船舶管路現場定位焊技術研究

傅杰?周維波?余春虎?朱文斌

摘要：船舶管路系統結構復雜且數量巨大，部分需現場進行組對，往往放樣難度大，需多人配合，定位悍施工過程中易發生變形，直接影響后期焊接成型質量。保證定位焊質量以提高施工效率是亟待解決的問題，本文研究一種現場管路組對定位焊的工裝，為船舶系統高質高效施工提供參考。

關鍵詞：現場組對;變形;定位焊

引言

船舶管路大部分管子為成品管，成品管由管子工廠依照制造圖紙制作完成后在內場經過焊接質量檢驗及強度試驗，酸洗鈍化后直接上船安裝，管子工廠施工環境好，輔助設備齊全，人員技術嫻熟、焊接質量易控、合格率很高。另一部分管路由于計算機模型中空間小、周邊結構復雜，布置難度大，直接由計算機放樣極可能導致不合格而返工;或者由于工藝有特殊要求，必須現場放樣。這部分管子只能由船上銅工依據經驗進行現場切割組對，然后點焊固定后搬運至船下管子工廠或者直接在船上完成焊接工作。船上施工場地小，施工設備有限，需要現場臨時制作和搭建支架，手工放置管路組對，管子組對準確度難以控制，定位焊變形也可能導致管子組對質量變差，產生錯口、未焊透、未融合等質量問題。

一、定位焊常見缺陷及處理方法

焊前為固定焊件的組對相對位置進行的局部焊接操作叫定位焊。定位焊形成的短小而連續的焊縫叫定位焊縫。通常定位焊縫比較短小，雖然短小但也最終要成為正式焊縫的一部分存留在焊縫中。定位點焊的施焊也需要專業持證焊工進行，定位悍質量好壞將直接影響最終成型焊接質量。影響焊縫質量的原因有很多，焊材焊劑選用、組對同軸度/平行度/距離/坡口質量、焊接電流大小、母材溫度、環境溫濕度等等，表1-1列出傳統管路現場放樣常見的由于組對偏差引起定位焊不合格導致的焊接缺陷及處理方法。

保證定位點焊成型質量就幾乎決定了整條環焊縫的質量。焊接行業定位點焊的方法很多，但是方便攜帶、容易安裝、便于操作、可靠固定的方法工具卻沒有。面對管路船上安裝組對遇到的迫在眉睫的困難，經過充分調查研究開發了一種能基本滿足現場需求的工裝。

一方面盡量加強設計精度，盡量減少現場放樣、焊接的數量，另一方面也要研究更好的管路組對定位工具，針對現場惡劣環境下定位點焊存在難題，在船上緊湊空間、條件有限的條件下，減少因定位焊質量不合格引起的焊接質量不合格而導致的返工返修。下面研究了一種管路現場組對定位焊工裝，提供了船上管路定位點焊的一種解決方案。

二、定位焊工裝簡介及結構組成

圖1定位工裝的對接焊使用示意圖展示了一種定位工裝的安裝示意圖，主要展示了對組對管件施加外力使得組對管路相對位置確定后在定位點焊過程中保持不變的方法實現。一組定位支撐塊通過螺栓螺母機構固定相連，將左右兩根組對管路按組對間隙要求緊固在一起，并允許通過工裝預留的小窗口進行定位點焊操作，定位焊施焊后拆除該工裝進行滿焊操作，大大提高了后期無損探傷和強度密性試驗的一次合格率，大大減少了返工返修對工期和成本投入。

該工裝設計原理：由左側定位支撐塊3和的右側支撐塊4對第一管路9、第二管路10的端部進行對夾，左側定位支撐塊3的外表面上焊接有四個上述卡槽8，右側定位支撐塊4的外表面上焊接有四個帶銷軸7的連接部，并將銷軸7事先穿過螺栓1后再焊接于連接部內，最后通過對應位置處的螺栓1與螺母2將左、右側定位支撐塊固定夾緊。其中左、右側定位支撐塊上環向均勻分布多個所述點焊窗口5;左、右側定位支撐塊上點焊窗口5的總數根據不同管徑管路對接點焊強度要求（點焊數量）進行選配，例如DN50管路根據焊接工藝要求至少需兩個點焊窗口，窗口大小需滿足點焊基本要求，各點焊窗口處的刻度線6主要提供管路對中定位時調整焊接坡口距離一定的參考線。松開螺母2即可卸下管路對接點焊對中定位工裝，即可進行后續滿焊操作。

圖2、圖3分別為工裝正視圖和側視圖，設計簡潔，既方便攜帶使用，有解決了使用環境空間小的難題。分別為左右側定位支撐塊，結合方便使用的緊固件，在管路軸線方向上它可以很好的保證組對管路的同軸度和組對間隙。并且可以驗證管子端面垂直度和平面度。

點焊窗口開設在所述定位支撐塊上，且點焊窗口的側壁處標有刻度線，可方便點焊時查看焊縫長度和焊接質量。

三、結束語

管路現場放樣往往處在成品管與設備對接或者周邊工作已完工，系統完整性的最后一步。但往往也就是這最后一步浪費了大量的時間、人工和物料。定位焊工裝可基本消除管路現場組對焊接中和定位固定因素相關的焊接質量問題，既保證了產品質量，又減少裝配人力投入，降低焊工施工難度，減少了管路裝配的廢返工時，并且大大提高了施工效率。船舶系統結構完整性、密性試驗及大系統系泊試驗進度的提速為當下國家倡導的提質增效，質量、進度和成本綜合提升創造可能。