CWAN 0039-2020船舶縱骨角焊縫機器人焊接工藝規(guī)范

ICS25.160.20

J33

團體標準

T/CWAN0039—2020

Vcbh更好的聽個人

GB/T13814—92

船舶縱骨角焊縫機器人焊接工藝規(guī)范

Specificationforweldingprocedureofshiplongitudinalfilletweldrobot

2020-08-17發(fā)布2020-09-01實施

中國焊接協(xié)會發(fā)布

T/CWAN0039—2020

船舶縱骨角焊縫機器人焊接工藝規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了船舶縱骨角焊縫機器人的術(shù)語和定義、一般要求、焊接設(shè)備、焊接材料及焊接工藝要

求、焊后檢測及安全防護等。

本文件適用于一般強度船體結(jié)構(gòu)鋼（A、B、D和E）、高強度船體結(jié)構(gòu)鋼（AH32、DH32、EH32、AH36、

DH36和EH36）的船舶縱骨角焊縫橫角焊位置的雙電極自動焊接。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB7727.4船舶通用術(shù)語船體結(jié)構(gòu)、強度和振動

GB/T2654焊接接頭硬度試驗方法（GB/T2654—2008，ISO9015—1:2001，IDT）

GB/T5117非合金鋼及細晶粒鋼焊條（GB/T5117—2012，ISO2560:2009，MOD）

GB/T6052工業(yè)液體二氧化碳

GB/T10045非合金鋼及細晶粒鋼藥芯焊絲（GB/T10045—2018，ISO17632:2015，MOD）

GB/T12924船舶工藝術(shù)語船體建造和安裝工藝

GB/T19418鋼的弧焊接頭缺陷質(zhì)量分級指南（GB/T19418—2003，ISO5817:1992,IDT）

GB/T34000中國造船質(zhì)量標準

CB/T3761船體結(jié)構(gòu)鋼焊縫修補技術(shù)要求

CB/T3802船體焊縫表面質(zhì)量檢驗要求

T/CWAN0007焊接術(shù)語焊接材料

T/CWAN0008焊接術(shù)語焊接基礎(chǔ)

3術(shù)語和定義

GB7727.4、GB/T12924、T/CWAN0007、T/CWAN0008界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

機器人Robot

由多關(guān)節(jié)或多軸（多自由度）機械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和傳感裝置構(gòu)成的一種仿人操作、

自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的光機電一體化焊接生產(chǎn)設(shè)備。

3.2

板架Grillage

列板與骨架單元構(gòu)成的整體。

3.3

自動焊AutomaticWelding

用自動焊接裝置完成全部操作的焊接方法。例如，采用數(shù)字程序控制系統(tǒng)、模擬控制系統(tǒng)、適應控

制系統(tǒng)或機器人系統(tǒng)使焊接過程全部自動進行的焊接。

3.4

電極Electrode

熔化焊時用以傳導電流，并使填充材料和母材熔化或本身也作為填充材料而熔化的金屬絲（焊絲、

焊條）、棒（石墨棒、鎢棒）、管、板等。電阻焊時指用以傳導電流和傳遞壓力的金屬極。

1

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3.5

車間底漆ShopPrimer

鋼材經(jīng)過表面除銹處理后噴涂的一層防銹漆。

4一般要求

4.1環(huán)境要求

4.1.1縱骨角焊縫機器人應建設(shè)在車間、廠房等非露天的環(huán)境中，避免縱骨角焊縫機器人遭受雨、雪等

惡劣天氣的損害，同時該環(huán)境應滿足板架焊接所必備的生產(chǎn)空間。

4.1.2施工場地應保持干凈、整潔，材料堆放整齊，施工過程中產(chǎn)生的余料、碎料和垃圾應及時進行清

理。

4.1.3焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度不宜大于90％。

4.1.4焊接環(huán)境溫度不宜低于0℃。

4.1.5焊接作業(yè)區(qū)最大風速不宜超過2m/s，如果風速超過上述范圍，應采取有效措施以保障焊接電弧區(qū)

