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浅析船舶及海洋工程高效焊接技术

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：胡迪徐森

[导读] 摘要：社会进步迅速，我国的各行各业的发展也有了改善。船舶工业、海洋工程的迅速发展，极大地促进了我国焊接技术的发展，焊接工作量也随之上升。

        扬州中远海运重工有限公司江苏扬州 225200
        摘要：社会进步迅速，我国的各行各业的发展也有了改善。船舶工业、海洋工程的迅速发展，极大地促进了我国焊接技术的发展，焊接工作量也随之上升。目前，我国焊接工作总量已达到世界焊接强国的水平，但焊接工作效率却远远低于发达国家，主要原因在于焊接自动化程度低，高效焊接方法应用不够。提高焊接效率主要表现在：一是提高焊接材料的熔化速度的高熔敷效率焊接，其主要用于船舶和海洋工程中的厚板焊接。二是提高焊接速度的高速焊接，其主要用于薄板焊接。下面介绍几种目前较常见的高效焊接技术。
        关键词：船舶；海洋工程；高效焊接技术
        引言
        对国内外海洋工程用焊材的研究进程和市场现状进行了分析介绍。主要阐述了海工钢焊缝金属和热影响区的组织特性，并从纯净化、合金化、细晶化和均质化四个方面对焊缝金属的韧化机制进行了讨论；介绍了特种低相变点焊材的开发和配套焊后处理方法的发展；最后指出了海洋工程用焊接材料的未来发展趋势。
        1气体保护焊
        1.1T.I.M.E.焊
        T.I.M.E.焊（Transferred Ionized Molten Energy）是在原有的MAG焊基础上通过增大焊接电流，增加电阻热，采用高的送丝速度与其高的熔化速度匹配，并采用四元保护气体来进行保护，实现高速焊接下的高熔敷率。此方法有如下优点：（1）采用大干伸长焊接，熔敷率、焊接生产率均有所提高。（2）采用四元气体保护法，接头的低温韧性有所改善，焊缝金属中S、P杂质含量下降，优化了接头力学性能。（3）由于熔滴过渡方式是射流过渡，故可较好的实施全位置焊接。目前，这种高效的焊接方法已在机械工程、建筑钢结构、起重机械等制造行业得到实际的应用。船厂应用较少，其原因可能如下：一是TIME焊设备昂贵，所需保护气体中氦气含量高，我国是氦资源贫乏国家，导致气体成本高；二是国内没有专门的TIME焊丝生产厂家，焊丝均依靠进口。
        1.2TENDEM双丝焊
        国内一些大型企业为提高重要构件的焊接效率和质量，增强在国内外市场的竞争能力，当前逐渐开始从国外引进双丝高效自动焊装备。国内大多数关于双丝TANDEM焊的研究都是在汽车、机械工程方面，船舶方面的研究较少。目前，只有熔盛重工进行了造船拼板的TANDEM双丝焊试验，结果表明：TANDEM焊接工艺能够满足船厂的拼板要求；对组对时预留间隙、母材种类适应性较强；热输入低、变形小；焊接效率高，速度快。
        1.3自动立焊机和自动角焊机
        （1）自动立焊机。国内早已对气电立焊的设备、工艺和应用进行了研究。目前，国内大多数大中型船厂已在使用这项技术，避免了传统工艺中的焊接断点，提高了焊缝的可靠性；一次焊接双面成形，减轻了劳动强度，大幅度提高焊接效率（比手工焊条焊提高效率6~8倍）和质量。（2）自动角焊机。船舶结构中，角焊缝所占有的比例较高，因此提高角焊缝焊接的自动化程度特别重要。自动角焊机优点：自身体积小、重量轻，焊接质量好，速度快，生产率高。还可以通过改变角焊机的结构，使得多焊缝同时焊机，焊接效率提升6~10倍（如船体纵骨自动角焊机可同时焊机8条焊缝）。
        2海洋石油平台建设分析
        海洋石油平台的建设，具有超高安全风险与施工难度，且作业区域位于深海，不利于逃生与救援，给作业人员造成一定心理压力。海洋石油平台进行钢结构焊接时，作业人员会频繁遇到海浪、台风、潮流、海冰、风暴涌等自然环境影响，给焊接作业造成了很大阻碍。

