论文部分内容阅读
摘要：船舶焊接技术是现代化船舶制造中一项关键的技术，要想保障船舶航行的设备安全，就应该在实际船舶的制造中，加强对船舶制造中的技术应用研究，只有保障了船舶制造中的技术应用，才能够将船舶制造实现安全性管理。为此论文进行了船舶制造中的焊接技术应用研究，通过对焊接技术中的缺陷分析，从而进行了提升船舶焊接质量管理的办法，并且进行了船舶焊接质量管理的注意事项分析，希望通过论文的分析，能够全面提升船舶焊接中的缺陷管理，加强船舶焊接中的质量管理，从而全面提升船舶航行的安全性。
关键词：船舶制造；焊接质量；影响因素及对策
1焊接工艺在舰船建造中的应用
1.1埋弧焊
埋弧焊是利用电弧在焊剂层下燃烧来进行焊接的方法，是一种效率高的机械化的焊接方法之一，具有效率高、焊缝质量高及劳动条件好的优点。主要用于各种钢板的焊接，包括碳素钢、不锈钢、耐热钢及复合钢材等，适用于造船、锅炉、化工容器等，埋弧焊主要应用于内场的大面积拼接件以及外场双面焊。其对焊接技术规范要求比较宽松，焊正面的焊缝时，操作比较简单，是比较成熟、常用的焊接工艺。大型舰船建造中，随着钢板厚度的增加，为了提高焊接生产效率，可以采用双丝、三丝或者多丝埋弧自动焊的方法。
1.2二氧化碳气体保护焊
二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳为保护气的一种焊接方法。焊接时焊丝经软管和焊枪嘴向电弧区给送，同时送入一定压力和流量的二氧化碳气体进焊枪，再经焊嘴送出形成保护气流。因二氧化碳在高温下能分解为一氧化碳和氧气，因此，一般使用脱氧元素且含Si和Mn的钢焊条或者是药芯焊条。焊接时要在避风的室内作业，操作简单，具有焊接成本低、效率高、焊缝抗裂，变形小的优点，目前是黑色金属最重要的焊接方法之一。
1.3专用高效焊条焊
（1）下行焊，是焊条由上而下运条的一种焊接方法。它具有操作比较方便，劳动的强度低，焊接的速度快以及焊缝的成型美观无凸出的优点。适用于焊接立角焊缝。
（2）重力焊，是以手工焊为基础而发展起来的，是一种半机械化的焊接方法。它的焊接装置是一个带有滑轮的架子，借助焊条钳和焊条的重力，让焊条随着它的融化而自动向下运条。一般采用高效铁粉焊条。它具有设备简单易操作，焊接成本低的优点。适用于平角焊。
（3）铁粉焊条，是在普通焊条的药皮中加入铁粉，从而提高熔敷效率和速度。国内已经能生产出熔敷效率180%的高效铁粉焊条。其具有操作简单、灵活、成本低等优点。
1.4特殊焊接技术
（1）激光焊接技术，是用激光束冲击焊接接头，使其焊接的技术。属于融熔焊接。激光焊接属于非接触式焊接，不需要加压但需要使用惰性气体，防止溶池氧化，而填料金属偶尔会使用。激光焊接具有其他熔融焊接技术无法可比的优越性，能够连接航空、汽车工业中的薄板合金。并且具有能够使构件变形小，接头的质量高的优点。
（2）搅拌摩擦焊（FSW），是由一个圆柱或者带螺纹的圆柱体的搅拌针，深入到工件的接缝处，焊头高速旋转与焊接材料通过摩擦产生的高温使接缝处软化，完成焊接。而搅拌摩擦焊接的过程中不需要消耗其他的焊接材料，只消耗焊接拌头，主要用来焊接熔化温度比较低的有色金属。焊接的过程无辐射、无飞溅、无烟尘、无污染等。现今英、美等国都是运用搅拌摩擦焊来焊接锌、钛、铜以及低碳钢等材料。
（3）焊接机器人，顾名思义就是用来焊接的机器人，随着计算机、电子及机器人技术的发展，焊接机器人技术日益成熟。适用于船舶构件的批量加工、小型化的焊接工作及狭窄焊缝的焊接。目前现有的焊机机器人包括固定机械臂式焊接机器人及可移动便携式离线编程的焊接机器人。焊接机器人具有焊接的重现性好、环境的适应性强、智能化的程度高的特点。
