鋁合金船體焊接質量“四關”的控制及檢驗實例分析

楊新利

（浙江省海鹽縣港航管理服務中心，浙江 嘉興 314300）

鋁合金船、艇質量輕，強度高，維護方便，使用壽命長，具有很好的防火性能。在同樣船型中，它的航行速度快，設計吃水較淺，方便在水深較淺的河流、海域內使用。另外，船身自重輕帶來的阻力小，消耗的燃料也少，綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保。因此，以公務船為主的船體結構正在快速向全焊接鋁合金和鋼鋁混合結構方向發(fā)展。嘉興是全國公務船生產建造基地之一，目前建造數量已達每年幾十艘。但是，鋁合金材料膨脹系數大、導熱性強，焊接時容易產生焊接缺陷，因此建造全焊接鋁合金船體要比建造鋼質船體困難得多。筆者對多艘鋁合金船體的船舶進行了檢驗實踐，充分認識到，認真把好“四關”是確保鋁合金船體焊接質量的重要手段和船舶建造質量的關鍵。在建中的全鋁合金船體公務船如圖1 所示。

圖1 在建中的全鋁合金船體公務船

1 焊接工人關

在船廠，船舶電焊工既是技術活，又是比較辛苦的工作之一，隨著時代進步和發(fā)展，特別是有文化基礎的大學生不愿意從事這項工作，船廠焊工短缺，焊工流動性大，焊工從業(yè)人員年齡普遍較大，水平參差不齊，雖然有些船廠添置了先進的設備進行自動化焊接，但船體焊接絕大部分還是靠人工來完成，因此，對焊接工人的管理和培訓是提高船體焊接質量的重要環(huán)節(jié)。

在嘉興，港航管理部門對電焊工進行了如下管理：①強內功。加強電焊工培訓，將對其的培訓常態(tài)化、制度化，督促船舶行業(yè)協會和船廠組織焊工積極參加中國船級社舉辦的電焊工考試和電焊工升級考試，定期檢查生產現場焊工的持證情況，特別是新進員工，保證每一個焊工都持證上崗。在每艘新船的建造開工會上，驗船師都會核查焊工持證情況。②組織比賽。組織全市電焊工參加比賽，促進電焊工人比、學、趕、幫超和提高知名度。③請焊接專家進行現場指導。全焊接鋁合金船體和全船鋼、鋁結合船體焊接要比鋼質船體焊接困難得多，對焊工要求也高，需要專門鋁合金持證焊工。請專家來船廠定期指導，是目前嘉興各船廠提高鋁合金焊接工藝和焊接質量最有效的手段之一，目前嘉興各船廠全鋁合金船體建造和鋼、鋁混合船體建造數量已達每年幾十艘次，焊接要求高，遇到的焊接工藝問題也不少，當地焊工雖然持證上崗，但解決復雜焊接問題還是有困難，目前嘉興各船廠定期和不定期聘請上海等地一些知名大船廠的資深焊接專家和高水平退休焊工進行現場指導和傳、幫、帶已蔚然成風。④提高焊接工人責任心。在現場對焊縫進行質量檢驗時，經常會發(fā)現焊縫內外質量不一致，比如船體外板雙面連續(xù)焊縫，鋁板外部焊縫光順、漂亮，內部焊縫“馬馬虎虎”，主要結構焊縫符合要求，次要結構焊縫“短斤缺兩”也是常見的問題，這不是焊接工人水平問題，而是責任心不強。落實對焊接工人的教育、督查，落實管理制度的執(zhí)行情況，是船廠義不容辭的責任。

嘉興全鋁合金船體建造和鋼、鋁混合船體建造面向全國客戶，提高焊接質量，打好質量品牌，也是各船廠的共識，提高焊接工人個人的整體素質，把好“焊接工人關”是保證焊接質量的重要舉措之一。

2 焊接工藝關

根據船廠的起吊能力和翻轉造船工藝及每艘鋁合金船的結構特點，制定了合理的鋁合金焊接施工方案。按批準的技術圖紙和實際施工條件、現場氣候條件施焊，對施焊中出現的新問題，及時總結經驗。不斷優(yōu)化工藝方案，制定的鋁合金船體焊接工藝施工方案，是保證鋁合金焊接質量的重要指導性文書。