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若钢结构焊接质量无法得到保证，将埋下安全隐患，影响到海洋石油开发项目的整体运行安全性，且一旦发生意外事故，将对作业人员、海洋生态环境造成巨大损坏。为严格保证海洋石油项目的开发安全性，必须对钢结构焊接质量进行严格控制，并采取专业的质量检验技术，对焊接质量进行安全性与可靠性评估，主动消除焊接质量风险隐患，为后续项目开发建设铺垫安全基础。
        3焊接质量控制措施探讨
        3.1材料检验与跟踪
        钢结构焊接质量控制时，应当对材料质量进行检验与跟踪。在对施工材料进行质量验收时，应当对材料的数量、厚度、外观、性能、尺寸、证书、标识、参数等进行全面严格检验。在材料质量检验工作开展时，需依循我国海上工程建设的相关规范标准，对施工原始材料进行质量验收，杜绝劣质材料进入到施工现场。施工现场对原材料进行下料切割时，应当对原材料的批号、材质等信息进行记录，并采取钢印方式处理协助材料转移工作，便于后续开展材料质量管理与追踪，保证每一件材料的施工、利用、废料回收得到全过程管理，规避施工质量隐患，避免施工对周边海洋生态环境造成影响。
        3.2焊接质量控制
        为保证焊接质量与安全，应当对钢结构焊接质量进行全流程质量控制。任何一道工序的开展质量，都会对焊接质量产生影响。如焊接起弧工作开展前，则需开展焊接准备控制工作，为后续焊接质量提供技术保证。在对其焊接质量进行控制时，焊接外观检查是最基础的质量控制措施。在焊接工作开展时，第一时间对焊接外观进行检查，则可及时发展焊接质量缺陷，并对其进行及时处理，避免后续无损焊接质量检验技术，论证钢结构的焊接质量，有效控制海洋石油项目的建设成本。焊接前期进行质量检验时，主要是由技术人员依据项目设计技术规格，检查相关焊接设备、材料，是否处于安全状态，并对检验坡口准备情况进行检查，判断坡口附近是否得到有效清洁处理、预热温度是否达到标准等。通过焊前检查工作的开展，可主动消除安全隐患，为后续钢结构焊接工作奠定基础。焊接施工过程中需对焊接外观进行检查，分析焊接参数、工艺、作业环境，是否满足作业技术要求。焊接后续外观质量控制时，主要由相关技术人员，依据施工检查标准与技术要求，利用专业工具对焊缝的外观进行一定检查，分析评估焊接的尺寸精准度，进而对钢结构的焊接质量作出基本判断。在一些特殊施工作业项目开展时，需对焊接位置进行热处理监控，评估焊接质量与安全，针对可能存在的焊接质量缺陷进行及时处理。
        3.3涂装质量控制
        海洋石油平台处于恶劣的深海腐蚀环境下，长时间的海洋自然环境侵蚀，将使得钢结构受到腐蚀，导致钢结构的整体强度与安全性下降。由于海洋石油平台的钢结构项目，处于海浪飞溅区域，钢结构焊接区域极易受到腐蚀，不利于海洋石油项目的整体建设，且在对钢结构进行防腐处理时，仅依靠阳极保护，无法有效保证钢结构的安全，因此需要对相关钢结构焊接位置开展涂层保护，有效提升钢结构的整体安全性。在涂装工作开展时，可利用乙二醇MEG储存罐，开展热喷铝防腐工艺处理。当涂装工作开展时，应当对项目作出的海洋生态气候进行分析，进而对油漆类型、干膜厚度、涂装间隔等进行科学设定，充分发挥出涂装工艺开展的质量与安全。涂装施工前，需对钢结构表面进行清理、准备相关涂料、附着力检查、漏电检验、干膜厚度检验等，为涂装施工奠定基础，保证海洋石油平台钢结构项目的整体建设安全性与可靠性。
        结语
        制造业是我国经济发展的根基，是推动经济发展提质增效升级的主战场，而焊接产业又是我国制造业发展的重中之重。纵观全球，我国海洋工程用焊材总体上还处于产业链中低端，产品附加值较低。因此，我国未来海工用焊材发展的重要方向是高端化、绿色化、智能化。满足我国海洋重大装备制造对高端焊接材料的迫切需求，摆脱长期依赖于进口的不利局面，保障国家海洋资源开发战略的实施，大幅度提升我国高端焊材产品自主研发的能力和国际影响力，对海洋工程行业的发展具有重要意义。
        参考文献
        [1]唐伯钢.今后五年我国焊接材料的发展趋势和问题[J].电焊机,2006,36 (11):34-38.