(5)焊接裂纹:焊接裂纹又分为冷裂纹和热裂纹。焊接完成后冷却到低温或室温时产生的裂纹或焊接完成后经过较长时间后产生的裂纹为冷裂纹。焊道热影响区的低塑形组织承受不了冷却时的体积变化及组织转变产生的应力而开裂,与焊条或焊材的含磷量有关。焊缝成型后的冷却结晶过程中产生的裂纹为热裂纹。热裂纹的位置多产生在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处,呈纵向或横向辐射状。与焊条或母材的的含硫量有关。
1.2.3船舶焊接的发展趋势
我国造船水平正向世界超一线水平迈进,同时由于焊接与船舶制造间紧密的联系,船舶焊接技术也在飞速迅猛发展中。船舶焊接技术在要求满足质量的基础上同时也更追求技术创新、资源节约、环境保护[4]。要实现船舶焊接技术的良好的发展需要坚持下面几个方针:
(1)坚持区域模块化建造技术的方针,为了形成流程再造的新型焊接生产线,要舍弃靠焊工人人数以及大量半自动二氧化碳焊接设备的传统手工焊接模式;
(2)坚持焊接管理精确化的方针,要确保焊接成本、质量、工时、效率的精确性,推广焊接生产精细化的设计与管理;
(3)坚持科研领先的方针,走产学研相结合的路。经过30年的高效焊接技术推广,我国的船舶焊接技术更加追求节能高效。现如今我国造船业使用的是世界最先进的焊接工艺,但是在一些关键成套焊接设备和新型焊接材料仍然受制于国外,材料和能源消耗方面仍高于韩国、日本[2];
1.3金属粉芯焊丝
1.3.1金属粉芯焊丝的发展
1997年新型金属粉芯焊丝问世。与药芯焊丝相比,无论是在提高焊接效率,增进焊缝性能质量方面,还是在降低烟尘,减少飞溅等改善工作环境方面这种金属粉芯焊丝都表现得更好,所以金属粉芯焊丝电弧焊很快占据高端制造行业的重要地位。
从金属粉芯焊丝出现开始,金属粉芯焊丝电弧焊就一直在迅猛发展。这种焊丝的品种不断增加,产量快速增长,应用范围以前所未有的速度扩大。据资料,金属粉芯焊丝电弧焊的应用比率在某些发达国家已超过30%,一跃而成为最主要的焊接方法之一[5]。毋庸置疑,金属粉芯焊丝电弧焊具有其他弧焊方法无可比拟的优越性,必将在许多焊接工程领域逐步取代焊条电弧焊和实心焊丝GMAW而占据主导地位。不过目前金属粉芯焊丝在船舶结构的焊接上应用并不多。
1.3.2金属粉芯焊丝的特点
气体保护金属粉芯焊丝电弧焊早在上世纪90年代末开始工业性应用,但其优越性一直未被发掘和重视。近年来,金属粉芯焊丝的真面目才被业内人士逐渐所认识,特别是在低合金高强度钢、铬镍奥氏体不锈钢和镍基合金的焊接中,金属粉芯焊丝的表现尤为突出[6]。2012年美国AWS制定了A5.36/A5.36M《碳钢和低合金钢药芯焊丝及金属粉芯焊丝标准》,确立了金属粉芯焊丝应有的地位。同时,世界各地焊材开发商都在积极研制新型金属粉芯焊丝,为推广应用金属粉芯焊丝电弧焊奠定了坚实的物质基础[5]。
金属粉芯焊丝与实芯焊丝相比有如下几个优点:
(1)熔敷率高。由于金属粉芯焊丝的导电截面积比实心焊丝的要小很多,焊接电流绝大部分通过包壳传递,所以电流密度有显著的提高,加速了焊丝的熔化。又因其药芯95%以上是铁粉或铁合金粉,使熔敷率明显增大;
(2)焊接速度快。金属粉芯焊丝与实心焊丝或药芯焊丝相比,可以在保证焊缝成型的基础上达到更高的焊接速度。以相同焊接电流焊接时,金属粉芯焊丝电弧焊焊接速度比实心焊丝高30%;