2船舶焊接质量管理办法
2.1焊接处理前期准备
在进行船舶焊接施工作业之前，要及时进行船舶焊接的前期准备工作，在准备工作中要加强对船舶焊接中的原材料审核，同时要按照实际焊接的需求对焊接过程中要运用到的技术和焊接中需要的工艺数值匹配进行分析。只有保障了船舶焊接作业中的工艺数值对应，然后才能够按照专门的焊接工序去进行焊接作业的施工。
2.2焊接途中的技术应用
在船舶焊接过程中，应该实施动态的焊接工艺监督，保障在整個焊接的过程中，焊接技术的应用是规范的，同时在焊接的过程中，要注重对焊接电流以及焊接保护设施管理，例如在实际焊接中有些焊接是需要借助稀有气体进行焊接的催化剂处理，这就需要在实际焊接的过程中进行专门的焊接护理。同时在船舶的焊接中要注重对焊接工序的掌控，不要将焊接的工序弄混，这是保障焊接作业管理实施的重要性保障之一。为了保障整体的焊接作业稳定性，需要在焊接的过程中进行专门的焊接抽烟检查，如果在抽样检查中发现存在缺陷，应该及时针对缺陷进行管理，只有保障了缺陷管理，才能全面提升焊接的质量。
2.3焊接过程中的缺陷处理
（1）防止裂纹产生，在焊接过程中，为了防止裂纹出现而进行专门的措施处理，在实际措施的处理中要针对焊接的材料以及焊接中涉及到的焊条进行充分的选择，只有保障在实际焊接过程中对焊接的材料和焊接工序充分明确，才能够全面提升焊接的质量。裂纹的防止要进行专门的焊接材料清洁，同时在焊接的过程中，要对焊接设备进行及时的预热处理，保障焊接设备能够正常运行。
（2）防止焊瘤出现，在焊接过程中为了保障焊接的工序不受到影响，因此在实际焊接作业中要进行专门的焊瘤预防管理工作，只有保障焊接中不会出现焊瘤，才能够使得整个焊接过程中的船舶表面是光滑不受影响。因此在实际焊接的过程中，需要进行专门的焊接技术处理，例如处理焊接中的短弧以及焊接的停留时间等。
2.4焊接方法的选择
不同焊接方法的热影响区不同，焊接区域收缩量也不相同，多道多层焊缝比单道单层焊缝长度方向的收缩量和变形小。这是因为单道单层焊热影响区域冷热不均造成温度梯度大，焊接收缩量和形变亦增大。因此，在设计阶段应尽可能使用热量集中和高效焊接方法来减少焊接变形。
2.5装焊设计要求
装焊先后顺序能引起构件在不同装配阶段重心位置改变和刚性变化，对船舶结构的焊接变形有较大影响。整个船体结构装焊有两种方式，即局部装焊和整体装焊。在简单的船舶构件中，采取整体装焊方式，可以减少其旁弯、弯曲变形，例如工字梁装焊过程：若采用局部散装法，焊接后船体构件产生的各种弯曲变形量较大；若采用整体装焊法，现场验证发现船体构件产生焊接变形较小。在线型和结构复杂的船舶中，整体装焊法不再适用，为此，制定如下焊接工艺设计原则：①在线型和结构复杂船型建造中，优先采用局部装焊，采用局部散装法，造成焊接变形不能反应到船体建造的总变形量上；②在线型和结构简单船型建造中，有限采用整体装焊。
在结构装配设计中，控制装配间隙，以确保装配精度和质量；在胎架设计中，胎架应具有足够的刚性，有限元分析不能有下沉，胎架结构便于制作；确认设计中构件的坡口加工、装配次序、定位精度及装配间隙符合规范要求；明确避免强制装配，以减少构件的内应力；薄板装焊点接触胎架更改为面接触胎架，从而减少焊接变形。
结语：
总之，在船舶建造整个过程中，焊接变形和残余应力是相互共存、不可避免的，为此，只能采取正确和积极的方法减少焊接变形，从而达到既满足船舶设计强度及服役性能要求，又满足当前节能环保和经济性要求。
参考文献：
[1]英若采.熔焊原理及金属材料焊接[M].2版.北京：机械工业出版社，2007.
