船舶制造中焊接工藝的優化分析

（蘭州城市學院，甘肅蘭州市，730070）劉鵬魏偉

焊接是現代船舶制造中的重要技術，焊接質量往往左右定著船舶的整體質量。根據經驗顯示，焊接工藝的工時占總工時的40%左右，而35%的脆斷事故與焊接工藝質量有直接關系，因此焊接工藝的優化與評定對于推進船舶制造產業的發展有著決定性的意義。

1 船舶制造中焊接工藝認可規定

當前我國在船舶制造業生產中與之相關的焊接工藝必須要經過評定試驗后方可應用，船級社在《材料與焊接規范》（2006）中對焊接工藝的規定相對比較嚴格，基本規范了焊接工藝評定的各項標準和相關要求，既包括了焊接母材與焊接材料的規格、參數，也包括了相關工藝工序，還有焊縫和熱影響區性能的質量標準，這對于促進焊接工藝和質量的意義十分重大。

2 船舶制造中焊接工藝的評定實施

2.1 提出評定實驗方案

船舶制造中應用的各項焊接工藝要總體進行評定試驗，一份完整的平頂實驗方案中必須規定焊接所應用的母材輔材、設備型號、應用工藝、焊縫規格及力學性能等指標參數，以確定焊接工藝是否適用[1]。有鑒于焊接工藝對傳播制造的重要性，因此各船級社均要求對焊接工藝進行方案評定，通常焊接工藝評定實驗方案由船舶焊接單位負責撰寫，提交給船舶制造廠商，船舶制造廠商再提交給向船級社，試驗方案通常包括工藝介紹、材料設備、待焊試件裝配、現場試驗、驗船師驗收等具體環節。

2.2 船級社開展審查

船級社對焊接工藝評定試驗方案的審查首先是視覺審查，重點查驗焊接試驗項目、設備、材料、環境等施工條件與試驗方案的一致性；其次是過程審查，重點查驗焊接試驗的工序與工藝是否與方案中約定的規范吻合；三是結果審查，對焊接試驗結果的數值與方案規范中的參數進行對比，審核結束后將審查意見反饋給船舶制造企業。

2.3 開展評定現場試驗

焊接工藝評定試驗開始前要按照試驗方案進行核查，當各項要素均符合方案要求時可開始焊接試驗，在試驗過程中驗船師要對焊接作業的微觀文字情況描述也需記錄在案，并在試驗結束對焊縫外觀質量進行評定。外觀合格后對焊縫進行金屬探傷，并按規范要求在焊接試板上逐項進行理化性能試驗試樣驗收，如發現有試驗、檢測不合格現象，須重新進行試驗。

2.4 簽發工藝評定證書

現場工藝評定試驗結束獲得試驗數據后，船舶制造企業負責編制實驗報告并上報船級社，經過審核合格后由船級社簽發焊接工藝認可證書[2]。該證書在船舶制造施工周期內長期有效，如企業計劃對焊接工藝進行改動需提前出具材料并上報船級社，如船級社認為需重新評定實驗則仍進行焊接工藝評定試驗，試驗結束后簽發新的焊接工藝認可證書。

3 船舶制造企業在焊接工藝中的常見問題

3.1 片面追求速度導致出現氣孔

在焊接過程中一些追求速度的操作例如擅自加大焊接電流、未清理坡口邊緣、焊接速度太快、自動焊電壓太高等措施非常容易導致導致焊縫的有效截面縮小，導致熔池中的氣泡未能逸出，導致焊縫強度降低，金相組織失去致密性，這些都源自于不按評定工藝操作的施焊作業，產生原因通常是因為施焊人員為了加快生產進度而對焊接質量抱有僥幸心理。

3.2 有效預熱不足導致未焊透

未焊透通常與未熔合同時出現，一般是由于待焊工件事先預熱量不足，施焊時接頭根部未完全熔透，工件沒有完全熔合，焊接縫間斷或不規則連接，強度嚴重不足，影響船體重要結構的穩定性和工藝質量。具體產生原因可能是坡口尺寸設計存在缺陷、坡口表面沒有及時除渣除污、清根不徹底，運條擺動不當等影響因素所導致[3]。

3.3 未仔細清理夾渣降低致密性

焊縫如果未清理表面會導致夾渣，坡口兩側熔化狀態不對稱并且在焊縫中出現熔渣，降低焊縫強度和焊點致密性、除了未仔細清理坡口兩側表面之外，還可能是由于坡口邊緣尺寸不正確、焊接電流和焊接速度不適當、多層焊的部分焊層未徹底清除封底焊渣、埋弧焊焊偏產生焊滴等因素所導致。

3.4 焊接材料不當

焊接材料不當會影響焊接效果，導致焊件功能不能正常發揮，破壞焊接工藝實驗方案中約定的材料規格參數，或者焊接材料沒有按照方案中的規定使用，導致失去正確的評價標準。通常情況下，焊接保護氣體使用不當問題幾率要遠遠大于母材及焊件的使用問題。

4 有效提高焊接質量的對策建議

4.1 科學執行焊接評定方案

船舶制造企業的焊接技術人員在編寫焊接評定方案要結合企業實際條件，選擇適合船型的焊接工藝并完善平頂方案，在船級社審核批準之后嚴格依據焊接工藝評定證書及實驗報告進行施焊，對于焊接作業與操作規定也要編撰詳細的文字性材料，作為安全施工的指導性文件，由管理人員對于焊接作業質量直接負責，安全生產責任人對與指導性文件進行監督。

4.2 嚴格執行質量控制標準

焊接工作人員要嚴格按照焊接工藝的指導性文件規范操作，正式操作前要組織專業技術人員進行試焊接，并由相關部門組織技術力量模擬實際焊接作業環境，對實焊接結果進行檢查與評估，以確保焊接評定方案中的成果行標準切實可行，對于焊接過程中可能出現的突發性事件事先做好針對性的預案。

4.3 靈活變通預防氣孔與裂紋

氣孔和裂紋是焊接工藝中的兩大核心問題，為了防止氣孔的產生，焊接專業人員要嚴格按照評定方案規定的電流量和焊接速度作業，對坡口部位的水、油、銹要事先清理，厚板焊適當加速，薄板焊適當減速。例如采取減弱電流、焊前預熱、焊后緩冷、多層多道等技術手段控制層間溫度，能夠有效避免焊縫中心產生裂紋。

4.4 及時彌補存在焊接缺陷

焊接后應當開展檢查，對于檢測與督查過程中發現的焊接質量問題，一定要及時開展糾正，及時采取針對性補救措施來提高焊接質量，為船舶的整體質量奠定基礎。在各種焊接缺陷中最常見也最嚴重的要數焊接裂紋，一般船體結構遭受破壞都是從焊接裂紋處開始的，因此焊接裂紋的補救是預防焊接缺陷的重要工作，一經發現裂紋，應徹底清除，然后給予修補。

5 結語

焊接工藝在鋼質船舶建造過程中的舉足輕重，尤其是中小型船舶具有船體線型多變、變化幅度小等特點，手工施焊的情況較多，因此控制焊接質量對于船舶性能有著額外的意義，為此更要改良焊接工藝評定試驗制度，對焊接工藝中的常見的問題進行仔細審查，提高手弧焊施工質量的同時優化設備與施工環境，促進船舶制造焊接工藝質量的提升。