高效焊接技术在船舶建造中的应用及推广

洪森　彭茂清

摘 要：本文主要从高效焊接设备、工艺、精度控制要求、实施效果等多方面讲述高效焊在船舶建造中的应用，以及企业如何通过高效焊焊接技术的推广来提高焊接質量，提高造船效益。

关键词：高效焊；焊接质量；精度控制；效益

中图分类号：U671.83 文献标识码：A

Abstract： This paper expounds the application of high-efficiency welding in the process of shipbuilding production from the aspects of equipment， technology， precision control requirement and welding effect and how the shipyard improves the welding quality and shipbuilding efficiency through the application of high-efficiency welding.

Key words： Efficient welding； Welding quality； Precision control； Efficiency

1 前言

随着船舶市场的竞争，船东和船厂越来越重视船舶建造进度和焊接质量，而焊接作为船舶建造的主要工序，是衡量船舶质量的重要指标之一，高效焊接技术的应用范围、效率影响到船舶建造的进度。随着材料技术日益成熟，焊接技术的稳步发展，焊接装备的日益自动化，国内外船厂都在努力提高焊接自动化程度。以前焊接使用手工焊操作现在基本上已被CO2气体保护焊所取代，并逐步进入到流水线和机械臂自动焊接的阶段。船舶建造高效焊接技术的应用推广，不断提高了劳动生产率，降本生效，提高焊接质量，减少焊接变形，提高造船精度。

2 高效焊接使用现状及设备概况

2.1 CO2气体保护焊应用

在船体板缝方面，除少部分拼板采用埋弧焊或船坞搭载垂直气电立焊外，其余大部分板缝均使用CO2气体保护焊或CO2气体保护焊+埋弧自动焊。在结构角焊方面，在原有平角焊缝采用自动平角焊机外，其他通过引进全位置角焊小车，并在结构立角焊缝加大了立角焊全自动应用范围。

2.2 埋弧自动焊应用

主要应用在拼板焊缝，而平直胎架上拼板缝、横舱壁分段制作壁板对接缝、分段总组及搭载双层底內底板对接缝、舷侧分段内纵壁对接缝、船坞搭载主甲板平对接缝等均采用的CO2气体保护焊打底，埋弧焊填充及盖面组合焊接等工艺。

2.3垂直气电立焊应用

主要应用在船坞搭载平行舯体舷侧外板、内纵壁立对接缝焊接；横舱壁与舷侧分段壁板立对接缝、分段总组主甲板立对接缝等。

3 高效焊接推广应用优化实施

3.1 CO2气体保护焊和自动角焊机推广应用

减少手工焊，提高高效化率主要从以下几个方面入手：

（1）建立焊工实操培训车间，每年根据生产需求培训若干焊工，从理论和实际操作两方面同时进行培训取证，不断提高焊工的技能水平和质量意识；对于分段外板、内底纵骨角焊缝，实现一人操作多台角焊机焊接，为大力推广高效焊和提高焊接质量起到了一定的作用。

（2）现场质量控制及建立QA、QC主要职责。其目的是加强焊接质量意识，监督焊接施工人员严格执行焊接工艺要求，发现质量问题及时反馈到有关课室，以便能及时解决。

3.2 图纸设计的优化

结合规范，对技术设计图纸进行工艺优化，大量角焊缝由原先的全熔透优化成深熔焊或者普通角焊，如优化后的舷顶列板与甲板列板、内纵壁板与上甲板角焊缝、双层底LP16纵壁与内底板、舱口围围板与主甲板等，全部实现了CO2全自动焊操作。

3.3 磁力工具投入使用

内场片体骨材装配，引进磁力装配工具，实现无码装配，减少定位焊数量，全部实现了自动角焊机操作，减少手工焊条的使用，减少补磨，提高劳动效率。

3.4 短距立对接缝高效化焊接工艺推进

对于不利于采用垂直气电立焊焊接的位置，且长度大于0.5 m、没有阻碍的立对接焊缝，引进了全位置焊机和行走路轨，实现CO2全自动焊，比如分段制作阶段一些框架立对接缝，总组阶段舷侧分段外板与主甲板立对接缝，先采用半自动CO2保护焊打底，然后采用全自动焊焊接，如图1所示。

3.5 低温韧性高强度厚板工艺试验

主要是垂直气电立焊焊接工艺评定：外板、甲板、内纵壁板等均为高强度DH36钢，厚度达26～30 mm，经过对厚板垂直气电立焊焊接工艺试验，确保厚板垂直板缝大量采用垂直气电立焊焊接，同时对有线型的尾部外板，通过改进工装辅助，实现了垂直气电焊操作如图2所示，确保焊缝一次成型，不仅提高焊接质量，而且可减少焊接变形量。

3.6 无余量搭载精度控制技术应用

船坞搭载阶段，通过预修整及分段无余量搭载等精度控制技术，有效控制角焊缝装配间隙，特别是舱口围与主甲板、内纵壁与内底板角焊缝等，实现了自动角焊机操作。

3.7 厚板拼板焊接工艺实施

由于0.6 L区域内货舱主甲板板厚已达42～50 mm，厚板自动焊拼板焊接在工艺试验不完善情况下，只能采用半自动CO2保护焊焊接，虽然与埋弧自动焊焊接均属于高效焊，但效率不一样，且CO2半自动焊对焊工操作技能要求高，难保证焊接质量。通过厚板的双面埋弧焊焊接工艺评定，选择合适的焊接电流、电压、焊接速度，控制焊接参数、热输入量等工艺措施，确保厚板双面埋弧焊的低温冲击性能满足要求，同时对于船坞阶段主甲板厚板平对接缝，开单V坡口，采用CO2保护焊焊接先打底焊，然后用埋弧焊填充及盖面，更广泛的推广自动焊。