[2]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.
关键词：船舶制造；焊接质量；影响因素及对策
1焊接工艺在舰船建造中的应用
1.1埋弧焊
埋弧焊是利用电弧在焊剂层下燃烧来进行焊接的方法，是一种效率高的机械化的焊接方法之一，具有效率高、焊缝质量高及劳动条件好的优点。主要用于各种钢板的焊接，包括碳素钢、不锈钢、耐热钢及复合钢材等，适用于造船、锅炉、化工容器等，埋弧焊主要应用于内场的大面积拼接件以及外场双面焊。其对焊接技术规范要求比较宽松，焊正面的焊缝时，操作比较简单，是比较成熟、常用的焊接工艺。大型舰船建造中，随着钢板厚度的增加，为了提高焊接生产效率，可以采用双丝、三丝或者多丝埋弧自动焊的方法。
1.2二氧化碳气体保护焊
二氧化碳气体保护焊是以二氧化碳为保护气的一种焊接方法。焊接时焊丝经软管和焊枪嘴向电弧区给送，同时送入一定压力和流量的二氧化碳气体进焊枪，再经焊嘴送出形成保护气流。因二氧化碳在高温下能分解为一氧化碳和氧气，因此，一般使用脱氧元素且含Si和Mn的钢焊条或者是药芯焊条。焊接时要在避风的室内作业，操作简单，具有焊接成本低、效率高、焊缝抗裂，变形小的优点，目前是黑色金属最重要的焊接方法之一。
1.3专用高效焊条焊
（1）下行焊，是焊条由上而下运条的一种焊接方法。它具有操作比较方便，劳动的强度低，焊接的速度快以及焊缝的成型美观无凸出的优点。适用于焊接立角焊缝。
（2）重力焊，是以手工焊为基础而发展起来的，是一种半机械化的焊接方法。它的焊接装置是一个带有滑轮的架子，借助焊条钳和焊条的重力，让焊条随着它的融化而自动向下运条。一般采用高效铁粉焊条。它具有设备简单易操作，焊接成本低的优点。适用于平角焊。
（3）铁粉焊条，是在普通焊条的药皮中加入铁粉，从而提高熔敷效率和速度。国内已经能生产出熔敷效率180%的高效铁粉焊条。其具有操作简单、灵活、成本低等优点。
1.4特殊焊接技术
（1）激光焊接技术，是用激光束冲击焊接接头，使其焊接的技术。属于融熔焊接。激光焊接属于非接触式焊接，不需要加压但需要使用惰性气体，防止溶池氧化，而填料金属偶尔会使用。激光焊接具有其他熔融焊接技术无法可比的优越性，能够连接航空、汽车工业中的薄板合金。并且具有能够使构件变形小，接头的质量高的优点。
（2）搅拌摩擦焊（FSW），是由一个圆柱或者带螺纹的圆柱体的搅拌针，深入到工件的接缝处，焊头高速旋转与焊接材料通过摩擦产生的高温使接缝处软化，完成焊接。而搅拌摩擦焊接的过程中不需要消耗其他的焊接材料，只消耗焊接拌头，主要用来焊接熔化温度比较低的有色金属。焊接的过程无辐射、无飞溅、无烟尘、无污染等。现今英、美等国都是运用搅拌摩擦焊来焊接锌、钛、铜以及低碳钢等材料。
（3）焊接机器人，顾名思义就是用来焊接的机器人，随着计算机、电子及机器人技术的发展，焊接机器人技术日益成熟。适用于船舶构件的批量加工、小型化的焊接工作及狭窄焊缝的焊接。目前现有的焊机机器人包括固定机械臂式焊接机器人及可移动便携式离线编程的焊接机器人。焊接机器人具有焊接的重现性好、环境的适应性强、智能化的程度高的特点。
2船舶焊接质量管理办法
2.1焊接处理前期准备
在进行船舶焊接施工作业之前，要及时进行船舶焊接的前期准备工作，在准备工作中要加强对船舶焊接中的原材料审核，同时要按照实际焊接的需求对焊接过程中要运用到的技术和焊接中需要的工艺数值匹配进行分析。只有保障了船舶焊接作业中的工艺数值对应，然后才能够按照专门的焊接工序去进行焊接作业的施工。
