铺管船特殊分段的制作工艺

关键词：深熔焊   坡口开设   全焊透   对称施焊   消氢处理

正文：3000字左右

“凯撒”轮AF02、AF03分段是船体艉部铺管器铰链板所在的位置，该区域全部由30mm以上高强度钢板组成，最厚板达到80mm，而且内部结构错综复杂，是整个船体结构最重要的部位。

下图所示是AF02分段结构简图：

     AF03分段结构简图如下所示：

AF02,03分段在经过了3次重复建造才完成了分段的制作，这其中给我们留下深刻的教训，但也给我们留下宝贵的经验。

第一次建造，分段就是按“凯撒”轮普通分段流程进行装配电焊。完工后进行探伤时，在厚板角焊缝上出现了裂纹，经过反复返修依然如故，分段被通知报废。

第二次制造，经过简单的工艺评定后，开始所有厚板区域角焊缝改为深熔焊，装配经过片体成型后中组一次性完成，根据要求对厚板区域的焊缝经过80°的电加热后进行电焊，焊缝焊接完毕后经过了保温处理。分段完工后进行MT探伤，发现了多处裂纹，探伤结果不合格，就对焊缝进行返修，先加热100°后进行碳刨打磨，在100℃预热温度下再次进行焊接。经过返修的焊缝48小时后进行MT探伤合格，但其它的焊缝又有了新的裂纹，这样经过多次反复探伤返修后基本消除了裂纹，但分段上船合拢后再次探伤时焊缝上又有了新的裂纹，裂纹是缺陷中最严重的，所以AF02不得不再次报废。

第二次的失败引起各层的高度关注，“凯撒”轮是南通中远船务真正意义上的第一个海洋工程，AF02的成败不仅延误了整条船的工期，还直接影响了南通中远船务的声誉。AF02在经过慎重周密的工艺评定下，开始了第三次建造，工艺是施工的基础，但重在整个施工过程的控制和落实，我和带班以及所有施工人员在经过严格细致的培训下上岗施工。第三次的建造对焊缝再次进行了修改，所有焊板区域改为全焊透，要保证焊缝的质量，首先对开始的坡口要无缺陷，角度要符合要求，在考虑到焊缝要求出白，所以开设坡口时一边割掉3个毫米，装配时所有角焊缝留有3个毫米的间隙，这样焊完正面、反面出白就不会太深也便于打磨，位置好的焊缝反面只要打磨出白就可以了。

分段坐胎前对胎架进行了重新制作，采用了1.6米的高胎架，因为反面有出白的焊缝，胎架太矮不利于焊工的正常焊接。分段中组时考虑了两种方案，一是全部装配结束后进行焊接，另一个是局部装配局部进行焊接，经分析后选用了第二种方案。第一种方案的弊端在于整体装配结束后，分段焊透区域的空间比较狭小，因焊前需要预热至175℃，这样对焊工的工作环境过于恶劣，工人的情绪不稳定性可能会影响到焊缝的质量。第二种方案，只需在控制好变形的前提下进行局部装配局部焊接，例如AF02是以尾封板为胎进行建造的，它有两道纵壁插入尾封板，两道纵壁相距600mm左右，板材比较厚为50mm的，这些板材都是特殊材质的高强板，焊缝比较集中，应力大，结构空间非常小，把两道纵壁和平台装配好后就进行加热焊接，这样就留有足够散热空间，便焊工留有一个较好的焊接环境，保证焊接质量。这种“放射法”的施工方法有利于工人的施工环境，减少了分段内部应力，确保了质量。

第三次建造对原来的焊接工艺进行了改进，要求焊前对焊缝要进行175℃的预热，这使得焊接高空环境温度很高，对焊工是一个很严峻的考验，考虑到人约承受能力，焊接时分3班，每2名焊工一组，轮流进行24小时不间断作业，焊工在焊接作业时，尽量的减小摆幅宽度，进行多层多道焊接，在每道焊接完毕后进行清理检查，确保过程控制中没有缺陷。

由于分段是装配一部分结构就进行电焊，然后装配再电焊的一环套一环的施工过程，对变形的控制要求较高，我们在焊接顺序上也作了工艺要求，角焊缝和对接缝焊接时都采用了对称施焊法。焊缝的一面打底三道后反面就进行清根处理，温度控制不变，然后另一面焊到一样高度两面同时进行焊接，这样就很有效的控制了变形。焊缝的外观处理也很重要，在每条焊缝焊接完毕后还在工作温度的状态下进行修补打磨，这样就避免了以后修补再加热的过程。确认焊缝表面无缺陷后进行消氢的处理，焊缝加热至220-250℃保温2小时然后把焊缝周围用保温棉盖好，让其缓慢冷却至常温，整个过程我们派专人监护，打好曲线图做好记录。

对称施焊焊接顺序（参照AF02分段结构图为例）：

a) 首先1名焊工对焊缝2正面进行2层打底焊,然后到反面对根部进行打磨,打磨合格后进行2层打底焊,然后安排2名焊工对焊缝2的正反面同时进行填充焊;

b) 然后1名焊工再对焊缝3正面进行2层打底焊,然后到反面对根部进行打磨,打磨合格后进行2层打底焊, 然后安排2名焊工对焊缝3的正反面同时进行填充焊;

c) 然后1名焊工再对焊缝1正面进行2层打底焊,然后到反面对根部进行打磨,打磨合格后进行2层打底焊, 然后安排2名焊工对焊缝1的正反面同时进行填充焊;

d) 然后1名焊工再对焊缝4正面进行2层打底焊,然后到反面对根部进行打磨,打磨合格后进行2层打底焊, 然后安排2名焊工对焊缝4的正反面同时进行填充焊;

针对上面单个焊缝焊道顺序如图所示:

消氢处理：

a) 焊接完毕后，用加热片对焊缝以每小时500C速度加热至230-250 0C然后保温2.5小时(焊缝及加热片用保温棉覆盖).

b) 待保温2.5小时后以每小时50 0C速度冷却.

c) 消氢处理曲线如下面图7所示。

图7 消氢处理曲线图

经过我们所有施工人员仔细认真务实的工作，在没有任何缺陷的情况下我们圆满的完成了施工任务。这次AF02、03的施工给我们积累了大量的厚板施工经验的数据。

结束语：厚板和特殊材质分段的制作首先要考虑大小坡口的方向，这为后期保证电焊质量提供了条件，清根的一面位置要好，坡口大小要根据具体位置而定，一般情况下大坡口面先焊，小坡口面清根，但特别不好的位置应把大坡口面留给清根，先焊小坡口面。坡口开设时要保证质量，不能把缺陷带到焊缝中去，角焊缝预留3-4mm的间隙可为清根处理带来很大的方便，减少很多工作量，为保证焊缝质量提供了条件。焊缝在焊接前的预热、焊接过程中温度的控制（温度根据材质而定）和焊后的消氢处理是焊缝除人员技能外缺陷的主要因素。消氢可以消除焊缝内应力，能有效控制焊缝内产生的各种裂纹。