铝合金系留轨道装焊工艺应用

梁斌+陈红亮

摘 要：铝合金系留轨道材质和结构都比较特殊， 自身结构为封闭箱形梁。系留轨道安装在主甲板上，截面结构板厚度变化大，焊接质量要求高。本文结合材质和现场施工状况，制定相应施工工艺，并对焊缝进行性能分析，以控制现场装焊质量，完成系留轨道装焊。

关键词：系留轨道；工艺孔；反变形

中图分类号：671.8 文献标识码：A

Abstract： The material and structure of aluminum tethered track is unique and the structure is of a closed box beam. The tethered track is installed in main deck， there is a large variation of section structure and board thickness and the high quality of welding is required. In this paper， considering material and the condition of site construction， suitable welding technology is adopted and the performance of weld bead is analyzed to control the quality of site welding and to complete the fabrication of tethered track.

Key words： Tethered track； Technological hole； Anti-deformation

1 系留轨道结构

系留轨道为封闭箱形结构（见图1），上端面是受力结构面，中间开有系留穴孔安装系留装置，上端面承受装载车辆绳索拉力，截面板厚有较大变化，伸出两侧板，与甲板结构焊接固定；箱体侧板、底板与船体内部结构连接，承受总体受力。

系留轨道材质采用6082（Al-Mg-Si）铝合金，属于可热处理强化的铝合金，具有适度的中等强度和良好的焊接性及耐腐蚀性。在焊接过程中，如果工艺控制不严格，接头会出现气孔、裂纹、夹渣等焊接缺陷，影响使用性能。

2 系留轨道装配工艺

2.1 安装要求

系留轨道材料订购为单件供货，单件长6 m，上下端面经过粗加工以保证平面度。材料到施工单位后要按照分段长度进行拼装，拼焊后不允许有折弯和扭曲变形，整件轨道中心线偏差小于1 mm。

2.2 施工场地和胎架设置

按照系留轨道拼装要求，在专用施工场地进行施工，制作专用系留轨道拼装胎架或平台，固定系留轨道，对准轨道中心线调整水平度。轨道正面焊接工作完成后，还需要辅助翻身完成反面焊缝焊接工作。

2.3 工艺孔设置

系留轨道为封闭箱型结构，要保证内部焊缝的质量，必须预先设置工艺孔。系留轨道顶板为工作面，不宜有过多的开孔，因此应在底板设置工艺孔，结合箱体尺寸制定工艺孔大小，以使箱体内所有焊缝都能方便处理和焊接到位。系留轨道工艺孔形式见图2。

2.4 反变形

船体分段划分原则为单个分段长度在10～15 m，系留轨道要2～3件焊至所需长度。铝合金焊接变形大，系留轨道构件焊缝为不对称中性轴分布，焊接后在接头处产生中间上拱的折角变形，因此通过预放反变形来控制最终的平直度。系留轨道反变形形式见图3，预放反变形值见表1。

3 系留轨道焊接

3.1 焊接方式

顶板焊缝采用手工TIG焊深熔焊打底、MIG焊填充盖面的焊接方式；中间腹板采用MIG手工陶瓷衬垫焊单面焊双面成型的工艺方式；底板焊缝采用手工TIG焊深熔焊打底，MIG焊填充盖面的焊接方式。系留轨道焊接方式见图4。

3.2 坡口形式和参数

（1）深熔焊焊接坡口形式见图5，焊接参数见表3。

（2）陶瓷襯垫焊坡口形式见图6，焊接参数见表4。

3.3 焊接顺序

系留轨道截面不对称，首先焊接两侧板的立对接缝，两侧板焊缝基本对称于截面中性轴，不产生拱曲变形，两名焊工同时焊接，控制立面方向的绕度变形；焊接顶板焊缝，顶板板厚最大达18 mm，打底和填充工需多层多道焊，焊后产生严重的拱度变形，是变形控制的关键；最后封回工艺孔盖板，焊接封板3焊缝，3为角接焊缝，变形量小于对接缝。系留轨道焊接顺序见图7。

3.4 焊接质量及工艺性能测试

系留轨道焊接后，对顶板和侧板焊缝进行x光射线拍片检验，平定等级为II级，满足拍片平定要求。现场焊接系留轨道见图8、图9。

6082铝合金焊接选用相匹配的5183焊材，5183材料强度高于6082。在焊接现场制作两组试样进行力学性能测评。表5、表6为现场试件焊接接头拉伸和冷弯的力学性能， 6082铝合金焊接接头拉伸断裂处在热影响区，抗拉强度值为222 MPa、223 MPa，硬度测试值见图10所示。接头冷弯试验弯轴直径为6 t、弯曲角180°，正弯和反弯合格，未出现裂纹。

断裂发生在热影响区，裂纹首先在塑性差的地方产生并扩展，属于塑性断裂。焊缝完好，说明焊缝强度满足技术标准。

6082铝合金接头区域显微硬度以焊缝中心为对称轴呈近似对称分布，焊缝中心硬度较低为85～95HV，远离焊缝中心硬度逐渐增加，但在距焊缝中心约10 mm的热影响区硬度降至最低为72HV，再往两端硬度逐步增加，恢复到母材的原始状态值。硬度曲线说明6082铝合金焊存在一个软化区域，与其焊接过程组织结构变化有关。板材设计厚度满足了使用要求，6082铝合金软化区域不需要进行其它强化措施。

4 结论

通过开工艺孔预防适当的反变形，制定合理的施工工艺，装焊精度符合技术要求。现场试样机械性能良好，说明系留轨道焊接性能良好，符合设计要求。