Dalam bidang pembinaan kapal, kualiti sambungan kimpalan plat tebal secara langsung mempengaruhi keselamatan, ketahanan dan rintangan keletihan struktur kapal. Teknologi pembersihan dan pembentukan akar kimpalan dua muka, sebagai proses teras untuk kimpalan plat tebal (seperti pemasangan besar bahagian kapal, geladak yang kuat, dan sekat atas sisi di bahagian utama), memastikan penembusan penuh pada jahitan kimpalan dan ketiadaan kecacatan dalaman dengan melakukan kimpalan dua muka dan menghapuskan kecacatan akar secara menyeluruh. Ini adalah salah satu keperluan wajib untuk kualiti kimpalan kapal yang ditetapkan oleh Persatuan Klasifikasi Cina (CCS). Artikel ini secara sistematik menganalisis keperluan spesifikasi, proses perkara utama dan aplikasi kejuruteraan bagi teknologi pembersihan dan pembentukan akar kimpalan dua muka, digabungkan dengan piawaian seperti 'Peraturan Pengelasan Kapal Pedagang Keluli' (2021), 'Ujian Kimpalan untuk Kapal' dan 'Bejana Tekanan Atmosfera Dikimpal Keluli' (NB/T5).

I. Intipati Teknikal dan Kedudukan Normatif Kimpalan Dua Muka untuk Penyingkiran Akar

Teknologi pembentuk pembersihan akar kimpalan dua belah merujuk kepada proses lengkap menggunakan kaedah kimpalan dua muka (seperti kimpalan arka terendam, kimpalan terlindung gas CO₂, dll.), selepas melengkapkan kimpalan jahitan kimpalan hadapan, melalui kaedah mekanikal atau terma untuk menghilangkan kecacatan tidak lebur, sanga, dan keliangan gas pada bahagian belakang, keliangan akar, dan kemudiannya kami melakukan pengelasan pada kelim akar. mengimpal. Objektif terasnya adalah untuk memastikan jahitan kimpalan ditembusi sepenuhnya dan tidak mempunyai kecacatan dalaman, memenuhi gred kualiti kimpalan (seperti gred A, gred B) yang diperlukan oleh CCS. Menurut Artikel 2.2.4 Bab 2 Bahagian 3 'Spesifikasi Klasifikasi Kapal Keluli' CCS, 'Untuk kimpalan punggung bagi struktur kritikal (seperti rasuk badan kapal, rangka kuat, plat luar sisi, dsb.) yang menanggung beban statik atau dinamik, apabila ketebalan plat melebihi ketebalan kimpalan kimpalan satu sisi atau kimpalan dua kali ganda yang berkesan. bersamaan dengan kimpalan dua belah harus diguna pakai.' Antaranya, 'pembentuk pembersihan akar' ialah langkah utama untuk mencapai 'penembusan penuh', dan kualitinya secara langsung mempengaruhi kapasiti galas dan rintangan penyebaran retak jahitan kimpalan.

II. Keperluan Teknikal Spesifikasi CCS untuk Pembersihan Akar Kimpalan Dua Muka

CCS telah mencadangkan spesifikasi sistematik untuk teknologi pembentuk kelegaan akar kimpalan dua muka, meliputi aspek seperti pemilihan bahan, reka bentuk serong, proses pembersihan, piawaian pemeriksaan dan kawalan kerja semula. Perkara-perkara utama adalah seperti berikut: 1. Keperluan untuk bahan dan bahan kimpalan: Kelegaan akar kimpalan dua sisi boleh digunakan pada keluli struktur yang dinyatakan dalam peraturan CCS untuk struktur kapal (seperti AH32, DH36, EH36, dsb., keluli berkekuatan tinggi), dan mesti memenuhi keperluan 'Structural Steel'. Untuk plat dengan ketebalan melebihi 30mm, pemeriksaan semula ujian ultrasonik (UT) diperlukan untuk memastikan tiada delaminasi, kemasukan atau kecacatan lain (Perkara 3.2.1 dari 'Peraturan Keluli untuk Pengelasan Kapal').

1. Pensijilan bahan kimpalan: Bahan kimpalan (rod kimpalan, wayar kimpalan, fluks kimpalan) mesti diluluskan oleh produk CCS (seperti 'Peraturan Ujian untuk Pengiktirafan Bahan Kimpalan Kapal'), dan kekuatannya mesti sepadan dengan bahan asas. Sebagai contoh, apabila mengimpal keluli EH36, rod kimpalan beralkali hidrogen rendah (seperti J507RH) atau wayar kimpalan arka tenggelam berkeliaran tinggi (seperti ER50-6) hendaklah dipilih untuk memastikan kekuatan, keliatan dan rintangan retak logam kimpalan tidak lebih rendah daripada bahan asas.

2. Reka bentuk alur dan bentuk alur pra-rawatan: Berdasarkan ketebalan plat dan kedudukan struktur, CCS mengesyorkan menggunakan alur berbentuk X atau berganda berbentuk V (Rajah 1). Untuk kimpalan dua muka, risiko gabungan akar yang tidak lengkap dapat dikurangkan. Sudut alur α biasanya 60° hingga 70°, jejari fillet p ≤ 2mm (untuk ketebalan plat ≤ 25mm) atau p ≤ 3mm (untuk ketebalan plat > 25mm), dan jurang akar b ≤ 2mm (mengikut 'Alur Kimpalan' untuk Struktur Kapal).

Keperluan prapemprosesan: Sebelum mengimpal, alur dan kawasan 20mm pada kedua-dua belah perlu dibersihkan untuk menghilangkan kekotoran seperti minyak, karat dan skala oksida (Perkara 5.2.1 'Ujian Kelulusan Proses Kimpalan Kapal'); untuk keluli berkekuatan tinggi (seperti EH36), pemanasan awal nyalaan (dengan suhu pemanasan awal ≥ 100 ℃) diperlukan untuk mengurangkan kelajuan penyejukan jahitan kimpalan dan mengelakkan keretakan sejuk.

