【摘 要】
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随着海上运输业的蓬勃发展,船舶制造向着大型化、重型化的趋势发展,这对海洋工业用钢提出了更高的要求,大尺寸、高强度以及高低温韧性船板钢的出现,对大线能量焊接技术提出了严峻的挑战。随着焊接热输入的增加,焊接热影响区（CGHAZ）在高温停留时间过长,冷却速度过慢,极易形成粗大的多边形铁素体以及韧性较差的魏氏组织。热循环曲线可以展示粗晶热影响区在焊接过程中的温度变化,但目前关于粗晶热影响区热循环曲线的制定
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随着海上运输业的蓬勃发展,船舶制造向着大型化、重型化的趋势发展,这对海洋工业用钢提出了更高的要求,大尺寸、高强度以及高低温韧性船板钢的出现,对大线能量焊接技术提出了严峻的挑战。随着焊接热输入的增加,焊接热影响区（CGHAZ）在高温停留时间过长,冷却速度过慢,极易形成粗大的多边形铁素体以及韧性较差的魏氏组织。热循环曲线可以展示粗晶热影响区在焊接过程中的温度变化,但目前关于粗晶热影响区热循环曲线的制定方案却各有不同,尤其对于厚板、乃至特厚板钢,由于需要一道、甚至多道次焊接,热循环曲线的制定就更为艰难。本文对不同厚度的船板钢采用ANSYS软件进行气电立焊温度场有限元模拟,主要结论如下:（1）通过ANSYS软件对120 mm厚船板钢粗晶热影响区焊接温度场进行有限元模拟,在有限元模拟过程中通过引入潜热以及随温度变化的对流换热系数,使有限元模拟更符合实际焊接过程,依据有限元模拟所得到的热循环曲线来制定热模拟实验方案,将热模拟实验试样与实际焊接接头二者的组织与低温冲击功相对比,证明有限元模拟的合理性。（2）120 mm厚船板钢粗晶热影响区焊接温度场表明,沿钢板焊接方向,焊接起始位置与焊接结束位置峰值温度更高,冷却速度更慢;焊接中间平稳阶段峰值温度保持1350℃,冷却速度保持一致,熔合线与坡口相对位置保持稳定。距熔合线位置越远,峰值温度越低,冷却速度保持一致,低温冲击韧性依次升高。沿厚度方向粗晶热影响区峰值温度保持一致,但焊接接头表面在1350℃～850℃温度区间平均冷却速度更慢。（3）将120 mm厚AH36焊接接头上坡口气电立焊,下坡口多层多道次埋弧焊优化为双道次气电立焊,焊接接头的低温冲击功依旧满足船舶及海洋低温韧性钢的标准（GB/T 37602-2019）,焊接效率大幅提高。（4）针对36 mm厚EH36船板钢单道次气电立焊有限元模拟,通过不同热输入下焊接接头熔合线与焊缝坡口的相对位置,从而确定其最小热输入;按照该有限元温度场模拟模型,确定25 mm、42 mm、60 mm和80 mm各典型厚度船板钢最小热输入,得到相应热输入下的热循环曲线,对不同厚度船板钢单道次气电立焊热输入的确定提供理论指导。
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