[0001] 本发明涉及焊接技术领域，涉及适合用于船舶和海工平台上的特殊防滑结构T型焊接接头的焊接工艺方法，具体涉及一种适用于高强度耐磨钢‑船体钢T型接头的焊接工艺
方法。

[0002] 随着我国海洋资源开发利用的日渐成熟，船舶、海洋平台等海洋工程装备应用得越来越多，在甲板或运输通道上的机械通常包含了轮式车辆，履带车辆等，这些机械的移动
过程中与结构产生冲击、摩擦、磕碰等，为了保障机械的安全性和甲板/通道的可靠性，其甲
板或辅助运输通道表面的防滑、耐磨性逐渐成为关注的焦点。在船舶、海工平台上主要采用
了防滑涂料或涂层的方式，常见的有，聚氨酯防滑涂层、树脂基环氧防滑涂层、聚脲防护涂
层、激光熔覆金属基涂层、电弧喷涂氧化涂层等，这些防护涂层等。这些防护措施的增加有
助于提高一些结构的表面摩擦力，提高了结构的防滑性。但都属于平面结构涂层，对于一些
特定场合，比如重载履带机械、有坡度的通道、快速通行的场合，适用性有限。

[0003] 耐磨钢是一种高强度、高硬度的钢材，高强高硬特性使得该材料能够承受极高的碰撞和碾压作用。因此，工程中有采用在船用甲板或通道板上焊接高强度的耐磨钢条，形成
一种防滑结构，如图1所示。耐磨钢具有高强度、高硬度和优异的抗撞耐磨性，和甲板通过焊
接后，形成的结构可大大提高结构的防滑和耐磨性。该种结构能够承受重型履带机械的多
次往复式通过，特别是在斜坡上通过时，不打滑，可极大提高结构的可靠使用性以及装备行
驶的安全性。如图1所示，该结构的焊缝是采用是角焊缝型式，整体呈T型，焊缝质量的可靠
性对结构的可靠性的以及装备行驶的安全性至关重要。

[0004] 耐磨钢是一种工程机械结构钢，抗拉强度一般超过1000MPa，含碳量高，焊接性稍差，在焊接过程中极易产生裂纹，在一般的结构中，焊缝质量要求不是很高的情况下，常规
焊接的焊缝满足使用要求。但对于重要的结构，如船用耐磨防滑结构，如焊缝有缺陷，质量
差，则对结构的可靠性和装备运行的安全性有重要隐患，则必须要求有无缺陷、质量可靠的
焊缝接头。耐磨钢和船体钢的焊接属于异种焊接接头型式，焊接需考虑两种材料的焊接相
容性，焊缝强度需要匹配母材的强度等级。为了能够获得满足使用要求，获得可靠的焊接接
头，本文经过试验，提出了一种适合于高强度耐磨钢和船体钢T型接头角焊缝的焊接工艺方
法。

[0027] 为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。

[0028] 需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅
为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为
对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能
理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

[0029] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连
接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本
领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0030] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0031] 由于高强度耐磨钢的含碳量较高，在焊接时材料受到热影响区的影响，易产生焊接残余应力，结合高碳含量的影响，使得焊接接头容易出现裂纹，从而导致高强度耐磨钢的
焊接性通常较差，焊接时可能会导致焊接接头产生较大的变形，影响焊接接头的尺寸和形
状。高强度耐磨钢和船体钢等其他材料进行异种焊接接头型式焊接时，需要考虑两种材料
的强度匹配和焊接相容性问题，以确保焊接接头的整体强度达到要求。

[0032] 本申请针对高强度耐磨钢和船体钢板组成的耐磨防滑结构，结合实际的工程需要，提出了一种高强度的耐磨钢和船体钢T型焊接接头的焊接方法，包括如下步骤：

[0033] S1：安装T型接头，其中，船体钢CCSB作为腹板，高强度耐磨钢作为翼板；

[0034] S2：表面处理，对待焊接区域进行机械打磨，去除母材表面的氧化皮和污渍；

[0035] S3：采用两道焊缝的型式进行焊接，先进行打底焊缝，然后再进行盖面焊缝的焊接，其中打底焊缝采用钨极氩弧焊的方式，填充材料选择纯镍焊丝，盖面焊缝采用药芯碳钢
焊丝；

