探討焊接技術在船舶修造中的應用

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摘要：對于船舶工業發展來說，船舶焊接技術至關重要，自20世紀至今，我國船舶制造業便已經在船舶修造中重點關注焊接技術，在此船舶修造焊接技術也獲得了普遍的關注與應用。近年來，經濟的不斷發展使得我國船舶制造業也逐漸面向國際化，而船舶焊接技術則成為船舶制造業發展中質量、成本等各個方面的一個影響因素，基于此，需要重點針對焊接技術展開研究，通過更加先進且可靠的船舶焊接技術來促進船舶制造業的發展。本文主要針對船舶修造中的焊接技術進行分析，并提出焊接技術的具體應用策略。

關鍵詞：焊接技術；船舶修造；焊接工藝

0引言

焊接是一種工業生產的基本技術手段，但對于船舶修造領域來說，焊接技術則是一種直接影響船舶制造質量與產量的重要技術。在船舶修造過程中，焊接所占用的總耗時比率達到40%左右，而焊接工藝的質量也成為判斷船舶生產質量的評斷指標之一，而焊接工藝的效率也決定船舶修造的周期與成本，可見焊接技術對于船舶修造而言比傳統工業生產更為重要。船舶修造對于工藝水平具有較高的要求，尤其是結構強度上，必需確保焊接焊縫的質量，確保結構能夠抵御外部壓力的影響。因此需要在船舶修造過程中進一步提高焊接技術水平，對焊接工藝進行嚴格把控，確保焊接質量也是保障船舶修造質量的途徑之一。

1船舶修造中的焊接技術概述

船舶制造業具有多年的發展歷史，自20世紀初便開始重點研究船舶修造焊接技術，1920年英國某船廠首次利用焊接技術來修造遠洋船舶，這也是船舶制造業邁向現代化的一個重要節點。在此之后，焊接技術在船舶制造業中的應用也越來越廣泛，逐漸替代傳統的鉚接技術。自20世紀40年代起，焊接技術也表現出迅猛的發展勢態，氣體保護焊接以及埋弧焊等技術也獲得了研發與推廣。至50年代，船舶制造領域已經廣泛應用氣電立焊等焊接技術，進一步提高船舶焊接技術水平，也讓焊接技術有了更為廣闊的發展空間。自20世紀90年代，二氧化碳氣體保護焊接技術以及高效焊接技術也相繼問世，而焊接技術的發展也逐漸趨于自動化。對于船舶修造來說，焊接工藝所占的工程量達到總量的30%~40%，而焊接工藝所需的成本也占總量的最高50%。近年來隨著我國經濟的不斷發展，我國在船舶制造領域也取得了一定地位，制造技術水平有了顯著提升，同時焊接質量評價也成為主要的參考指標，船舶焊接技術水平直接決定了船舶制造的質量，而其對于船舶整體結構的穩定性、船舶制造經濟效益等都具有重大影響。我國船舶制造領域的發展以更高的要求、更高的質量、更強的性能、更為完善的體系為基本理念，使得國內的焊接技術發展勢態十分良好[1]。

2船舶修造中焊接技術的有關規定

在船舶修造中，焊接工藝需要進行評定實驗，一般指的是確定好材料之后根據有關工藝進行焊接，并在焊接完成后檢查焊縫和熱影響區的焊接質量，從而確定焊接工藝的適用性。焊接工藝評定能夠為焊接流程及焊接的整體質量具有保障性作用，所以在船舶修造中需要對擬用的焊接技術工藝進行評定。根據船級社有關規定，船舶制造廠在焊接流程中需要對所用的焊接工藝、焊接材料等進行評定試驗，從而確保工藝與材料的應用能夠達到預期要求和質量標準。在修造之前，制造廠需要根據現有的技術條件和經驗水平設定好船舶修造焊接計劃，將其制定為文件，交由驗船師評定，文件中需要對焊縫的位置、尺寸等指標進行明示，并擬定好焊接工藝形式及編號。之后需要對照本廠以往生產焊接工藝的評定結果，若應用此前從未應用，或沒有獲取批準的焊接工藝，則需要嚴格進行焊接工藝評定。在焊接工藝的評定項目中，需要確定好有關的工藝評定標準，確保制定的標準能夠符合評定規范，之后根據重要因素或補加因素相同原則進行選擇。一些評定試驗的重要因素可以根據實際情況來選擇是否明示，但無法當作焊接工藝的指導性文件。

