小型高速艇建造的焊接工艺与质量控制

陈邵军

摘 要：本文对小型高速艇建造过程中遇到的焊接工艺和质量控制的问题进行了分析，通过对船用4mm薄板的焊接工艺的试验，确定了最合适的薄板焊接工艺参数，避免了薄板焊接时因为工艺使用不当，带来的返工成本增加、浪费、能耗加大等经济损失，具有较好的经济效益。

关键词：小型高速艇;薄板焊接工艺;焊接质量控制

本文以STe1905型高速交通艇的建造为例，将该型船舶的建造过程中遇到的一些焊接工艺和质量控制的问题及解决方法进行分析与总结。

STe1905型高速交通艇的为钢制船体、铝合金上建的结构。钢制船体所使用的钢板为A级船用钢板（材质等同于EN10025-S235JRG2，St37/Fe360），板材厚度如表1所示：

4-6mm左右的板厚都属于典型的薄板，大范围施焊时，基本都采用CO2气体保护焊。薄板在焊接中，非常容易产生较大的焊接变形或者出现未熔合、未焊透等焊接缺陷。因此，在实际工作中，需要针对各种具体情况，在施焊前通过实验，制定出相应的焊接工艺参数，保证焊后焊缝的质量满足要求，并且焊接变形相对较小可控。

1 薄板的焊接工艺分析

1.1 A级船用钢板的焊接性能

根据船级社的规范，A级船用一般强度结构钢板的碳当量一般都小于0.36，其强度、塑性、焊接性能较好，焊前一般不需要预热，可选择手工电弧焊、CO2保护焊、埋弧焊等焊接方法。其化学成分及力学性能见表2。

1.2 CO2气体保护焊工艺参数

Ste1905船壳板对接焊缝主要采用了CO2气体保护焊，经过多次实验，我们使用了如表3所示的单层单面焊双面成型的焊接工艺：

采用上述焊接工艺的船壳板对接焊缝，其X-射线探伤的一次合格率，可以达到90%以上，并且可以有效控制角变形和减小纵向扰曲变形，满足了船舶建造规范的要求。

2 高速艇薄板焊接的质量控制

2.1 焊接前的准备

焊前需要对所使用的焊丝、焊剂进行检验，对焊缝的焊接顺序、焊接变形的预防措施、焊接设备的工作状况及焊工的资质进行检查。检查焊丝的牌号是否与批准的工艺参数相同，检查埋弧焊剂的湿度，使用前必须进行烘干。4mm的钢板对接，可以使用V型坡口，板边下料应采用刨边机进行加工，以保证装配间隙均匀。焊前无需预热。清除对接口及两侧10-20mm范围内的油污、铁锈、氧化物、油漆等。接头处必须保持干燥。

2.2 定位焊

对于分段制作和船台合拢留的余量必须采用气割时，应精心操作，提高切割质量。采用埋弧焊时，气割后应进行研缝，有条件时，我们采用了等离子切割来减少变形。板口错边量小于0.15t（t=板厚）。

装配时，按规定留出间隙，对局部间隙不均匀，有超差的应经研磨或铲边达到标准，不得用氧割而产生变形，原则上不允许采用板边长肉修复超大间隙的做法。装配时，不得采用生接硬拽而造成附加应力增大。

定位焊使用的焊接材料，与正式焊接材料相同。定位焊缝的引弧与收弧端应该圆滑，防止焊缝接头时两端焊不透。定位焊长度和间距应均匀一致，对接缝隙定位焊长度20mm，间距150mm.采用埋弧焊时，应采用密点定位法，焊点直径为8到12mm，间距为30mm。

2.3 焊接时严格遵守焊接顺序

焊接时应采取由中间到前后左右方向进行，围绕中心采用跳焊法，不得集中在一个区域，使得热量集中，同时，应采取双数焊工对稱焊，焊工人数不能过多。

船壳外板上焊缝的一般焊接顺序如下图所示。

2.4 焊接检验

焊接检验应该贯穿焊接生产全过程，包括焊前检验、焊接过程检验、焊后检验。对焊缝外观质量的检查，主要使用目视检验和着色渗透探伤两种方法。

焊缝内部质量的检验，由于板厚太薄，不适合超声波探伤，所以主要以射线探伤为主。射线探伤的工艺及质量分级，按照CB/T3558-2011《船舶钢焊缝射线检测工艺和质量分级》的标准来执行。

3 结论

发展中的造船业对船舶性能的要求不仅在稳定性与美观上，更希望船舶具有更高更强的性能，例如：节省材料、节能减排和高速性。为此Ste1905及Ste1504型高速艇的船体结构都使用了4mm船用钢板，以减小船体的自身重量，提高航速，但同时也增加了船舶制造的难度，特别是在焊接缺陷及焊接变形的控制方面。

我们通过对船用4mm薄板的焊接工艺的试验，确定了最合适的焊接工艺参数。实际生产焊接后通过X-射线探伤，验证了使用此工艺参数的焊接质量，无论是外表成型效果，还是微观的内部质量，都满足实际生产要求，说明上述焊接工艺合理、可行。避免了薄板焊接时因为工艺使用不当，带来的返工成本增加、浪费、能耗加大等经济损失，具有较好的经济效益。

参考文献：

[1]CB/T3558-2011《船舶钢焊缝射线检测工艺和质量分级》[S].