船用传动轴是船舶动力系统的关键部件，其焊接工艺直接影响船舶运行的可靠性和安全性。由于其需要承受高扭矩、海水腐蚀、交变载荷等复杂工况，焊接工艺需遵循严格的技术规范。以下是船用传动轴焊接的关键工艺步骤和技术要点：

一、材料选择与焊接方法

1. 材料匹配

• 传动轴锻件常用材料：不锈钢（如304、316L）、合金钢（如40CrNiMoA、34CrMo4）或高强度船用钢（如AH36/DH36）。

• 焊材选择：需与母材化学成分和力学性能匹配（如ER309L用于异种钢焊接，E7018用于低合金钢）。

2. 焊接方法

• TIG焊（GTAW）：适用于薄壁轴或高精度焊接，焊缝纯净度高，但效率较低。

• 埋弧焊（SAW）：适合厚壁传动轴（壁厚＞20mm），熔敷效率高，热输入可控。

• 激光-MIG复合焊：新兴技术，结合高能量密度和高效熔敷，适用于精密焊接。

• 手工电弧焊（SMAW）：仅用于局部修补或现场条件受限的情况。

二、焊接前准备

1. 坡口设计

• 厚壁轴采用U型或双V型坡口（角度60°~70°，钝边1~2mm），确保根部熔透并减少残余应力。

• 精密对接需保证坡口加工精度（公差±0.5mm）。

2. 清洁与预热

• 低碳钢：100~150℃（厚度＞25mm时）；

• 低合金钢：200~300℃（按碳当量CE公式计算）。

• 坡口及两侧50mm区域需打磨至金属光泽，去除油污、氧化物（丙酮清洗）。

• 预热温度：

• 预热方式：火焰加热或感应加热，确保均匀性（温差＜50℃）。

• 
  

三、焊接过程控制

1. 工艺参数

• TIG焊：电流80~150A（直流正接），氩气流量10~15L/min，层间温度≤150℃。

• 埋弧焊：电流400~600A，电压30~40V，焊速25~40cm/min（配烧结焊剂如SJ101）。

• 多层多道焊：每层厚度≤4mm，避免晶粒粗化。

2. 焊接顺序

• 对称分段退焊法，减少焊接变形（如将轴分为6~8段，交替焊接）。

• 根部打底焊需100%渗透检测（PT/RT），避免未熔合。

四、焊后处理

1. 应力消除

• 去应力退火：600~650℃保温（1h/25mm厚度），炉冷至300℃后空冷。

• 振动时效（VSR）：适用于无法整体热处理的场合，降低残余应力30%~50%。

2. 机械加工

• 焊后车削/磨削：保证轴的同轴度（≤0.05mm/m）和表面粗糙度（Ra≤1.6μm）。

• 键槽、法兰孔等二次加工需在应力消除后进行。

五、质量检测

1. 无损检测（NDT）

• 超声波检测（UT）：按ISO 17640标准，检测焊缝内部缺陷（灵敏度φ2mm平底孔）。

• 射线检测（RT）：按EN ISO 10675-1评定，II级合格。

• 磁粉检测（MT）：检查表面裂纹（100%覆盖焊缝及热影响区）。

2. 性能测试

• 硬度测试：焊缝区硬度≤350HV（避免脆性断裂）。

• 腐蚀试验：针对海水环境，进行盐雾试验（ASTM B117）或电化学腐蚀测试。

六、防腐与动平衡

1. 表面防护

• 喷涂环氧富锌底漆+聚氨酯面漆（干膜厚度≥250μm）。

• 关键区域（如法兰连接处）可增加牺牲阳极保护。

2. 动平衡校准

• 高速传动轴（＞1000rpm）需进行G2.5级动平衡（ISO 1940-1），残余不平衡量≤5g·mm/kg。

七、常见问题与对策

八、标准规范参考

• 国际标准：AWS D1.1（钢结构焊接）、IACS W22（船用轴系）。

• 国内标准：CB/T 3558-2013《船用推进轴系焊接技术要求》。

通过严格遵循上述工艺，可确保船用锻件传动轴焊接接头的强度、耐腐蚀性及疲劳寿命满足远洋航行需求。实际应用中需根据具体材料、工况调整参数，并持续监控焊接质量。