超大型礦砂船甲板仰焊技術要領

CCS 40萬噸VLOC項目組 姚建偉

超大型礦砂船使用厚板的比例很高，尤其主甲板的厚度可以達到49mm，此種板厚在民船領域除大型集裝箱船外的使用還是比較少見的。在筆者所在的船廠，在首制船合攏建造檢驗階段初期，廠里過程控制階段發現甲板反面仰焊質量較差需要正面大量碳爆的突出問題，造成工程進度以及人工成本受到影響，船廠很是著急，連續開了幾次專題碰頭會但效果還是不明顯，最后找到CCS項目組一起協商解決方案，并希望我們通過總項目組平臺從其他船廠取經。

首先，船廠跟我們先對目前的質量問題進行了剖析，目前船廠的甲板超厚板合攏選用的坡口為X型坡口，從現場來看X型坡口在甲板合攏焊接過程中，焊接缺陷主要以夾渣和氣孔為主，而且集中在甲板縱骨貫穿孔處的仰焊位置。

由于上述仰焊存在缺陷，船廠需要在正面增加碳爆量，這浪費了大量的人工、碳棒、能源等；而且碳爆后對于X型坡口，正面碳刨清根后其坡口深度會變深（圖2），俗稱網兜狀坡口，這種坡口的根部的坡口角度會明顯小于設計的坡口角度，如果施工現場不繼續對坡口進行碳爆從而擴大坡口方便焊接，后續還會導致焊接缺陷的產生（圖3）。

從上述分析來看，問題的根源就是仰焊，仰焊缺陷的直接原因肯定是仰焊難度大、艙內環境差、頻繁引熄弧等。但從深層次看，仰焊的焊接質量與生產的管控有非常大的關系。經過調研，在X型坡口的施工過程中，船廠從專業化角度出發，其背面采用的仰焊焊接是由A公司專業仰焊施工隊來完成，正面的填充、蓋面是由B公司專業雙絲施工隊來完成，而對外的整體報驗是由C合攏結構施工隊負責，一條合攏焊縫存在施工交叉，權責界定不清晰，造成問題凸顯。

目前國內船廠采取分包施工的模式較為普遍，主要看不同船廠采取的管理模式如何，本著了解其他船廠如何管控施工質量的目的，我們調研了其他廠區的40萬噸VLOC甲板合攏焊接情況，發現對于主甲板的合攏焊接，不同的船廠采用的坡口形式不同，主要分為X型坡口(圖4)和V型坡口（圖5），采取不同坡口船廠出現的問題也不盡相同，通過歸納分析，我們列出兩種坡口優劣勢。

從實際講，船廠無論選擇V型坡口還是X型坡口，都有各自的出發點，要么能夠降低操作難度，減少人工；要么能夠控制焊接變形，節約焊材。實際上，選V型坡口的船廠主要是從提高生產效率的角度出發，通過背面增加馬板等剛性固定的方式控制焊接變形；選擇X型船廠主要是從減小焊縫內應力和焊接變形的角度出發，保證甲板平整度。而且上述坡口的選擇在滿足質量的前提下，還要考慮船東的關注點。無論船廠采用何種坡口，都應該識別出此種坡口的關鍵要素，從而為現場質量控制做好準備。

X型坡口 V型坡口優勢1）雙面焊接，焊接變形可控，可以更好地保證甲板面的平整度。2）焊接熔覆量小，相同板厚情況下，可以節省大約三分之一的焊接材料。3）焊接應力相對較小，更有利于船舶的結構安全。1）屬單面焊雙面成型的范疇，焊接位置全部為平焊，操作方便，焊工勞動強度低。2）焊工技能持證要求低，持有船級社頒發的平焊位置的二氧焊（FCA W）證書和埋弧焊（SAW）證書就能滿足建造要求。劣勢1）仰焊對焊工人員的操作技能要求高，需持有船級社頒發的涵蓋仰焊位置的二氧焊（FCAW）證書，仰焊焊工的勞動強度大，作業環境差，不利于仰焊位置的焊縫質量。2）X型坡口正面需要碳刨清根，由此導致坡口正面的寬深比難以控制，可能導致根部的焊縫熔和出現缺陷。1）焊接量大，耗費的焊接材料、能源、人工多，焊接變形及殘余應力較大。

通過以上對船廠問題分析以及橫向取經對比，我們心里大體有數，船廠選用的X型坡口從選用上原則沒有問題，目前主要問題是施工隊管理方面需要加強。針對此，船廠結合我們的意見制定了更精確的管理方案：在由A公司為仰焊專業施工隊，B公司為雙絲蓋面專業施工隊，C公司為合攏報驗整體施工方的管理模式下，規定如下：A公司正面打底焊接，加熱，做好記錄(考慮間隙不一致需要打底)；A公司反面仰焊施工，甲板上加熱，做好記錄；C公司切除馬板(前提是，甲板反面縱骨焊接要完成，縱骨焊接為C公司)；B公司甲板正面氣爆，如有缺陷，去除缺陷，深度直至缺陷完全去除，并拓寬焊道至40mm；A公司負責CO2填充，填充深度至甲板35mm，加熱，做好記錄；B公司進行雙絲埋弧焊接，蓋面，加溫做好記錄；探傷后，如有缺陷，缺陷0～35深度由B公司負責返修,甲板上施工，35～49mm深度缺陷由A公司負責返修，甲板下返修。

通過以上更精確明細的施工管理方案，明確了各家施工隊伍的施工交叉點的權責問題，船廠的甲板焊接缺陷問題得到了很大改觀。在這個過程中，我們作為中國船級社的驗船師充分利用自己的專業知識，并依托40萬總項目組做到了橫向對比補充，對船廠起到了技術支持作用，得到了船廠的高度認可。