3.8 短距T型材对接缝的焊接

对于T型材面板及腹板均开单V坡口，控制装配间隙约5 ～ 6 mm，焊接形式采用单面焊雙面成型；对于短距壁板对接缝，同样采用单面焊双面成型，壁板对接缝焊后直接划结构线安装构件，解决了以往壁板采用正反面焊接需要两次吊装翻身再装结构流程，提高工作效率。

3.9 船坞阶段横对接缝的应用

自动小车在横对接缝的应用要组建有经验、有技术的焊工团队专用自动横焊机外，还需在精度方面控制外板横对接缝上口及下口坡口角度、间隙要求，通过搭载精度控制与预修整技术的应用，提高坡口开设精度，间隙控制约在5 ～ 8 mm；坡口角度在40o±5o，避免了工人切割余量和坡口时容易割伤母材，通过控制精度，更好提高高效化。

3.10曲线分段板缝高效焊推进

对于一些首部、尾部、舷侧等曲线外板的焊接，焊接角度不超过15°时，选用组合型（气体保护焊+埋弧焊）焊接工艺施工，先采用CO2单面焊双面成型焊接形式，确保打底焊缝背面成型，然后采用埋弧自动焊焊接，焊缝表面无需打磨等工艺措施。

3.11焊缝免打磨推进

根据规范及船厂客户报验标准，制作各种位置焊缝免打磨试样，结合焊缝表面质量要求对现场施工成型好的焊缝实现无需打磨，确保焊缝一次成型原样，从而减少了焊缝返修及手工补焊。

4 成果水平评价及效益

（1）通过全面推广CO2气体保护焊，全船基本已采用高效焊设备焊接，手工焊仅在定位焊、焊缝修补、马脚修补等小范围内使用。

（2）通过全面推广CO2气体保护焊，生产中通过优化施工工艺，采用分离装配法，长直平角焊缝均采用CO2全自动焊，焊缝成型美观，焊接质量良好，减少焊后的返修及修补。

（3）部分无结构阻碍的普通立角焊缝，使用CO2全自动焊，减小了对SⅡ类以上熟练焊工的依赖，而且焊脚尺寸符合质量公差要求，焊缝成型美观，质量良好，减少了后续的补焊、打磨，减少焊条使用量。

（4）平直横对接缝采用CO2全自动焊，焊接工艺评定试验已成功，在39K系列船的船坞搭载中已使用；

（5）船坞搭载或者分段总组平直立对接缝，对于板厚在30 mm（材质：DH36）内全部采用垂直气电立焊焊接，船坞搭载板厚超过30 mm的舷顶列板立对接缝采用自动立角焊机焊接。

（6）横舱壁肋板、曲线外板对接缝实现了CO2半自动焊+埋弧焊填充及盖面。

（7）全船克令吊筒体、可倒立柱制作，通过简易工装辅助，采用埋弧自动焊焊接；管子制作焊接由原先的仰焊、垂直固定焊等较难焊接位置通过工装辅助转动，全部改成了水平转动焊，降低了施工难度及提高了焊接效率。

（8）上建的平角焊缝为双面间断焊，通过引进待间断焊功能的全自动平角焊机，将此类焊缝从CO2半自动焊改为CO2全自动焊，焊缝美观，减少了补磨、补焊工作量。

（9）内纵壁、内底板、主甲板等平对接缝，根据工艺要求及优化，码板直接安装在结构面，非结构面采用组合焊的焊接方式，CO2打底焊后再采用自动焊焊接，有效提高经济效率。

（10）通过在实船上推广高效焊，企业高效焊达94.6%，生产效率提高30%以上，焊接工时减少25%以上，节能达25%以上。

（11）通过使用高效焊，焊接质量大幅提高，高效焊施焊的焊缝，焊缝出现返修状况显著下降。

（12）通过近几年高效焊接技术的推广应用，在保证产品焊接质量的同时，确保了生产节点按期完成，缩短造船周期，同时为提高生产效率带来极大帮助。

5 有待深化的地方

（1）通过调研了解国内外先进船厂的高效焊接方法，继续推广适合生产实际的高效焊接。

（2）通过不断培训，进一步提高焊工掌握CO2气体保护焊焊技术水平，提高焊缝一次成型，提高焊接质量，减少焊缝返修。

（3）高效焊接要与焊接技术的长远发展相结合，公司各种大型焊接装置的增置、焊接设备的引进等应考虑总体和长远焊接发展，对于厚板拼板（EH36，t=50 mm）焊接，可考虑引进双丝埋弧焊机，扩大高效焊应用范围。

（4）通过焊接试验，熟练并提高高效焊接设备的配套焊接工艺，培训操作人员，逐步建立稳定队伍，使高效焊有效使用，确保焊接质量稳定。

6 结束语

高效焊接技术的应用及推广，是以船舶产品为载体，以增加高效焊接设备为基础，以精度控制技术为辅助，增加高效焊接方法为途径，提升船舶产品的高效焊使用率，减少对熟练焊工的依赖，提高焊接质量，把稳定质量作为高效焊接实施推广过程的主线，降低劳动成本。在实施过程与各部门相互协作配合、上层领导重视、支持密不可分！

参考文献

[1]黄浩. 船体工艺手册[M].国防工业出版社，2013.

[2]国际船级社协会. IACS 散货船结构共同规范[S].

[3]Rules for the Manufacture，Testing and Certification of Materials，

July2012：Chapter 13.

[4]No.47 Shipbuilding and Repair Quality Standard，May 2016：TABLE7.1.