
焊接材料作为船舶建造中的关键连接材料,其选择与应用直接决定了船舶结构的强度、密封性及耐久性。由于船舶运营环境极端复杂,常面临海水腐蚀、风浪冲击与交替荷载等苛刻条件,船用焊接材料必须符合极为严格的规范标准,并通过各国船级社的认可试验。
本文系统阐述船用焊接材料的分类特点、应用区分原则,以及国内外主要船级社的技术要求与管理规范,以期为船舶焊接工程的实际应用提供参考。
一、船用焊接材料的分类与特点
船用焊接材料可根据其形态、用途与力学性能划分为多种类别,每种类型具备独特的应用场景和性能特征。依据中国船级社(CCS)标准,结构钢焊接材料主要按屈服强度与缺口冲击韧性进行分类,共分为9个等级,且每一等级根据冲击韧性可进一步细分。高强度焊接材料以字母“Y”标识,若屈服强度高于400 N/mm²,则在“Y”后标注数字40至69;含镍低合金钢焊接材料则按镍含量划分为0.5Ni、1.5Ni、3.5Ni、5Ni和9Ni五个级别。
二、焊接材料的区分与选用原则
1. 基于钢种强度的选用原则
焊接材料的选用需遵循等强度匹配原则,即其强度等级应与母材强度相匹配。根据实际工程规范,一般强度船体结构钢(如A、B、D、E级)可选用1–4级焊接材料,例如CJ422焊条、WH50-6实芯焊丝等;而高强度船体结构钢(如AH32、DH32、EH32、FH32、AH36、DH36、EH36、FH36等)则须采用带“Y”标识的专用焊材,如3Y、4Y级焊丝和焊条。对主船体环缝、舷侧外板等关键部位,需选用更高等级的焊接材料(如3Y40、4Y40),以确保结构可靠性。
2. 基于韧性要求的选用原则
船舶在不同航行环境下对材料韧性有特定要求,尤其低温韧性成为选材的关键考量。冰区航行船舶的船体外板端接缝和边接缝须采用低氢型焊条(如J507),以保证低温条件下的抗裂性与韧性。同时,冰区加强级船舶的冰刀区域内所有立对接缝及相关角焊缝禁止采用立向下行焊工艺,以避免焊缝韧性下降。
3. 基于焊接方法与位置的区分原则
不同焊接方法对材料有明确要求。例如,一般强度钢拼板埋弧自动双面焊常采用H08A焊丝配SHJ431焊剂,而高强度钢拼板则需选用H10Mn2焊丝与HJ101焊剂。CO₂气体保护半自动焊广泛用于外板与构架对接及角焊位置,多采用E71T-1类药芯焊丝(如DW-100、MX-200)。
4. 基于结构部位的区分原则
船舶不同结构部位因受力特性与重要性差异,对焊接材料有特殊要求:
船体总组立环形对接缝与纵桁对接:须采用低氢型焊条;
主辅机座、桅杆、吊货杆等高载荷舾装件:应选用高韧性低氢焊条;
首尾框架等高刚度构件及其与外板、骨架的连接缝:需采用特殊焊材;
平面分段流水线中的板材对接:可选用FCB三丝埋弧自动单面焊等高效率焊接方法。
5. 船级社对焊接材料的认可与管理要求
各国船级社对船用焊接材料实施严格认可制度,材料须经试验认证后方可用于船舶建造。国际主要船级社包括美国ABS、英国LR、日本NK等,中国船级社(CCS)则为国内主导认证机构。
各船级社规范虽存在差异,但普遍要求进行熔敷金属试验与对接接头试验,以验证力学性能、化学成分及金属组织是否符合标准。
三、结语
船用焊接材料的选用是一项系统工程,需综合考量钢种强度、韧性要求、焊接方法及结构部位等多重因素,遵循等强度匹配、低温韧性保障与工艺适应性原则。不同强度级别的钢种应选用相应级别的焊接材料,对高强度钢和特殊位置焊接,更须严格依据规范选用专用焊材,以确保船舶结构的安全与可靠。
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