域不受影響。

4.1.6放置保護氣體氣瓶的區(qū)域以及保護氣體輸送管路應避免靠近高溫熱源或被烈日曝曬，以免發(fā)生爆

炸事故。

4.2人員要求

4.2.1縱骨角焊縫機器人操作人員應經(jīng)過專業(yè)培訓，取得相應的操作資格證書。

4.2.2縱骨角焊縫機器人操作人員和設(shè)備維護人員應熟悉設(shè)備基本構(gòu)造和功能。

4.2.3縱骨角焊縫機器人操作人員施工前應熟悉相關(guān)工藝文件，施工過程應嚴格遵守工藝紀律，按照工

藝要求進行施工。

5焊接設(shè)備

5.1縱骨角焊縫機器人包含焊接門架、焊接臺車、跟蹤探測裝置、焊接電源、焊絲輸送系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、

焊槍冷卻水循環(huán)系統(tǒng)等，如表1所示。

表1縱骨角焊縫機器人組成

序號系統(tǒng)名稱主要功能

1焊接門架能夠為焊接作業(yè)提供足夠的場地空間

2焊接臺車能夠滿足焊槍運動的穩(wěn)定性要求

能夠識別焊縫位置，并能夠反饋跟蹤焊縫位置，確保焊縫

3跟蹤探測裝置

焊接的準確性

4焊接電源能夠為焊接電弧提供能量，提供穩(wěn)定的電源特性

5焊絲輸送系統(tǒng)能夠為焊接過程中焊絲的送進提供穩(wěn)定的動力和輸送路徑

6供氣系統(tǒng)能夠為焊接過程提供穩(wěn)定流量的保護氣體

7焊槍冷卻水循環(huán)系統(tǒng)能夠降低焊槍溫度，確保焊槍的安全生產(chǎn)過程

5.2設(shè)備維護人員應定期對縱骨角焊縫機器人進行維護和保養(yǎng)，定期清理縱骨角焊縫機器人內(nèi)的灰塵，

定期給縱骨角焊縫機器人的導軌更換或添加潤滑油。

5.3縱骨角焊縫機器人的焊接工藝調(diào)試試驗方法參見附錄A。

6焊接材料

6.1焊條

6.1.1裝配和返修用的焊條應符合GB/T5117中E5015或E5018型號的技術(shù)要求，或其他力學性能相當?shù)?/p>

標準的要求。

6.1.2焊條使用前應按照說明書推薦要求進行烘焙，領(lǐng)用的焊條應采用能保持良好保溫性能的保溫筒保

溫，隨用隨取。

6.2焊絲

6.2.1所用焊絲應符合GB/T10045中T492TX-XC1A型號的技術(shù)要求或其他力學性能相當?shù)臉藴实囊蟆?/p>

2

T/CWAN0039—2020

6.2.2焊絲在焊接生產(chǎn)應用前，應經(jīng)過相關(guān)的焊接工藝評定試驗，并取得第三檢驗方認可。

6.2.3焊絲表面不應存在油污、銹蝕、水分等雜質(zhì)以及其他影響焊接質(zhì)量的缺陷。

6.2.4焊絲在使用過程中，應保證其標簽完好，以備查證。

6.3保護氣體

6.3.1焊接保護氣體采用純度≧99.5％的CO2氣體，應符合GB/T6052中焊接用CO2氣體的技術(shù)指標要求。

6.3.2保護氣體應干燥處理。

6.3.3采用瓶裝保護氣體進行焊接時，應采取適當?shù)姆纼龌蚣訜岽胧?/p>

7焊接工藝要求

7.1構(gòu)件要求

7.1.1待焊構(gòu)件為板架構(gòu)件，其列板為平直板構(gòu)件，其縱骨為平直型材構(gòu)件，焊縫為縱骨和列板的橫角

焊縫。

7.1.2待焊構(gòu)件中縱骨與縱骨的檔距應能滿足焊接臺車施焊空間要求，以防各臺車之間發(fā)生干擾。

7.2裝配

7.2.1構(gòu)件裝配前，應將待焊區(qū)域及其周圍20mm~30mm范圍內(nèi)的銹蝕、油污、割渣、毛刺、氧化層等

對焊接質(zhì)量有影響的雜物進行清理。

7.2.2車間底漆厚度應≦25μm。

7.2.3構(gòu)件中縱骨與板單元的裝配間隙應控制在0mm~1mm之間，縱骨與板單元的垂直度偏差應不超過

2°。

7.2.4構(gòu)件裝配的定位焊可采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊實施，定位焊用焊接材料力學性能等級