全鋁合金船體翻轉建造工藝如圖2 所示，與一般的船舶建造從船底先鋪平板龍骨開始施工的傳統方法不同，翻轉建造工藝是在翻轉胎架上先鋪甲板，再裝配甲板骨架、舷側骨架，船底骨架，上外板，主要構件、次要構件、外部焊縫焊接完成后，利用船廠起吊設備將船體整體翻轉擺正，再對船體結構和外板的剩余焊縫進行焊接。其優(yōu)點是船體結構、外板焊接時，大多采用平焊工藝，減少施工難度大的仰焊等焊接工藝，尤其是全鋁合金船體公務船，船體主尺度都不是很大，船體內部空間狹小，采用翻轉造船工藝可使焊接工人操作方便、焊接容易施工，焊縫成型好，焊縫質量缺陷少、合格率高。

圖2 全鋁合金船體翻轉建造工藝

加強對焊接工藝的監(jiān)督和控制，制定的鋁合金船體相關焊接工藝規(guī)程，應適用于船廠的技術水平、設備的起吊能力、持證焊工等級、現場環(huán)境。嚴格遵守翻轉建造工藝操作流程、裝配工藝、焊接順序，按船體建造圖紙中焊接規(guī)格明細表的要求施焊，認真及時清理焊渣，根據施工工藝要求使用鎢極惰性氣體保護焊（TIG）和熔化極惰性氣體保護焊（MIG），禁止不按規(guī)定的鋁合金船體焊接工藝施焊，對于任意改變焊接參數、不按焊接順序焊接、搶進度、任意加大焊角來代替深熔焊或按普通焊縫施工的情況，進行有效管理、監(jiān)督和控制。

3 焊接材料關

嘉興地區(qū)每年“梅雨”期間，是鋁合金焊質量問題比較多的時候，說明氣候、天氣情況對焊接質量的影響較大，焊接材料是保證焊接質量的基礎，因此加強對焊接材料的保管和使用極為重要。在現場使用烘干后的焊接材料時應置于規(guī)定溫度的設備里，當天領用的未使用完的焊接材料應妥善存放或退回倉庫，應妥善保管送絲機內未用完的鋁合金焊絲，落實專人負責。使用不合格和受潮的焊接材料會明顯導致焊接質量缺陷，錯用不同規(guī)格的焊接材料同樣也會出現焊縫質量問題，所以規(guī)范存放、保管焊接材料，防止受潮，是保證焊接質量的基礎，應按鋁合金焊絲種類、牌號、規(guī)格、時間、使用說明分類規(guī)范、妥善存放焊接材料。

4 焊接檢驗關

鋁合金船體的焊接檢驗和鋼質船體的焊接檢驗既有共性，又有其自身特點，船舶檢驗技術法規(guī)上都有明確的檢驗項目和程序，對鋁合金船體的焊接檢驗也分為焊接前檢驗、焊接中的檢驗和焊接后的檢驗及隨時抽檢。尤其對于嚴重的焊接質量問題，驗船師在造船現場發(fā)現焊接缺陷問題時，要及時匯報并認真處理，做好拍照和記錄，必要時發(fā)書面整改通知書[1-2]。

做好對鋁合金船體焊接質量“四關”的控制，把好“焊接工人關” 焊接工藝關”“焊接材料關”是基礎、前提、保障，按造船圖紙要求將鋁合金板材、型材和構件通過焊接來實現對鋁合金船體整體結構、整體質量的控制，確保船體結構完整和達到質量標準，把好“焊接檢驗關”是最終目的。把好焊接檢驗關還需船廠工人、技術人員和管理人員的積極配合以及船舶檢驗人員的共同努力，與此同時還需抓好以下2 方面工作。

抓好船舶檢驗管理創(chuàng)新。建造船舶過程中，焊接質量檢驗各方面都是由管理制度來約束的。船舶檢驗的方式、機制隨著市場經濟的發(fā)展而創(chuàng)新，船舶建造監(jiān)理代表船東對船舶建造質量進行全程跟蹤；第三方檢驗、檢測機構的推進，發(fā)揮了他們的技術和檢測設備優(yōu)勢；落實和加強船廠質量管理體系的作用以及貫徹執(zhí)行浙江省船舶法定檢驗質量管理體系，按船檢法規(guī)和《質量手冊》要求與船廠工人、技術人員、管理人員，積極開展質量管理活動，努力實現船舶焊接檢驗質量目標[3]。

