملاً پاکسازی شود) انجام شود تا اطمینان حاصل شود که جوش پشتی به‌طور هموار شکل می‌گیرد.

4. جوشکاری پشت در حین جوشکاری و عملیات پس از گرمایش: پس از تمیز کردن ریشه، جوشکاری پشت باید بلافاصله با استفاده از مواد و فرآیندهای جوشکاری مشابه در قسمت جلو انجام شود (به عنوان مثال، در جوشکاری زیر آب، جریان 180-220 آمپر، ولتاژ 28-32 ولت و سرعت 35-45 سانتی متر است). اطمینان حاصل کنید که ضخامت درز جوش دو طرفه یکنواخت است و هیچ گونه زیربری وجود ندارد (عمق زیر برش باید ≤ 0.5 میلی متر و طول باید ≤ 10٪ از طول کل درز جوش باشد).

پس از گرمایش و عایق کاری: برای فولادهای با استحکام بالا (مانند EH36) یا زمانی که دمای محیط کمتر از 5 درجه سانتیگراد است، پس از اتمام جوشکاری، عملیات پس از گرمایش (در دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد، با زمان عایق کاری 1 تا 2 ساعت) برای از بین بردن ترک خوردگی های هیدروژنی جوشکاری و جلوگیری از کاهش فشار هیدروژنی جوشکاری و جلوگیری از کاهش فشار هیدروژنی و جلوگیری از کاهش فشار CS مورد نیاز است. مشخصات طبقه بندی' 3.3.4).

5. بازرسی کیفیت و استانداردهای پذیرش - تست غیر مخرب (NDT): آزمایش رادیوگرافی 100% (RT) باید برای درزهای جوش جوش دو طرفه انجام شود. RT باید مطابق با GB/T 3323-2005 'تست رادیوگرافی اتصالات جوش داده شده در جوشکاری همجوشی فلزی' انجام شود، و در سطح B واجد شرایط در نظر گرفته می شود (با درجه نقص که از سطح II تجاوز نمی کند). (UT را نیز می توان انجام داد، اما من اطلاعات زیادی در مورد آن ندارم. قطعاً در صورت داشتن زمان در مورد نحوه انجام بازرسی UT بیشتر مطالعه خواهم کرد.)

بازرسی ظاهری: سطح درز جوش باید صاف و بدون درز، بدون ترک، منافذ یا آخال‌های سرباره باشد. ارتفاع اضافی باید 0 تا 3 میلی متر (برای شیار X شکل) یا 0 تا 4 میلی متر (برای شیار V شکل) باشد. در مقایسه با شیار، عرض نباید بیش از 2 میلی متر در هر طرف افزایش یابد (پیوست 1 'کد طبقه بندی کشتی های فولادی').

6. نکات کلیدی برای کنترل کیفیت و مسائل رایجی که باید از آنها اجتناب کنید: تمیز کردن ناکافی ریشه: این ممکن است منجر به همجوشی ناقص در ریشه شود. لازم است عمق تمیز کردن را از طریق بازرسی مجدد UT (≥ 80٪ ضخامت صفحه) تأیید کنید و با استفاده از سنج های مخصوص (مانند شیار سنج) شکل را بررسی کنید.

ترک های ناشی از هیدروژن: هنگام جوشکاری فولاد با استحکام بالا، برای جلوگیری از ترک های سرد، باید دمای پیش گرم (≥100℃) و دمای بین لایه (≤250℃) را به شدت کنترل کرد.

کنترل مجدد کار: اگر در حین بازرسی عیوب تشخیص داده شد، کار مجدد باید مطابق با الزامات CCS 'تست صلاحیت فرآیند جوشکاری برای کشتی ها' انجام شود (تعداد دفعات کار مجدد برای همان منطقه نباید بیش از 2 بار باشد). پس از کار مجدد، آزمایشات UT/RT باید دوباره انجام شود.

نتیجه گیری

مشخصات فنی تعیین شده توسط انجمن طبقه بندی چین برای فرآیند شکل دهی ریشه جوش دو طرفه 'محدودیت های سخت' برای کیفیت ساخت کشتی است. از طریق تطبیق مواد، بهینه سازی شیار، کنترل فرآیند پاکسازی ریشه و بازرسی های دقیق، می توان به طور موثر از نفوذ کامل درز جوش اطمینان حاصل کرد و در نتیجه ایمنی و قابلیت اطمینان ساختار کشتی را افزایش داد.