應與焊接生產(chǎn)用焊接材料力學性能等級相當。

7.2.5構(gòu)件裝配的定位焊縫長度一般控制在30mm~50mm之間，焊腳尺寸控制在3.5mm~4.5mm范圍，

焊縫間距應控制在500mm~600mm之間。

7.2.6定位焊縫不應存在裂紋、夾渣、氣孔、咬邊、弧坑等焊接缺陷。

7.2.7定位焊縫的焊渣、飛濺、焊瘤等在裝配完成后應打磨清理干凈。

7.3焊前準備

7.3.1檢查構(gòu)件材質(zhì)及規(guī)格，確保其符合圖紙設(shè)計要求。

7.3.2檢查構(gòu)件裝配定位焊縫，確保其符合裝配和定位焊要求。

7.3.3檢查焊絲牌號及表面狀態(tài)，確保其符合性能等級要求和相關(guān)認可要求，確保焊絲表面無油污、銹

蝕、水分等雜物。

7.3.4檢查縱骨角焊縫機器人設(shè)備，確保電路、氣路、送絲系統(tǒng)、傳感器、控制按鈕和指示燈、顯示器

和參數(shù)表、機械運動裝置正常運行。

7.3.5檢查焊槍狀態(tài)，若焊槍噴嘴表面有飛濺物、焊絲干伸長異常，應進行焊槍清理和焊絲修剪。

7.3.6檢查保護氣體氣路系統(tǒng)，確保氣體管路暢通且連接正確，無漏氣現(xiàn)象，保護氣體流量能夠滿足焊

接工藝文件要求。

7.3.7檢查縱骨流水孔、過焊孔等影響焊縫連續(xù)性的結(jié)構(gòu)位置，做明顯的標識。流水孔、過焊孔周圍的

毛刺、割渣等應打磨干凈，以防損壞跟蹤監(jiān)測裝置。

7.3.8將縱骨角焊縫機器人空載試行一段距離，檢查行走過程中焊絲端部位置和移動狀態(tài)，若不正常應

及時進行排查處理。

7.4焊接

7.4.1焊槍電極配置參數(shù)如圖1所示。

7.4.2焊絲干伸長度為15mm~20mm。

7.4.3焊接控制流程框架如圖2所示。

7.4.4縱骨角焊縫機器人操作人員根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定的焊腳尺寸，在系統(tǒng)內(nèi)部選擇焊接規(guī)范參數(shù)進行焊