抓好船舶檢驗科技創(chuàng)新，提高船舶檢驗人員的檢驗能力和業(yè)務水平，提高船舶檢驗手段的科技含量。筆者參與的嘉興首艘LNG 公務船和嘉興純鋰電池動力客船（嘉興九水巴士）檢驗工作，部分項目就采用了計算機軟件程序操作檢驗、檢測船上機、電設備運行情況，深刻體會到船舶檢驗工作要與時俱進，提高船舶檢驗工作的監(jiān)控能力，及時發(fā)現船舶建造質量問題，提高快速反應能力，船舶檢驗現場實行計算機管理，對提高工作效率、規(guī)范檢驗行為都能起到積極作用。

5 檢驗實例分析

鋁合金船體焊縫缺陷同樣分外部缺陷和內部缺陷，常見的焊接缺陷焊接規(guī)范和焊接教材上都有列出，筆者以鋁合金船體建造檢驗中發(fā)現的焊接質量外部缺陷為例，指出了鋁合金船體結構焊接質量及缺陷的幾個問題，為消除鋁合金船體船體焊接質量隱患，舉一反三，以達到對鋁合金船體焊接檢驗質量的控制。

5.1 漏焊

實例1 如圖3 所示。圖3 為船體結構角焊縫漏焊問題，從圖3 中明顯看到船體結構角焊縫不連續(xù)，有漏焊的地方，并且都透光了，出現焊接缺陷。實例2如圖4 所示。船體管路穿過船體單面焊接也是漏焊，按要求船舶管路穿過船體應雙面連續(xù)焊。

圖3 實例1

圖4 實例2

其原因是焊工的工作責任心不強，施工不認真，未按施工工藝和焊接規(guī)格表要求焊接，船廠質量管理“自檢程序”失效。

5.2 間斷焊不符合要求

實例3 如圖5 所示，船體結構甲板縱桁與甲板板雙面交錯間斷焊，其焊縫長度過短，焊縫節(jié)距過長。實例4 如圖6 所示，存在的問題是強肋骨腹板與其面板雙面交錯間斷焊，其焊縫長度過長，雙面交錯間斷焊縫中沒有船檢規(guī)范規(guī)定的焊縫節(jié)距。

圖5 實例3

圖6 實例4

其原因是焊工沒有按船體圖紙里的焊接規(guī)格明細表要求施焊，雙面間斷焊縫和交錯間斷焊縫的焊縫長度和焊縫節(jié)距、焊喉厚度、焊角高度都是依據船板厚度和焊接系數在船檢規(guī)范中的計算公式和計算值的，在焊接規(guī)格明細表里明確列出。焊縫長度短會影響焊接強度，焊縫長度過長，焊接變形大，浪費工時和焊接材料。

5.3 人為破壞焊縫

實例5 如圖7 所示，在船體水密艙壁上裝配扶強材時，工人將水密艙壁焊縫人為打磨掉，致使原焊縫受到損壞。正確做法是應在扶強材上開通焊孔，這樣才能保證水密艙壁焊縫雙面連續(xù)焊，確保水密艙壁焊縫完整和符合質量要求。

圖7 實例5

5.4 定位焊不符合要求

實例6 如圖8 所示，存在的問題是定位焊不規(guī)范，鋁合金船體焊接中定位焊的間距和鋼質船體焊接的定位焊的間距是不同的，焊接工人不可隨意點焊，在鋁合金船體受力較大或應力集中的部位應避免使用定位焊，鋁合金船體外板、甲板、構件等裝配時定位焊的焊縫尺寸和焊縫質量應與施焊的焊縫質量標準一致。

圖8 實例6

6 結語

基于全鋁合金船體結構的金屬特性，薄板裝配、焊接易變形、焊接工藝操作要求高，本文對鋁合金船體焊接質量檢驗在船體建造中的控制要點進行分析，是嚴格鋁合金焊接質量檢驗規(guī)范要求的體現?？偨Y焊接質量檢驗措施方法，把好“四關”，做好焊工管理、焊接工藝準備工作、焊縫表面質量檢驗、焊接內部整體質量檢驗控制，深化檢驗工作方法，創(chuàng)新檢驗科技手段，提高建造精度和鋁合金船體焊接質量，為鋁合金船、艇批量化建造提供參考。