小型高速艇建造的焊接工藝與質(zhì)量控制

陳邵軍

摘?要：本文對(duì)小型高速艇建造過(guò)程中遇到的焊接工藝和質(zhì)量控制的問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)船用4mm薄板的焊接工藝的試驗(yàn)，確定了最合適的薄板焊接工藝參數(shù)，避免了薄板焊接時(shí)因?yàn)楣に囀褂貌划?dāng)，帶來(lái)的返工成本增加、浪費(fèi)、能耗加大等經(jīng)濟(jì)損失，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：小型高速艇;薄板焊接工藝;焊接質(zhì)量控制

本文以STe1905型高速交通艇的建造為例，將該型船舶的建造過(guò)程中遇到的一些焊接工藝和質(zhì)量控制的問(wèn)題及解決方法進(jìn)行分析與總結(jié)。

STe1905型高速交通艇的為鋼制船體、鋁合金上建的結(jié)構(gòu)。鋼制船體所使用的鋼板為A級(jí)船用鋼板（材質(zhì)等同于EN10025-S235JRG2，St37/Fe360），板材厚度如表1所示：

4-6mm左右的板厚都屬于典型的薄板，大范圍施焊時(shí)，基本都采用CO2氣體保護(hù)焊。薄板在焊接中，非常容易產(chǎn)生較大的焊接變形或者出現(xiàn)未熔合、未焊透等焊接缺陷。因此，在實(shí)際工作中，需要針對(duì)各種具體情況，在施焊前通過(guò)實(shí)驗(yàn)，制定出相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)，保證焊后焊縫的質(zhì)量滿足要求，并且焊接變形相對(duì)較小可控。

1 薄板的焊接工藝分析

1.1 A級(jí)船用鋼板的焊接性能

根據(jù)船級(jí)社的規(guī)范，A級(jí)船用一般強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板的碳當(dāng)量一般都小于0.36，其強(qiáng)度、塑性、焊接性能較好，焊前一般不需要預(yù)熱，可選擇手工電弧焊、CO2保護(hù)焊、埋弧焊等焊接方法。其化學(xué)成分及力學(xué)性能見(jiàn)表2。

1.2 CO2氣體保護(hù)焊工藝參數(shù)

Ste1905船殼板對(duì)接焊縫主要采用了CO2氣體保護(hù)焊，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，我們使用了如表3所示的單層單面焊雙面成型的焊接工藝：

采用上述焊接工藝的船殼板對(duì)接焊縫，其X-射線探傷的一次合格率，可以達(dá)到90%以上，并且可以有效控制角變形和減小縱向擾曲變形，滿足了船舶建造規(guī)范的要求。

2 高速艇薄板焊接的質(zhì)量控制

2.1 焊接前的準(zhǔn)備

焊前需要對(duì)所使用的焊絲、焊劑進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)焊縫的焊接順序、焊接變形的預(yù)防措施、焊接設(shè)備的工作狀況及焊工的資質(zhì)進(jìn)行檢查。檢查焊絲的牌號(hào)是否與批準(zhǔn)的工藝參數(shù)相同，檢查埋弧焊劑的濕度，使用前必須進(jìn)行烘干。4mm的鋼板對(duì)接，可以使用V型坡口，板邊下料應(yīng)采用刨邊機(jī)進(jìn)行加工，以保證裝配間隙均勻。焊前無(wú)需預(yù)熱。清除對(duì)接口及兩側(cè)10-20mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、油漆等。接頭處必須保持干燥。

2.2 定位焊

對(duì)于分段制作和船臺(tái)合攏留的余量必須采用氣割時(shí)，應(yīng)精心操作，提高切割質(zhì)量。采用埋弧焊時(shí)，氣割后應(yīng)進(jìn)行研縫，有條件時(shí)，我們采用了等離子切割來(lái)減少變形。板口錯(cuò)邊量小于0.15t（t=板厚）。

裝配時(shí)，按規(guī)定留出間隙，對(duì)局部間隙不均勻，有超差的應(yīng)經(jīng)研磨或鏟邊達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，不得用氧割而產(chǎn)生變形，原則上不允許采用板邊長(zhǎng)肉修復(fù)超大間隙的做法。裝配時(shí)，不得采用生接硬拽而造成附加應(yīng)力增大。

定位焊使用的焊接材料，與正式焊接材料相同。定位焊縫的引弧與收弧端應(yīng)該圓滑，防止焊縫接頭時(shí)兩端焊不透。定位焊長(zhǎng)度和間距應(yīng)均勻一致，對(duì)接縫隙定位焊長(zhǎng)度20mm，間距150mm.采用埋弧焊時(shí)，應(yīng)采用密點(diǎn)定位法，焊點(diǎn)直徑為8到12mm，間距為30mm。

2.3 焊接時(shí)嚴(yán)格遵守焊接順序

焊接時(shí)應(yīng)采取由中間到前后左右方向進(jìn)行，圍繞中心采用跳焊法，不得集中在一個(gè)區(qū)域，使得熱量集中，同時(shí)，應(yīng)采取雙數(shù)焊工對(duì)稱焊，焊工人數(shù)不能過(guò)多。

船殼外板上焊縫的一般焊接順序如下圖所示。

2.4 焊接檢驗(yàn)

焊接檢驗(yàn)應(yīng)該貫穿焊接生產(chǎn)全過(guò)程，包括焊前檢驗(yàn)、焊接過(guò)程檢驗(yàn)、焊后檢驗(yàn)。對(duì)焊縫外觀質(zhì)量的檢查，主要使用目視檢驗(yàn)和著色滲透探傷兩種方法。

焊縫內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)，由于板厚太薄，不適合超聲波探傷，所以主要以射線探傷為主。射線探傷的工藝及質(zhì)量分級(jí)，按照CB/T3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測(cè)工藝和質(zhì)量分級(jí)》的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。

3 結(jié)論

發(fā)展中的造船業(yè)對(duì)船舶性能的要求不僅在穩(wěn)定性與美觀上，更希望船舶具有更高更強(qiáng)的性能，例如：節(jié)省材料、節(jié)能減排和高速性。為此Ste1905及Ste1504型高速艇的船體結(jié)構(gòu)都使用了4mm船用鋼板，以減小船體的自身重量，提高航速，但同時(shí)也增加了船舶制造的難度，特別是在焊接缺陷及焊接變形的控制方面。

我們通過(guò)對(duì)船用4mm薄板的焊接工藝的試驗(yàn)，確定了最合適的焊接工藝參數(shù)。實(shí)際生產(chǎn)焊接后通過(guò)X-射線探傷，驗(yàn)證了使用此工藝參數(shù)的焊接質(zhì)量，無(wú)論是外表成型效果，還是微觀的內(nèi)部質(zhì)量，都滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，說(shuō)明上述焊接工藝合理、可行。避免了薄板焊接時(shí)因?yàn)楣に囀褂貌划?dāng)，帶來(lái)的返工成本增加、浪費(fèi)、能耗加大等經(jīng)濟(jì)損失，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]CB/T3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測(cè)工藝和質(zhì)量分級(jí)》[S].