接，焊接工藝推薦規(guī)范參數(shù)參見附錄B。

7.4.5縱骨角焊縫機器人內(nèi)部焊接規(guī)范參數(shù)的修改應由技術(shù)部門專業(yè)工程師進行修改，并滿足焊接工藝

評定認可范圍。

7.4.6焊縫首尾兩端的焊接盲區(qū)，可采用焊條電弧焊或熔化極氣體保護焊進行焊接。

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單位為mm

L極——先行電極

T極——后行電極

圖1焊接電極配置

移至下道

焊縫

構(gòu)件進入焊接門架

探測器尋位數(shù)據(jù)庫調(diào)用焊接開始焊縫跟蹤焊接結(jié)束焊槍清理

焊接工位復位

圖2焊接控制流程框架

8焊后檢測和返修

8.1構(gòu)件送出焊接工位后，對焊縫周圍的飛濺和焊渣進行清理，再采用目視檢驗方法對焊縫表面進行外

觀檢驗。常見焊接缺陷參見附錄C。

8.2焊縫外觀質(zhì)量應符合GB/T34000或CB/T3802的規(guī)定。

8.3檢測人員檢測出來的所有缺陷，應做明顯標識，并反饋給返修人員。

8.4焊縫返修應按CB/T3761的要求執(zhí)行。

9安全事項

9.1人員安全

9.1.1進入縱骨角焊縫機器人生產(chǎn)區(qū)域的所有人員，應遵循設(shè)備管理規(guī)定，穿戴好勞動保護用品。

9.1.2不能接近強磁場的人員應遠離設(shè)備和電纜。

9.1.3施工人員應熟悉設(shè)備運行環(huán)境布局，并隨時關(guān)注設(shè)備運行狀態(tài)，防止發(fā)生砸傷、擠傷、摔傷、燙

傷等安全事故。

9.1.4輥道在進行構(gòu)件轉(zhuǎn)運時，所有人員不應站在輥道和構(gòu)件上。

9.1.5沒有經(jīng)過專業(yè)培訓的人員不應打開設(shè)備機殼維修設(shè)備。

9.1.5生產(chǎn)管理人員應做好交叉作業(yè)的管理工作，做好事故防范措施。

9.2設(shè)備安全

9.2.1縱骨角焊縫機器人接線應由專業(yè)電工操作，接好保護地線，電源箱應有漏電保護功能。

9.2.2所有電器接頭及電纜接線柱應具有良好的導電作用，如電器接頭及電纜接線柱發(fā)生生銹、斷裂等

現(xiàn)象時應及時更換。

9.2.3縱骨角焊縫機器人工作時應保證設(shè)備通風暢通，通風口應遠離墻壁等障礙物。

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T/CWAN0039—2020

9.2.4縱骨角焊縫機器人焊接過程輸出電流較大，焊接過程不能徒手觸摸其電源線、電極等，避免發(fā)生

觸電、燙傷等安全事故。

9.2.5縱骨角焊縫機器人及其周圍應具有安全警示牌、安全警戒線等明顯的安全標識。

9.2.6縱骨角焊縫機器人為焊接門架驅(qū)動，操作人員在進行焊接門架移動前，應確認設(shè)備狀態(tài)以及可能

阻礙設(shè)備運行的障礙物、人員等，避免造成安全事故。

9.3環(huán)境安全

9.3.1縱骨角焊縫機器人施工前，生產(chǎn)相關(guān)管理人員應進行環(huán)境安全確定，并實施監(jiān)護。

9.3.2起重設(shè)備吊運的重物，不應從縱骨角焊縫機器人上方經(jīng)過，以防發(fā)生意外而出現(xiàn)重物砸壞設(shè)備的

現(xiàn)象。

9.3.3裝配、打磨、氣刨、補焊等作業(yè)應在遠離縱骨角焊縫機器人的安全范圍內(nèi)實施，或應采取有效的

防塵、防飛濺等措施。

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附錄A

（規(guī)范性）

焊接工藝調(diào)試試驗方法

A.1試驗前準備

試驗前，焊接工程師編制焊接工藝方案，用以指導焊接工藝調(diào)試?？删幹贫鄠€焊接工藝方案，設(shè)置

對比試驗。焊接工藝方案應包含但不限于以下內(nèi)容：

（1）母材的牌號、級別、厚度和交貨狀態(tài)；

（2）焊接材料的型號、等級和規(guī)格；

（3）焊接設(shè)備的型號和主要性能參數(shù)；

（4）坡口設(shè)計、加工要求及襯墊材料（如有時）；

（5）焊道布置和焊接順序；

（6）焊接位置；

（7）焊接規(guī)范參數(shù)（電源極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度、保護氣體流量等）；

（8）焊前預熱和道間溫度、焊后熱處理及焊后消除應力的措施等；

（9）施焊環(huán)境要求；

（10）其他有關(guān)的特殊要求。

試件所選用的母材和焊接材料應符合焊接工藝方案的要求，試件要有足夠的尺寸以保證合理的散

熱，通常應符合圖A.1的要求。

L1——面板長度，取L1≧L2+60mm；

L2——腹板長度，取L2≧1000mm；

t1——面板厚度；

t2——腹板厚度；

b——面板、腹板寬度，取b≧150mm(設(shè)t1、t2中最大值為t，若3t≧150mm，則b應≧3t)。

圖A.1試件尺寸圖

A.2焊接試驗

按照焊接工藝方案的要求，將焊接方案的焊接工藝參數(shù)新增到焊接系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，調(diào)用數(shù)據(jù)庫相關(guān)焊

