“天鯤”號檢驗中的焊接質量控制

中國船級社啟東檢驗處 陳繼恩

2017年6月25日凌晨4點，啟東作為江蘇省內日出最早的地方，天還只是蒙蒙亮。身為驗船師的我已起身離家，驅車趕往三十公里外的上海振華啟東海洋工程股份有限公司。今天的報驗項目是“天鯤”號絞吸式挖泥船橋架的安裝前測量。這艘挖泥船承載了無數(shù)中國疏浚人的夢想，驗船師必須嚴格把好質量關。1600噸的橋架，與船體之間的間隙只有13mm，而且要綜合考慮焊接變形以及耳軸安裝的圓心度、平行度等，精度要求近乎“變態(tài)”。我時常謂之為“張飛繡花”，果不其然今天的測量結果還是差了1mm，看來明天又要早起看日出了。上述只是“天鯤”號檢驗過程中的一個小小的縮影，從2015年12月11日開工到2017年11月3日下水，歷經近兩年的建造。作為驗船師的我目睹了“天鯤”號從普通的鋼板到船中驕子的蛻變。

船舶的建造難點主要有：橋架系統(tǒng)的建造與安裝、氣動減震系統(tǒng)的安裝、鋼樁臺車系統(tǒng)的安裝等。其中以橋架系統(tǒng)的建造與安裝難度最大。橋架整體重量約1600噸，長度42米，寬度8米，高度11米。位于船尾部的中心開槽處，橋架繞耳軸轉動，橋架耳軸和船體耳軸安裝最小間隙13mm 。橋架與船體上下耳軸機加工后，軸銷安裝只有3mm的余量。想要把1600噸的龐然大物吊起，并精確安裝到船體上，難度可想而知。

陳繼恩 畢業(yè)于華中科技大學船舶與海洋工程結構物設計制造專業(yè)。長期從事船舶建造及營運的現(xiàn)場檢驗工作。主要建造工作經歷有14000m3LNG、50000噸半潛船、19900DWT成品油船、LNG再氣化模塊(FSRU)等船型。

橋架系統(tǒng)的制作和安裝涉及到兩個核心難點即吊重和精度控制。1600T早已超過船廠的最大起重能力（最大龍門吊600T），為此船廠專門設計了橋架系統(tǒng)的吊裝和移運工裝，即采用滾裝臺車，配合龍門架上的動滑輪組便可以用200T的力撬動這個大家伙。而精度控制所涉及的因素較為復雜，如：溫度影響、儀器設備的影響、人員的影響等。

為了驗證溫度的影響，對于一天之中不同的時間段測量的結果進行了對比，而得出的結論就是測量時間為凌晨3～7點最為合適，誤差為±1mm，所以才出現(xiàn)了文章開始凌晨參與橋架測量安裝報驗的情況。關于設備，船舶在測量過程中采用了高精度全站儀，系統(tǒng)誤差在0.5mm。對于人員測量的誤差，現(xiàn)場要求制定嚴格的操作規(guī)程及步驟，所以我在現(xiàn)場的大部分時間在于監(jiān)控操作人員的測量過程。嚴格按照認可的操作規(guī)程一步一步，一個點一個點地測量。雖然繁瑣枯燥，殊不知失之毫厘，謬之千里，絕對不能有一絲疏忽和怠慢。

橋架的安裝成功，讓我松了一口氣。當然，辛苦的檢驗之余不僅僅只有成功的喜悅，也有冥思苦想，手足無措的躊躇?！疤祧H”號移錨桿下絞點銷軸，材質42CrMo鍛件，在焊接過程中出現(xiàn)開裂，裂紋在靠42CrMo一側的熔合線和部分焊縫。裂紋在焊接過后的幾分鐘內用肉眼就可以看出，且沿焊縫方向整條開裂。現(xiàn)場焊接前進行打磨坡口清理干凈，隨后進行加熱，由于現(xiàn)場結構復雜，加熱溫度在200～280℃，焊絲使用Supercored 71H。

圖1 “天鯤”號絞吸式挖泥船

圖2 裂紋

此裂紋是在焊后立即出現(xiàn)，42CrMo合金元素較多，結晶溫度區(qū)間大，很有可能是熱裂紋，母材焊材需嚴格控制碳含量及S、P的含量。此外42CrMo碳當量較高，組織易淬硬，在拉應力作用下也容易出現(xiàn)冷裂紋。由于42CrMo材質的焊接工藝認可在開工之前已進行焊接工藝評定，試板焊接未出現(xiàn)此類開裂現(xiàn)象?，F(xiàn)場出現(xiàn)此問題實在是讓人百思不得其解。分析下來原因可能有：一是母材材質可能有問題。二是此材質需要較高的加熱溫度來降低冷卻速度防止組織易淬硬，現(xiàn)場施工困難，加熱溫度很難控制，且現(xiàn)場結構復雜焊接有相對較大的應力，后期要求廠家提供材質證書，對現(xiàn)場材料取樣進行化學成分分析，確定材質成分及雜質含量。經過理化性能試驗證明該材質符合相關質量標準。所以只能采取第二種方案，進行整體回爐子加熱后焊接，并實時監(jiān)控加熱溫度。結合現(xiàn)場施工的實際，焊接后溫度降低的很快，第二道焊縫完成后，溫度已經下降到焊接要求的溫度以下，現(xiàn)場使用烘槍進行補熱。焊接完成兩天后，除前兩道焊縫外，其他焊縫均出現(xiàn)大面積焊接裂紋。已經無法修補，而此時工件也已基本宣布報廢。最終設計方修改了部分尺寸，并改用了更加易焊的材料，才使工作能夠繼續(xù)。

這件事情確實讓我記憶深刻，高碳當量合金鋼機械性能優(yōu)越，價格低，受到不少船廠及設計方的青睞，但是碳當量越高焊接性越差，焊接時極易產生裂紋，而裂紋是焊接質量控制中絕對禁止的。因此在現(xiàn)場焊接檢驗中要格外關注高碳當量材質的焊接。

雖然在檢驗中經歷了一些磨難和挫折，但當2017年11月3日“天鯤”號挖泥船正式下水時，我的心里卻是滿滿的喜悅?！疤祧H”下水便為“鵬”，歷時近兩年的工作終于有了階段性的成果。作為亞洲最大、中國首艘擁有完全自主知識產權的重型自航絞吸挖泥船能夠翻江倒海、移山造島?！氨壁び恤~，其名為鯤，化而為鳥，其名為鵬”。下水之后的“天鯤”號必能水擊三千里，扶搖直上九萬里，為中國海洋強國建設再添更大助力。