铜合金船用螺旋桨焊补工艺

下面以“明州海”船为例对铜合金螺旋桨的具体焊补工艺进行说明。

该船2001年坞修时发现No.1桨叶在0.8R处断裂丢失，其他桨叶在叶梢处局部变形。该桨主要参数：材料为镍铝青铜（CCS Cu3）；直径为6200mm；螺距为5400mm；桨叶数为4；旋向为右旋。损坏示意图如图1所示。

图1 桨叶损坏示意图

根据CCS《材料与焊接规范》的规定，在螺旋桨C区损伤可进行焊接修补。因此，该桨No.1桨叶在0.8R处的缺损拟采用铸造镶块焊接的方法修复。具体修理工艺如下：

1、焊前准备

（1）选用与母材化学成分相同的材料铸造镶块，同时铸造试块，对试块进行理化性能试验，以保证其理化性能的一致性和材料的亲和性。

（2）彻底清除焊接区域两侧150mm范围内的水分、油污及金属氧化膜，并用手砂轮打磨至露出金属光泽。

（3）用手砂轮加工X形坡口，先开压力面一侧。坡口形式如图2所示。

图2 坡口形势图

（4）将镶块与桨叶断面用点焊******，压力面向上。

（5）为避免大风及恶劣天气影响，本次焊补修理在车间内进行。

2、焊前预热

采用局部预热的方法，用电阻加热器在焊缝两侧300mm范围内缓慢均匀加热至预热温度（100~150℃）并且一直保持到焊补结束。在其他不施焊部位覆盖石棉布以减少热量散失。

不同牌号的桨叶在焊补时，预热温度是不同的，一般可控制在150~300℃之间。正确的预热方式可以大大改善焊接应力的分布，减少应力腐蚀开裂的***程度。因此焊前预热，建议采用***喷灯或电阻加热器等软性火焰进行加热，尽可能不要采用氧化丙烷、氧—***等能量集中的热源，以避免局部过热。对焊前温度的检测，建议采用热电偶等仪器来测量。

3、施焊

（1）在焊接方式的选择上，一般可采用电弧焊、气体保护焊以及***弧焊。本次焊接选用手工钨极***弧焊（TIG）。

（2）选用和母材材质相近的焊丝，牌号为ZQAL9-4-4-2。

（3）焊接电流选为200~240A，焊接结束前应减小电流，防止弧坑开裂。

（4）***气流量选为15~25L/min。

（5）在焊接前提前几秒输送***气以驱除焊接区域的空气。每道焊缝熄弧后继续送气几秒钟，以保护尚未冷却的熔池。

（6）在焊接过程中，对焊缝金属的锤击可使焊缝和热影响区的应力松弛，显著改善焊缝的金属质量和强度。锤击一般可采用小榔头，先锤焊缝中间，再锤焊缝两侧，并要求把焊缝每一点都锤遍。除施底焊外，其余各层在清渣后即可进行锤击。

（7）仔细清理焊缝表面的氧化物，防止出现夹杂等缺陷。严格控制层间温度为150℃左右。

（8）先在压力面施焊1/3厚度，然后将螺旋桨翻身，在吸力面开坡口并且清根。着色探伤确认无缺陷后再施焊。吸力面全部焊好后再翻身，完成压力面的焊接。焊接顺序如图3所示。

图3 焊接顺序图

（9）全部焊接完成后在焊接区域覆盖石棉布保温、缓冷，冷却速度控制在50℃/h。

（10）根据CCS《材料与焊接规范》2001修改通报的要求，对于镍铝青铜（CCS Cu3）不要求进行消除应力热处理，所以本次焊接结束后未作热处理。

（11）焊好后应对磨光后的焊补区域进行外观检查和着色探伤，同时为满足螺旋桨的使用性能，应重新进行螺距的测量和静平衡试验。

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