接工藝數(shù)據(jù)對試件進行焊接。焊接過程應使試件中的定位焊縫熔入成形接頭中。

A.3試驗項目

A.3.1試驗包括無損檢測和破壞性試驗，見表A.1。

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T/CWAN0039—2020

表A.1試驗項目

試件試驗種類試驗內(nèi)容備注

外觀檢測100％

滲透檢測或磁粉檢測100％——

超聲波或射線檢測100％a

全焊透的T型接頭b

硬度檢測按要求進行

——

低倍金相檢測2個試樣——

破斷試驗2個試樣

外觀檢測100％

滲透檢測或磁粉檢測100％——

a

角焊縫硬度檢測按要求進行

——

低倍金相檢測個試樣

2——

破斷試驗2個試樣

a對于非磁性材料，采用滲透檢測。

b超聲波檢測不適用于小于8mm（t＜8mm）的厚度。

A.3.2試件焊接結(jié)束后，進行外觀檢查和表面滲透或磁粉檢測。其中，無損檢測應在焊接結(jié)束24小時后

進行。

A.3.3在試件兩端截取約為50mm的截棄端，然后取出兩個長度約25mm的焊縫斷面宏觀試樣，一個位于試

件長度中間處，另一個位于終端接頭處，終端接頭處的試樣又用作硬度測試試樣，剩余試樣中取較長的

兩段作為角焊縫破斷試樣。一個破斷試樣保留一側(cè)角焊縫，另一個破斷試樣則保留另一側(cè)角焊縫，兩個

試樣中不保留的角焊縫應在破斷試驗前采用氣刨或打磨方式進行清除。試樣取樣位置如圖A.2所示。

單位為mm

1——截棄端；

2——宏觀金相試樣；

3——宏觀金相和硬度試樣（終端接頭處）；

4——破斷試樣；

L——腹板長度。

圖A.2試樣取樣位置示意圖

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T/CWAN0039—2020

A.4試驗結(jié)果要求

A.4.1焊縫外觀和無損檢測結(jié)果均應滿足GB/T19418中B級（焊縫超高、凸度過大時可接受C級）或其他

相當標準的要求。

A.4.2焊縫斷面宏觀檢測應顯示焊縫成形良好，有足夠的熔深，無裂紋和未熔合缺陷。

A.4.3破斷試樣的破斷面觀察無裂紋和未熔合等缺陷，夾渣和氣孔的要求應符合GB/T19418中B級或其

他相當標準的要求。

A.4.4接頭的顯微硬度測試試驗應符合GB/T2654的規(guī)定，顯微硬度測試結(jié)果應≦350（HV10）。

A.4.5若試驗結(jié)果不符合上述要求，則相應的焊接工藝達不到生產(chǎn)可行性要求，應予以舍棄。若試驗結(jié)

果符合上述要求，則相應的焊接工藝參數(shù)可錄入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

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T/CWAN0039—2020

附錄B

（規(guī)范性）

焊接工藝推薦規(guī)范參數(shù)

縱骨角焊縫機器人的焊接工藝規(guī)范參數(shù)與焊接電源的特性息息相關(guān)，其選取對焊縫成型及質(zhì)量有很

大影響。本文件的焊接工藝規(guī)范參數(shù)主要有焊接電流、電弧電壓、焊絲干伸長度等，焊接工藝規(guī)范參數(shù)

則取決于被焊構(gòu)件的焊腳尺寸和焊接位置?？v骨角焊縫機器人常見焊接接頭形式如圖B.1所示，縱骨角

焊縫機器人焊接工藝推薦規(guī)范參數(shù)如表B1所示。

t1——面板厚度；

t2——腹板厚度；

b——根部間隙；

k——焊腳尺寸。

圖B.1縱骨角焊縫機器人常見焊接接頭形式

表B.1焊接工藝推薦規(guī)范參數(shù)

焊接電弧焊絲干焊接

焊縫焊接保護氣體

電極焊絲及規(guī)格電流電壓伸長度速度

類型位置及流量

（A）（V）（mm）（cm/min）

T492TX-XC1ACO

L極2275~28529~3115~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

角焊縫

橫角68~72

（焊腳）

6mmT492TX-XC1ACO

T極2245~25529~3115~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

T492TX-XC1ACO

L極2295~30529~3115~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

角焊縫

橫角68~72

（焊腳7mm）

T492TX-XC1ACO

T極2275~28533~3515~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

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T/CWAN0039—2020

表B.1（續(xù)）

焊接電弧焊絲干焊接

焊縫焊接保護氣體

電極焊絲及規(guī)格電流電壓伸長度速度

類型位置及流量

（A）（V）（mm）（cm/min）

T492TX-XC1ACO

L極2315~32531~3315~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

角焊縫

橫角68~72

（焊腳8mm）

T492TX-XC1ACO

T極2295~30533~3515~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

T492TX-XC1ACO

L極2335~34532~3415~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

角焊縫

橫角68~72

（焊腳9mm）

T492TX-XC1ACO

T極2315~32533~3515~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

T492TX-XC1ACO

L極2355~36533~3515~20

（Φ）（20-25L/min）

角焊縫1.4mm

（焊腳橫角68~72

）

10mmT492TX-XC1ACO

T極2315~32535~3715~20

（Φ1.4mm）（20-25L/min）

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