半自動角焊機拓展應用于船臺搭載上建分段

黃翔宇，周德命，黃清華，劉凱新，鄭金明

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州，510715）

1 前言

半自動角焊機是船廠普遍使用的焊接設備，主要應用在部件拼裝和分段制作。在部件拼裝、分段制作等方面，應用半自動焊技術(shù)較為嫻熟，但在船臺未進行使用。在船臺主要采用手工CO2焊，存在以下問題：

（1）對于人員技能要求相對較高，需要進廠2 年工齡以上的人員及持有二類焊工證，才能進行施焊；

（2）耗費時間較長，以H1192 上建902 分段焊接為例，每天工作8 小時，4 個焊工需要2 天時間焊接完，焊完后需要4 個焊工補焊1 天，2 個打磨工打磨2 天；

（3）人員勞動強度較高，后期質(zhì)量不可控。由于焊工需要長時間握著焊槍蹲著焊接，在作業(yè)前1～2 小時焊接質(zhì)量和效率相對會比較穩(wěn)定，但到了后期人員比較疲勞焊接的質(zhì)量和效率也相應會降低，焊縫的成型差也會給后工序帶來大量的補焊和打磨工作。

解決船臺手工CO2焊中存在的問題，主要依靠半自動角焊機拓展應用。目前我司半自動角焊機在部件拼裝和分段制作方面的應用較為廣泛，但未在船臺分段搭載上應用。主要原因：一是船臺分段下口受到防變形加強排的限制；二是傳統(tǒng)施工工序無法滿足拓展應用后的質(zhì)量控制；三是現(xiàn)有的半自動角焊機在船臺復雜環(huán)境下焊縫成型質(zhì)量難以保證。為此，經(jīng)過組織施工、工藝、質(zhì)量等各方面人員共同研究、改進、將半自動角焊機拓展應用在H1192 船901、902 分段非結(jié)構(gòu)面通道位置，取得顯著效果。

2 半自動角焊機拓展應用的難點

2.1 船臺分段下口受到防變形加強排的限制

為了控制分段變形，在分段合攏口100 mm 左右非結(jié)構(gòu)面設置有一道寬100 mm、厚10 mm 的防變形加強排，它能夠有效控制因焊接熱輸出、吊運等原因?qū)е碌谋诎遄冃?，但同時導致半自動焊角焊機的行走機構(gòu)無法在該位置進行行走焊接。

2.2 施工工藝無法滿足質(zhì)量控制要求

拆排工序一般在焊接后進行，裝配定位卡馬等一般在非結(jié)構(gòu)側(cè)，這些都加大了半自動焊角焊機拓展應用的難度；半自動焊技術(shù)需要先打磨清潔好，并對周圍環(huán)境的清潔要求較高。

2.3 焊縫成型質(zhì)量難以保證

船臺是一個交叉作業(yè)環(huán)境，使用半自動焊角焊機如何避免環(huán)境影響保證焊縫成型質(zhì)量是難點之一；另外打磨清潔進度和半自動角焊機速度的匹配、焊絲電流電壓等工藝參數(shù)的選取等，都需要進行一定改進才能保證質(zhì)量。

3 半自動角焊機拓展應用措施及試驗

3.1 拓展應用措施

（1）拆除船臺分段下口防變形加強排

在控制分段變形的大前提下，結(jié)構(gòu)側(cè)焊接完冷卻后，拆除非結(jié)構(gòu)側(cè)下口加強排。

（2） 改進施工工藝

① 裝置定位焊統(tǒng)一要求在結(jié)構(gòu)側(cè)進行作業(yè)，定位卡馬統(tǒng)一安裝在結(jié)構(gòu)側(cè)；

② 分段定位好后：首先開展定位焊作業(yè)；接著開展結(jié)構(gòu)側(cè)打磨清潔作業(yè)；然后開展結(jié)構(gòu)側(cè)手工CO2焊；在焊縫冷卻后開展拆排作業(yè)；最后進行非結(jié)構(gòu)側(cè)打磨清潔作業(yè)，及半自動焊焊機焊接作業(yè)。

（3）施工參數(shù)及管理優(yōu)化

① 通過試驗及結(jié)果檢驗，匹配打磨清潔進度和焊機速度，確定打磨清潔和焊機焊接的時間差，降低相互影響的風險；

② 通過試驗及結(jié)果檢驗，確定船臺搭載時半自動焊接的焊絲電流、電壓等工藝參數(shù)；

③ 交叉作業(yè)情況下，在通道里板等位置標識合攏焊接，其它割焊作業(yè)也保護焊縫等。

3.2 應用試驗情況

依據(jù)上述各項措施，在我司建造的H1192 產(chǎn)品船901 分段進行半自動化角焊機拓展應用試驗，使用效果較差，焊縫成型效果不理想。

3.3 改進分析

現(xiàn)場監(jiān)控發(fā)現(xiàn)：半自動焊機的焊縫成型好壞與非結(jié)構(gòu)側(cè)的裝配定位焊大小和裝配間隙關(guān)聯(lián)度極高。