3. Proses Pembersihan Akar dan Spesifikasi Operasi Kaedah pembersihan akar: Kaedah pembersihan akar yang dibenarkan oleh CCS termasuk pencungkil arka karbon (CJP), pengilangan atau pemotongan plasma. Mencungkil arka karbon adalah kaedah pilihan (kerana kos rendah dan kecekapan tinggi), tetapi parameter pemotongan gas mesti dikawal ketat (180-250A semasa, tekanan udara termampat 0.5-0.6MPa) untuk mengelakkan pembentukan lapisan karburisasi atau bintik tembaga (yang menjejaskan kualiti kimpalan seterusnya).

Kedalaman dan bentuk kelegaan akar: Selepas kelegaan akar, permukaan logam hendaklah didedahkan dengan kilauan logam, dan tidak boleh ada kecacatan seperti gabungan tidak lengkap atau kemasukan sanga pada akar; jejari akar serong r ≥ 2mm (untuk serong berbentuk X) atau r ≥ 1.5mm (untuk serong berbentuk V), dan tepi fillet p ≤ 1mm (mengikut GB/T 19868-2005). Untuk kimpalan dengan ketebalan plat lebih daripada 30mm, disyorkan untuk melakukan pelepasan akar dalam dua peringkat (jelas hingga 2-3mm dari permukaan belakang pada peringkat pertama, dan benar-benar jelas pada peringkat kedua) untuk memastikan kimpalan belakang terbentuk dengan lancar.

4. Kimpalan bahagian belakang semasa kimpalan dan rawatan selepas pemanasan: Selepas pembersihan akar, kimpalan bahagian belakang mesti dilakukan dengan segera menggunakan bahan dan proses kimpalan yang sama seperti bahagian hadapan (contohnya, dalam kimpalan arka terendam, arus ialah 180-220A, voltan ialah 28-32V, dan kelajuan adalah 35-45cm/min). Pastikan ketebalan jahitan kimpalan dua belah adalah seragam dan tiada potongan bawah (kedalaman undercut hendaklah ≤ 0.5mm dan panjang hendaklah ≤ 10% daripada jumlah panjang jahitan kimpalan).

Selepas pemanasan dan penebat: Untuk keluli berkekuatan tinggi (seperti EH36) atau apabila suhu ambien kurang daripada 5 ℃, selepas kimpalan selesai, rawatan selepas pemanasan (pada suhu 200~300 ℃, dengan masa penebat 1~2 jam) diperlukan untuk menghapuskan tekanan baki kimpalan dan mencegah keretakan Klasifikasi CCS yang disebabkan oleh hidrogen. 3.3.4).

5. Piawaian Pemeriksaan dan Penerimaan Kualiti - Ujian Tanpa Musnah (NDT): 100% ujian radiografi (RT) mesti dijalankan untuk jahitan kimpalan kimpalan dua muka. RT hendaklah dijalankan mengikut GB/T 3323-2005 'Ujian Radiografi Sambungan Dikimpal dalam Kimpalan Gabungan Logam', dan ia dianggap layak di peringkat B (dengan gred kecacatan tidak melebihi tahap II). (UT juga boleh dilakukan, tetapi saya tidak mempunyai banyak pengetahuan mengenainya. Saya pasti akan mengkaji lebih lanjut tentang cara UT menjalankan pemeriksaan apabila saya mempunyai masa.)

Pemeriksaan rupa: Permukaan jahitan kimpalan hendaklah licin dan lancar, tanpa retak, liang, atau kemasukan sanga. Ketinggian lebihan hendaklah 0 hingga 3mm (untuk alur berbentuk X) atau 0 hingga 4mm (untuk alur berbentuk V). Lebar hendaklah ditingkatkan tidak lebih daripada 2mm pada setiap sisi berbanding dengan alur (Lampiran 1 'Kod Pengelasan Kapal Keluli').

6. Perkara utama untuk kawalan kualiti dan isu biasa yang perlu dielakkan: Pembersihan akar yang tidak mencukupi: Ini boleh mengakibatkan gabungan yang tidak lengkap pada akar. Ia adalah perlu untuk mengesahkan kedalaman pembersihan melalui pemeriksaan semula UT (≥ 80% daripada ketebalan plat) dan menyemak bentuk menggunakan tolok khas (seperti tolok alur).

Retak akibat hidrogen: Apabila mengimpal keluli berkekuatan tinggi, adalah perlu untuk mengawal ketat suhu prapemanasan (≥100 ℃) dan suhu interlayer (≤250 ℃) untuk mengelakkan keretakan sejuk.

Kawalan kerja semula: Jika kecacatan dikesan semasa pemeriksaan, kerja semula mesti dijalankan mengikut keperluan CCS 'Ujian Kelayakan Proses Kimpalan untuk Kapal' (bilangan masa kerja semula untuk kawasan yang sama tidak boleh melebihi 2 kali). Selepas kerja semula, ujian UT/RT mesti dijalankan semula.

Kesimpulan

Spesifikasi teknikal yang ditetapkan oleh Persatuan Pengkelasan China untuk proses pembentukan pembersihan akar kimpalan dua muka adalah 'kekangan keras' untuk kualiti pembinaan kapal. Melalui pemadanan bahan, pengoptimuman alur, kawalan proses pembersihan akar, dan pemeriksaan ketat, adalah mungkin untuk memastikan penembusan penuh jahitan kimpalan secara berkesan, dengan itu meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan struktur kapal.