[0036] S4：焊接完成后，对焊缝表面保温，使焊缝缓慢冷却至室温。

[0037] 本申请公开的高强度的耐磨钢和船体钢T型焊接接头的焊接方法，针对船体钢1与高强度耐磨钢2的角焊缝3的焊接型式中，耐磨钢和碳钢组成的焊缝容易出现根部裂纹的问
题，通过采用两道焊缝焊接的方式，在内层的第一道打底焊缝4采用钨极氩弧焊的方式，且
填充材料选择纯镍焊丝，将镍填充金属作为填充材料，使其与耐磨钢和船体钢有良好的冶
金相容性，能够在焊接过程中与它们形成良好的冶金结合，提高焊接接头的强度和稳定性，
同时，纯镍焊丝作为填充材料具有良好的延展性，能够减少甚至避免焊缝根部的裂纹，提高
焊接接头的质量和可靠性，此外，采用镍填充金属的方法，焊前无需预热即可获得无裂纹的
焊缝，简化了焊接工艺，提高了工作效率，而在外层第二道盖面焊缝5中采用药芯碳钢焊丝，
其熔覆金属的强度高于船体钢的抗拉强度，确保焊接接头的强度不低于母材，最后对焊缝
表面进行保温处理，使焊缝缓慢冷却至室温，有助于减少焊接残余应力，提高焊接接头的稳
定性和耐久性。

[0038] 本申请公开的高强度的耐磨钢和船体钢T型焊接接头的焊接方法，通过选择合适的填充材料和工艺参数，有效解决了高强度耐磨钢与船体钢焊接时可能出现的裂纹和强度
匹配等问题，提高了焊接接头的质量和可靠性，确保了耐磨防滑结构的稳定性和耐久性。

[0039] 作为本申请的示例，所述高强度耐磨钢为NM400或者NM500，所述船体钢的厚度为M，所述高强度耐磨钢的厚度为N，M＜N。作为本申请的示例，M的取值范围为3mm～15mm，N的
取值范围为8mm～20mm。

[0040] 该设置将高强度耐磨钢的厚度应大于船体钢的厚度，确保在耐磨防滑结构中，高强度耐磨钢的耐磨性能更强，能够更好地承受磨损和冲击，同时有利于形成耐磨防滑结构
的设计和焊接工艺的制定。

[0041] 作为本申请的示例，在步骤S3中，在打底焊缝焊接完成后，在道间温度高于100℃以上，即进行盖面焊缝的焊接。在该设置中，将盖面焊缝的焊接顺序与打底焊缝的完成情况
及道间温度挂钩，避免在较低的温度下进行焊接时影响焊接质量，同时，在较高的温度下进
行盖面焊缝的焊接，有助于确保焊接过程中材料的熔融和流动性，减少焊缝区域的热变形，
从而有助于保持焊接接头的尺寸和形状稳定，减少后续的修复工作，提高焊缝的质量和强
度。

[0042] 作为本申请的示例，在步骤S3中的打底焊缝焊接时，填充焊丝采用直径1.8mm～2.8mm的SNi2061焊丝，采用钨级氩弧焊的方式，氩气流量14～22L/min，焊接电流650～
110A，焊接速度10～18cm/min。在采用钨极氩弧焊的方式进行打底焊缝焊接时，利用
SNi2061焊丝具有良好的焊接性能和耐腐蚀性，使其在高温环境下可靠焊接，采用钨极氩弧
焊的方式，可以提供稳定的电弧和焊接温度，有助于保证焊接接头的质量，设置适当的氩气
流量可以有效保护焊接电弧和焊接池，防止氧气和其他杂质的污染，确保焊接质量，根据焊
接材料的特性和焊接接头的要求，选择合适的焊接电流和焊接速度可以确保焊缝的充实度
和形态，避免焊接缺陷的产生。通过采用上述设置，实现较好的焊接效果，保证打底焊缝的
质量和稳定性，并提高生产效率。

