超大型礦砂船甲板仰焊技術(shù)要領(lǐng)

CCS 40萬噸VLOC項目組 姚建偉

超大型礦砂船使用厚板的比例很高，尤其主甲板的厚度可以達(dá)到49mm，此種板厚在民船領(lǐng)域除大型集裝箱船外的使用還是比較少見的。在筆者所在的船廠，在首制船合攏建造檢驗階段初期，廠里過程控制階段發(fā)現(xiàn)甲板反面仰焊質(zhì)量較差需要正面大量碳爆的突出問題，造成工程進(jìn)度以及人工成本受到影響，船廠很是著急，連續(xù)開了幾次專題碰頭會但效果還是不明顯，最后找到CCS項目組一起協(xié)商解決方案，并希望我們通過總項目組平臺從其他船廠取經(jīng)。

首先，船廠跟我們先對目前的質(zhì)量問題進(jìn)行了剖析，目前船廠的甲板超厚板合攏選用的坡口為X型坡口，從現(xiàn)場來看X型坡口在甲板合攏焊接過程中，焊接缺陷主要以夾渣和氣孔為主，而且集中在甲板縱骨貫穿孔處的仰焊位置。

由于上述仰焊存在缺陷，船廠需要在正面增加碳爆量，這浪費(fèi)了大量的人工、碳棒、能源等；而且碳爆后對于X型坡口，正面碳刨清根后其坡口深度會變深（圖2），俗稱網(wǎng)兜狀坡口，這種坡口的根部的坡口角度會明顯小于設(shè)計的坡口角度，如果施工現(xiàn)場不繼續(xù)對坡口進(jìn)行碳爆從而擴(kuò)大坡口方便焊接，后續(xù)還會導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生（圖3）。

從上述分析來看，問題的根源就是仰焊，仰焊缺陷的直接原因肯定是仰焊難度大、艙內(nèi)環(huán)境差、頻繁引熄弧等。但從深層次看，仰焊的焊接質(zhì)量與生產(chǎn)的管控有非常大的關(guān)系。經(jīng)過調(diào)研，在X型坡口的施工過程中，船廠從專業(yè)化角度出發(fā)，其背面采用的仰焊焊接是由A公司專業(yè)仰焊施工隊來完成，正面的填充、蓋面是由B公司專業(yè)雙絲施工隊來完成，而對外的整體報驗是由C合攏結(jié)構(gòu)施工隊負(fù)責(zé)，一條合攏焊縫存在施工交叉，權(quán)責(zé)界定不清晰，造成問題凸顯。

目前國內(nèi)船廠采取分包施工的模式較為普遍，主要看不同船廠采取的管理模式如何，本著了解其他船廠如何管控施工質(zhì)量的目的，我們調(diào)研了其他廠區(qū)的40萬噸VLOC甲板合攏焊接情況，發(fā)現(xiàn)對于主甲板的合攏焊接，不同的船廠采用的坡口形式不同，主要分為X型坡口(圖4)和V型坡口（圖5），采取不同坡口船廠出現(xiàn)的問題也不盡相同，通過歸納分析，我們列出兩種坡口優(yōu)劣勢。

從實際講，船廠無論選擇V型坡口還是X型坡口，都有各自的出發(fā)點，要么能夠降低操作難度，減少人工；要么能夠控制焊接變形，節(jié)約焊材。實際上，選V型坡口的船廠主要是從提高生產(chǎn)效率的角度出發(fā)，通過背面增加馬板等剛性固定的方式控制焊接變形；選擇X型船廠主要是從減小焊縫內(nèi)應(yīng)力和焊接變形的角度出發(fā)，保證甲板平整度。而且上述坡口的選擇在滿足質(zhì)量的前提下，還要考慮船東的關(guān)注點。無論船廠采用何種坡口，都應(yīng)該識別出此種坡口的關(guān)鍵要素，從而為現(xiàn)場質(zhì)量控制做好準(zhǔn)備。

X型坡口 V型坡口優(yōu)勢1）雙面焊接，焊接變形可控，可以更好地保證甲板面的平整度。2）焊接熔覆量小，相同板厚情況下，可以節(jié)省大約三分之一的焊接材料。3）焊接應(yīng)力相對較小，更有利于船舶的結(jié)構(gòu)安全。1）屬單面焊雙面成型的范疇，焊接位置全部為平焊，操作方便，焊工勞動強(qiáng)度低。2）焊工技能持證要求低，持有船級社頒發(fā)的平焊位置的二氧焊（FCA W）證書和埋弧焊（SAW）證書就能滿足建造要求。劣勢1）仰焊對焊工人員的操作技能要求高，需持有船級社頒發(fā)的涵蓋仰焊位置的二氧焊（FCAW）證書，仰焊焊工的勞動強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境差，不利于仰焊位置的焊縫質(zhì)量。2）X型坡口正面需要碳刨清根，由此導(dǎo)致坡口正面的寬深比難以控制，可能導(dǎo)致根部的焊縫熔和出現(xiàn)缺陷。1）焊接量大，耗費(fèi)的焊接材料、能源、人工多，焊接變形及殘余應(yīng)力較大。

通過以上對船廠問題分析以及橫向取經(jīng)對比，我們心里大體有數(shù)，船廠選用的X型坡口從選用上原則沒有問題，目前主要問題是施工隊管理方面需要加強(qiáng)。針對此，船廠結(jié)合我們的意見制定了更精確的管理方案：在由A公司為仰焊專業(yè)施工隊，B公司為雙絲蓋面專業(yè)施工隊，C公司為合攏報驗整體施工方的管理模式下，規(guī)定如下：A公司正面打底焊接，加熱，做好記錄(考慮間隙不一致需要打底)；A公司反面仰焊施工，甲板上加熱，做好記錄；C公司切除馬板(前提是，甲板反面縱骨焊接要完成，縱骨焊接為C公司)；B公司甲板正面氣爆，如有缺陷，去除缺陷，深度直至缺陷完全去除，并拓寬焊道至40mm；A公司負(fù)責(zé)CO2填充，填充深度至甲板35mm，加熱，做好記錄；B公司進(jìn)行雙絲埋弧焊接，蓋面，加溫做好記錄；探傷后，如有缺陷，缺陷0～35深度由B公司負(fù)責(zé)返修,甲板上施工，35～49mm深度缺陷由A公司負(fù)責(zé)返修，甲板下返修。

通過以上更精確明細(xì)的施工管理方案，明確了各家施工隊伍的施工交叉點的權(quán)責(zé)問題，船廠的甲板焊接缺陷問題得到了很大改觀。在這個過程中，我們作為中國船級社的驗船師充分利用自己的專業(yè)知識，并依托40萬總項目組做到了橫向?qū)Ρ妊a(bǔ)充，對船廠起到了技術(shù)支持作用，得到了船廠的高度認(rèn)可。