小型高速艇建造的焊接工藝與質(zhì)量控制

陳邵軍

摘?要：本文對小型高速艇建造過程中遇到的焊接工藝和質(zhì)量控制的問題進行了分析，通過對船用4mm薄板的焊接工藝的試驗，確定了最合適的薄板焊接工藝參數(shù)，避免了薄板焊接時因為工藝使用不當(dāng)，帶來的返工成本增加、浪費、能耗加大等經(jīng)濟損失，具有較好的經(jīng)濟效益。

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程中遇到的一些焊接工藝和質(zhì)量控制的問題及解決方法進行分析與總結(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，基本都采用CO2氣體保護焊。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，在實際工作中，需要針對各種具體情況，在施焊前通過實驗，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，并且焊接變形相對較小可控。

1 薄板的焊接工藝分析

1.1 A級船用鋼板的焊接性能

根據(jù)船級社的規(guī)范，A級船用一般強度結(jié)構(gòu)鋼板的碳當(dāng)量一般都小于0.36，其強度、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保護焊、埋弧焊等焊接方法。其化學(xué)成分及力學(xué)性能見表2。

1.2 CO2氣體保護焊工藝參數(shù)

Ste1905船殼板對接焊縫主要采用了CO2氣體保護焊，經(jīng)過多次實驗，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接焊縫，其X-射線探傷的一次合格率，可以達到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 焊接前的準備

焊前需要對所使用的焊絲、焊劑進行檢驗，對焊縫的焊接順序、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)進行檢查。檢查焊絲的牌號是否與批準的工藝參數(shù)相同，檢查埋弧焊劑的濕度，使用前必須進行烘干。4mm的鋼板對接，可以使用V型坡口，板邊下料應(yīng)采用刨邊機進行加工，以保證裝配間隙均勻。焊前無需預(yù)熱。清除對接口及兩側(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

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

裝配時，按規(guī)定留出間隙，對局部間隙不均勻，有超差的應(yīng)經(jīng)研磨或鏟邊達到標準，不得用氧割而產(chǎn)生變形，原則上不允許采用板邊長肉修復(fù)超大間隙的做法。裝配時，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，防止焊縫接頭時兩端焊不透。定位焊長度和間距應(yīng)均勻一致，對接縫隙定位焊長度20mm，間距150mm.采用埋弧焊時，應(yīng)采用密點定位法，焊點直徑為8到12mm，間距為30mm。

2.3 焊接時嚴格遵守焊接順序

焊接時應(yīng)采取由中間到前后左右方向進行，圍繞中心采用跳焊法，不得集中在一個區(qū)域，使得熱量集中，同時，應(yīng)采取雙數(shù)焊工對稱焊，焊工人數(shù)不能過多。

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

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

焊縫內(nèi)部質(zhì)量的檢驗，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，按照CB/T3558-2011《船舶鋼焊縫射線檢測工藝和質(zhì)量分級》的標準來執(zhí)行。

3 結(jié)論

發(fā)展中的造船業(yè)對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。

我們通過對船用4mm薄板的焊接工藝的試驗，確定了最合適的焊接工藝參數(shù)。實際生產(chǎn)焊接后通過X-射線探傷，驗證了使用此工藝參數(shù)的焊接質(zhì)量，無論是外表成型效果，還是微觀的內(nèi)部質(zhì)量，都滿足實際生產(chǎn)要求，說明上述焊接工藝合理、可行。避免了薄板焊接時因為工藝使用不當(dāng)，帶來的返工成本增加、浪費、能耗加大等經(jīng)濟損失，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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