3焊接工藝評定的選擇

通常情況下，若焊接工藝通過船級社的評定，那么便可以長久應用，但若是需要對既定的焊接工藝進行修改，那么必須將修改的內容向船級社上報，而船級社則可以根據修改內容來重新對焊接工藝進行評定試驗。評定的焊接工藝一般也都會具有一個適用范圍，若未能處于這一范圍區間內，那么便需要在應用之前對焊接工藝進行評定試驗。通常焊接工藝評定試驗的實際應用范圍有以下幾點：1）若需要同時采用多道工藝，那么鋼板等材料的厚度則需要嚴格規范，一般厚度的選用范圍需要在評定試驗所選厚度的50%~200%。若選擇單獨的焊接工藝，那么材料厚度的選擇范圍則可以更改為80%~110%；2）鋼材與焊接材料的選擇范圍。通常需要參考評定試驗所選擇的材料，需保證材料的等級相同，如果韌性較高的材料試驗通過，則能夠確定焊接工藝參數的影響并不大，在通過船級社許可后可以合理選用韌性等級稍低的材料；3）鋼管直徑的選擇范圍應為評定試驗直徑的50%~200%，管壁的厚度選取范圍也是如此。若焊接工序較多，那么材料壁厚的選取范圍也應為50%~200%，單項焊接工藝則為80%~110%；4）焊接規范參數所確定的電流、電弧電壓值的浮動不能高于5%，而焊接速度的浮動范圍也不宜超過10%[2]。

4船舶修造中焊接工藝的具體應用

目前，現代化的焊接技術涉及到修造過程的工藝設計和小、中大合攏，平直立體分段等。國內的船舶修造焊接技術水平已經能夠達到制造生產的技術要求，而高效焊接技術則具有重大意義，技術含量更高，技術工藝更為完善，但對于高質量水平的焊接材料也需要向外進口才能保證生產要求，而當前國內船舶修造廠常用的高效焊接技術具體有以下幾種。1）二氧化碳氣體保護焊。對于二氧化碳氣體保護焊來說，焊絲的選擇至關重要，具體分為以下幾類：①藥芯焊絲。藥芯焊絲是二氧化碳氣體保護焊應用中的重點材料，輔以其他材料能夠實現單面的快速焊接，這種焊絲的特點便是能夠提高電弧的穩定性，同時焊接工藝性能也較為優異，焊接效率較高等；②實心焊絲。目前國內廣泛推廣的實心焊絲種類較少，因此在實心焊絲今后發展的方向上，不僅要進一步提高焊絲工藝水平，還要不斷拓展實心焊絲品種類型，實心焊絲的應用優勢有焊接效果美觀性較強。焊接過程能夠有效避免飛濺現象等。當前常見的船用鋼結構上，藥芯焊絲如今已經能夠實現全面的國產化，但部分高質量的焊材對于技術水平具有一定要求，所以當前還是需要向外進口才能確保生產需求[3]。2）活性氣體保護焊技術?；钚詺怏w保護焊技術主要利用CO2+Ar混合氣體的CO2自動焊接，這種焊接技術在不銹鋼焊接方面具有明顯優勢。我國某船舶工藝研發機構已經開發出適宜船廠使用的雙絲單面MAG焊接設備與工藝，而這一技術的主要優勢在于，能夠實現無縫裝配和坡口中定位焊接等，增加切斷細焊絲，在其背面選用陶瓷襯墊，板厚為12~22mm之內能夠實現單次成型，不僅能提高焊接質量，同時焊接效率也較為優異。3）焊條電弧焊。線下立焊焊條和向上立焊焊條對比能夠有效提升焊接效率，而鐵粉焊條焊的方式工藝流程較為簡易，能夠提升熔敷效率，從而確保焊接效率，焊接效率通常都能提高一半甚至更高。重力焊條選擇直接在5~8mm的鐵粉焊條，熔敷率能夠達到180%左右。4）攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊是一種固相焊接法，和以往的焊接形式對比能夠有效避免焊接飛濺現象，同時焊接過程不需要采用焊材，接頭部位不會出現裂紋等，是一種高效且零污染的環保型焊接技術。攪拌摩擦焊在多數大型船舶的鋁合金結構中應用具有顯著優勢，因此國外多數船舶制造廠廣泛應用這一焊接技術進行預成型構件的生產，促進船舶制造轉向預成型結構裝配型[4]。由此可見，攪拌摩擦焊屬于先進的焊接技術，在鋁合金船舶結構生產中的應用能夠發揮明顯的效果。

5結語

經濟一體化使得國內船舶制造業有了更為廣闊的發展空間，但從另一個角度來看這也是一種挑戰。若想促使我國船舶修造焊接技術水平躋身世界前列，加快船舶工業的快速發展，需要將船舶焊接技術作為著手點，將其歸入船舶工業現代化改造規劃中。這也需要綜合我國國情，根據當前船舶行業的發展勢態以及焊接技術的發展方向、發展條件來積極研發與推廣更為高效的焊接工藝，優化焊接工藝流程，研發新的焊接技術與設備，通過焊接技術的不斷革新來推動船舶制造業的穩健發展。

參考文獻：

[1]洪森,彭茂清.高效焊接技術在船舶建造中的應用及推廣[J].廣東造船,2018,(1):76-78.

[2]楊義生.解析激光焊接技術在船舶制造中的應用與前景[J].科技創新導報,2013,(25):6+8.

[3]谷慶峰.淺談焊接技術在船舶建造中的應用[J].中國科技博覽,2011,(31):283.

[4]王春華.焊接技術在船舶修造中的應用[J].中外船舶科技,2009,(04):6-9.

作者:衛丹單位:新大洋造船有限公司技術部