[0043] 作为本申请的示例，在步骤S3中的盖面焊缝焊接时，采用CO2的焊接方式焊接。在盖面焊缝焊接时，采用熔化极CO2气体保护焊的焊接方式进行盖面焊缝的焊接，可以提高焊
接速度和生产效率，此外，CO2焊接具有较高的熔深和焊缝质量，能够在焊接过程中提供稳
定的焊接电弧和均匀的焊接温度分布，有助于保证焊缝的质量和强度，降低焊接成本，提高
整体经济效益。

[0044] 作为本申请的示例，在步骤S3中的盖面焊缝焊接时，打底焊缝焊接后且层间温度超过100℃时，采用直径1.2mm～1.6mm的T492T1‑1C1A药芯焊丝，采用熔化极CO2气体保护焊
的方式，电流140～180A，焊接速度35～55cm/min，CO2气体保护，气体流量16～28L/min。在
进行药芯碳钢焊丝进行盖面焊接时，利用T492T1‑1C1A药芯焊丝具有良好的焊接性能和耐
腐蚀，采用CO2气体保护焊的方式，保护焊接电弧和焊接池，提供良好的焊接环境，有助于确
保焊接接头的质量，通过设置适当的电流、焊接速度和气体流量，保证焊接过程中焊缝的充
实度和形态，避免焊接缺陷的产生，并提高焊接质量。通过采用这上述设置可以实现良好的
焊接效果，保证盖面焊缝的质量和稳定性，提高生产效率，并确保焊接接头的可靠性和耐久
性。

[0045] 作为本申请的示例，在步骤S4中采用保温棉对焊缝表面进行保温。

[0046] 本申请公开的高强度的耐磨钢和船体钢T型焊接接头的焊接方法，针对高强度耐磨钢和船体钢在形成防滑结构的T型焊接接头时存在焊缝质量较差、焊缝效率较低的问题，
创造性的采用梯度化焊接思维，采用镍金属打底，碳钢药芯焊丝盖面，节省了常规耐磨钢焊
接前的预热工序，使得焊接效率大大提高，从而获得无缺陷、质量可靠的焊缝接头，具有焊
缝质量可靠和焊接效率高的特点，满足实际应用要求。

[0047] 实施例

[0048] 本发明公开的高强度的耐磨钢和船体钢T型焊接接头的焊接方法，以10mm厚的耐磨钢NM500(翼板)焊接接至6mm厚的船体板CCSB(腹板)为例进行说明其焊接拉伸试验方法
和强度评价：

[0049] 1.焊接前，采用角向磨光机对角焊缝区域进行打磨，清除母材表面的氧化皮，锈等污渍，漏出金属光泽。

[0050] 2.将10mm厚的NM500钢和6mm的CCSB钢进行焊接成图2所示的T型接头，如图2所示；

[0051] 3.焊接打底焊缝，填充焊丝采用直径2.5mm的SNi2061焊丝，采用钨级氩弧焊的方式，氩气流量18～20L/min，焊接电流80～100A，焊接速度13～15cm/min。

[0052] 4.打底焊缝焊接后，即进行盖面焊缝的焊接，使得层间温度超过100℃焊接。采用直径1.2mm的T492T1‑1C1A药芯焊丝。采用熔化极气体保护焊的方式，电流150～170A，焊接
速度40～50cm/min，CO2气体保护，气体流量20～25L/min。

[0053] 5.焊接完成后，对盖面焊缝采用保温棉进行覆盖，使得焊缝缓慢冷却至室温。

[0054] 6.然后对焊缝表面的飞溅物进行清理，和焊缝表面外观检查，焊缝表面应无裂纹，未焊满等缺陷。并采用液体渗透方式进行焊缝表面无损检测，达到NB/T47013.5‑2015标准
规定的I级要求，为合格。

[0055] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。