（1）定位焊焊段大小影響

定位焊焊段偏大，焊接時只要經(jīng)過定位焊位置焊縫都會鼓起，造成焊接成型差。

（2） 裝配間隙影響

裝配間隙大造成焊角過大，并容易產(chǎn)生變形及咬邊。

為此，作出如下調(diào)整：拆排前，裝配定位焊時要求在壁板結(jié)構(gòu)側(cè)進行定位焊作業(yè)；經(jīng)過調(diào)整后，結(jié)合上述各項措施，角焊機焊接成型質(zhì)量得到較大提高。如圖1、圖2。

圖1 焊縫光順縱向成型效果

圖2 焊縫橫向成型效果

3.4 改進措施梳理

經(jīng)過多次試驗，焊接成型質(zhì)量良好。并梳理有益的改進措施：

（1）改進船臺分段下口防變形加強排拆除時機：在結(jié)構(gòu)面焊接完并冷卻后進行拆除作業(yè)。

（2） 改進工藝及工序

工藝上：裝配定位焊統(tǒng)一要求在結(jié)構(gòu)側(cè)進行作業(yè)，定位卡馬也統(tǒng)一要求安裝在結(jié)構(gòu)側(cè)。

工序上：在分段定位好后，首先在結(jié)構(gòu)側(cè)開展定位焊作業(yè)，接著開展結(jié)構(gòu)側(cè)打磨清潔作業(yè)，然后開展結(jié)構(gòu)側(cè)手工CO2焊施工，在焊縫冷卻后，組織開展拆排作業(yè)，接著進行非結(jié)構(gòu)側(cè)打磨清潔作業(yè)， 最后進行非結(jié)構(gòu)側(cè)半自動焊接作業(yè)。

（3）船臺搭載半自動角焊機施工參數(shù)

打磨清潔后半天內(nèi)開展半自動焊接作業(yè)，不會相互影響。

船臺上建分段搭載時半自動焊接的焊絲、電流、電壓等工藝參數(shù)見表1。

表1 Φ1.2 藥芯焊絲使用的焊接參數(shù)

（4）其他管理事宜

交叉作業(yè)情況下，使用油性筆在通道壁板等位置標明合攏焊接作業(yè)，其他割、焊作業(yè)請注意保護焊縫。

管理人員根據(jù)施工計劃判定，如該位置大面積交叉作業(yè)，要求采用白色紙質(zhì)膠條進行貼護，并要求在焊接作業(yè)前進行清掃，拉開白色紙質(zhì)膠條開展焊接作業(yè)。

4 半自動角焊機拓展應用效果

（1）質(zhì)量有所提高：半自動角焊機與手工CO2焊相比，焊縫成型質(zhì)量和船外觀質(zhì)量得到明顯提高；

（2）施工技能要求低：設備操作簡單，有一定基礎的焊接人員經(jīng)過2、3 天的培訓基本能夠掌握操作要領；手工CO2焊需要進廠2 年工齡以上的人員及持有二類焊工證，才能進行施焊，作為對比，半自動角焊機拓展應用后技能要求降低明顯；

（3）勞動強度有效降低：原來焊工需要長時間握著焊槍蹲著焊接比較疲勞，焊接質(zhì)量和效率也相應降低，焊縫成型差帶來大量的補焊和打磨工作；半自動角焊機拓展應用后，人員只需蹲姿觀察設備行走的焊接角度和熔池變化，并適時調(diào)節(jié)設備角度和速度，勞動強度明顯降低。同時焊縫質(zhì)量相對較高，不需要過度打磨。

（4）工效明顯提高：半自動角焊機和手工CO2焊工效對比，見表2。

表2 工效對比

（5）工時耗費下降：焊后補焊、打磨工作量少，工時耗費明顯下降。

以H1192 船902 分段焊接為例，成本節(jié)約統(tǒng)計見表3。

表3 項目節(jié)約成本統(tǒng)計

5 結(jié)束語

通過在H1192 船901、902 分段非結(jié)構(gòu)面通道位置進行半自動角焊機的拓展應用，焊接效率和質(zhì)量均有所提升，勞動強度有所降低，而且設備操作簡單易學，相應工藝、管理方法也逐漸成熟，為后續(xù)更大范圍推廣船臺搭載半自動角焊機積累了經(jīng)驗。