2.2焊接途中的技术应用
在船舶焊接过程中，应该实施动态的焊接工艺监督，保障在整個焊接的过程中，焊接技术的应用是规范的，同时在焊接的过程中，要注重对焊接电流以及焊接保护设施管理，例如在实际焊接中有些焊接是需要借助稀有气体进行焊接的催化剂处理，这就需要在实际焊接的过程中进行专门的焊接护理。同时在船舶的焊接中要注重对焊接工序的掌控，不要将焊接的工序弄混，这是保障焊接作业管理实施的重要性保障之一。为了保障整体的焊接作业稳定性，需要在焊接的过程中进行专门的焊接抽烟检查，如果在抽样检查中发现存在缺陷，应该及时针对缺陷进行管理，只有保障了缺陷管理，才能全面提升焊接的质量。
2.3焊接过程中的缺陷处理
（1）防止裂纹产生，在焊接过程中，为了防止裂纹出现而进行专门的措施处理，在实际措施的处理中要针对焊接的材料以及焊接中涉及到的焊条进行充分的选择，只有保障在实际焊接过程中对焊接的材料和焊接工序充分明确，才能够全面提升焊接的质量。裂纹的防止要进行专门的焊接材料清洁，同时在焊接的过程中，要对焊接设备进行及时的预热处理，保障焊接设备能够正常运行。
（2）防止焊瘤出现，在焊接过程中为了保障焊接的工序不受到影响，因此在实际焊接作业中要进行专门的焊瘤预防管理工作，只有保障焊接中不会出现焊瘤，才能够使得整个焊接过程中的船舶表面是光滑不受影响。因此在实际焊接的过程中，需要进行专门的焊接技术处理，例如处理焊接中的短弧以及焊接的停留时间等。
2.4焊接方法的选择
不同焊接方法的热影响区不同，焊接区域收缩量也不相同，多道多层焊缝比单道单层焊缝长度方向的收缩量和变形小。这是因为单道单层焊热影响区域冷热不均造成温度梯度大，焊接收缩量和形变亦增大。因此，在设计阶段应尽可能使用热量集中和高效焊接方法来减少焊接变形。
2.5装焊设计要求
装焊先后顺序能引起构件在不同装配阶段重心位置改变和刚性变化，对船舶结构的焊接变形有较大影响。整个船体结构装焊有两种方式，即局部装焊和整体装焊。在简单的船舶构件中，采取整体装焊方式，可以减少其旁弯、弯曲变形，例如工字梁装焊过程：若采用局部散装法，焊接后船体构件产生的各种弯曲变形量较大；若采用整体装焊法，现场验证发现船体构件产生焊接变形较小。在线型和结构复杂的船舶中，整体装焊法不再适用，为此，制定如下焊接工艺设计原则：①在线型和结构复杂船型建造中，优先采用局部装焊，采用局部散装法，造成焊接变形不能反应到船体建造的总变形量上；②在线型和结构简单船型建造中，有限采用整体装焊。
在结构装配设计中，控制装配间隙，以确保装配精度和质量；在胎架设计中，胎架应具有足够的刚性，有限元分析不能有下沉，胎架结构便于制作；确认设计中构件的坡口加工、装配次序、定位精度及装配间隙符合规范要求；明确避免强制装配，以减少构件的内应力；薄板装焊点接触胎架更改为面接触胎架，从而减少焊接变形。
结语：
总之，在船舶建造整个过程中，焊接变形和残余应力是相互共存、不可避免的，为此，只能采取正确和积极的方法减少焊接变形，从而达到既满足船舶设计强度及服役性能要求，又满足当前节能环保和经济性要求。
参考文献：
[1]英若采.熔焊原理及金属材料焊接[M].2版.北京：机械工业出版社，2007.
[2]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.