孟繁彬 代志強 宋旭光 楊延成

摘要：近些年來，隨著航運需求的提升，我國的海洋工程獲得了比較大的發(fā)展。海洋裝備加工制造主要以焊接為主，焊接技術(shù)的應(yīng)用水平直接影響海洋裝備的制造水平。在海洋事業(yè)不斷發(fā)展的背景下，需要不斷提升海洋工程焊接技術(shù)的水平，加強對海洋焊接技術(shù)的研究，保證相關(guān)的焊接技術(shù)能夠有效應(yīng)用于海洋工程中，從而提升海洋工程裝備的水平，進一步促進我國海洋事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：海洋工程;焊機技術(shù);材料;應(yīng)用

1海洋工程焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與分析

海洋工程材料通過裝備制造工業(yè)轉(zhuǎn)化為在海洋工業(yè)使用的大型裝備，是開發(fā)海洋資源的物質(zhì)前提。由海洋工程材料到具體裝備的制造過程中，離不開重要的傳統(tǒng)制造方法——焊接，它占海工裝備制造工作量的 30～40%，不僅是海工裝備制造安裝的關(guān)鍵施工工藝，也是改造及維修的常用方法。焊接質(zhì)量是評價海洋工程裝備建造質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標，合理的焊接方法能夠提高裝備制造效率，保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性，提升裝備制造整體水平。

隨著海洋平臺用鋼材強度和厚度的增加，高強度鋼板在海洋工程裝備制造中的應(yīng)用比例逐漸升高。目前國內(nèi)大厚板高強鋼的焊接仍采用手工電弧焊或半自動藥芯焊絲電弧焊方法，自升式平臺樁腿齒條板 Q690 鋼的焊接仍以手工電弧焊為主。因海工裝備制造用高強度鋼板均有一定厚度，手工電弧焊的工藝復雜，同時厚板的清根亦十分繁瑣，使得整體焊接效率不高。在勞動力成本高企不下的情況下，促使企業(yè)尋求更為高效的焊接方法和工藝。窄間隙焊接技術(shù)因其能顯著提高焊接效率，節(jié)省焊接材料，近年來成為海洋工程裝備大厚板焊接技術(shù)的熱點和發(fā)展趨勢。此外，復合焊接方法（激光電弧復合，等離子電弧復合等）因可集中利用各種焊接方法的優(yōu)點，提高海洋平臺用鋼的焊接效率，且隨著自動化程度的提高，也日益受到海洋平臺用鋼鐵材料焊接制造的青睞。

2海洋工程焊接技術(shù)分析

隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接已和電子技術(shù)、自動控制及信息化等多學科緊密結(jié)合。對未來海洋工程領(lǐng)域焊接技術(shù)的發(fā)展，主要應(yīng)集中在多學科協(xié)同合作的焊接智能化、自動化焊接系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)高效焊接工藝、高效焊接材料開發(fā)等方向。

2.1高強鋼的焊接技術(shù)

海洋工程裝備的制造材料主要是低合金高強鋼，焊接接頭的質(zhì)量指標主要是韌性。韌性是材料在載荷的作用下具有抵抗裂縫擴展和開裂的性能，也是材料開裂之前彈塑性變形過程中能夠吸收能量的性能，是材料塑性和強度的結(jié)合。海洋工程裝備要想在焊接技術(shù)上有所提高，首先應(yīng)該保證焊接接頭的韌性要好。部分鋼材料經(jīng)常會出現(xiàn)焊接冷裂縫的情況，主要是焊接時的加熱冷卻較快，使得熱影響區(qū)和焊縫的塑性和韌性較低，但是強度較高。如果焊接過程的冷卻速度較低，那么在進行焊接時會使熱影響區(qū)和焊縫的塑性、韌性較高，但是強度比較低。所以，進行焊接時應(yīng)該將冷卻速度控制在合理的范圍內(nèi)，找到熱影響區(qū)和焊縫的韌性、塑性以及強度的最優(yōu)平衡點。

這就說明，當焊接材料一定時，焊縫的性能主要是由熱輸入決定的，要想保證焊縫的性能，就應(yīng)該保證熱輸入在合適的范圍內(nèi)。海洋工程裝備制造時應(yīng)該根據(jù)國際有關(guān)標準規(guī)范的熱輸入要求，通過試驗來選擇高效的焊接工藝。高強鋼焊接技術(shù)中還有一些試驗和研究，包括設(shè)計焊接接頭，選擇合適的焊接設(shè)備、焊接材料以及焊接方法;焊接過程中層間溫度、預熱、后熱溫度控制;控制焊接接頭的頭冷裂縫;控制 T 型接頭焊接層狀撕裂以及大厚度十字接頭;焊接接頭斷裂韌性試驗。

2.2復雜節(jié)點的焊接技術(shù)

海洋工程裝備的結(jié)構(gòu)大都是采用絎架和管子及立柱結(jié)構(gòu)，焊接接頭較為復雜，尤其在一些主要受力構(gòu)件，如水平橫撐與立柱結(jié)構(gòu)、立柱與上下船體結(jié)構(gòu)、克令吊基座、推進器基座等復雜結(jié)構(gòu)的焊接過程中，必須要嚴格控制好以下環(huán)節(jié)：結(jié)構(gòu)的安裝順序，接頭的坡口角度及加工方法，焊接方法的準確選用，焊前預熱、焊時層間溫度的控制、焊后熱處理，焊接前的準備（包括持證的合格焊工、焊材的發(fā)放和儲存、管理、焊接設(shè)備、焊接環(huán)境），焊接順序的編制和實施。

2.3鈦合金材料的焊接技術(shù)

鈦合金在海洋工程中具有先天優(yōu)勢，因其本身的耐腐蝕性和強度方面都比較好，而且對海水以及海洋大氣的腐蝕性有更好的抗性，所以非常適合使用在海洋工程中。在制造一些輕型海工裝備中經(jīng)常應(yīng)用鈦合金，對提高海洋裝備的性能促進海上作業(yè)的能力和安全角度有很大的優(yōu)勢。對于海洋建設(shè)來說，鈦合金材料可以良好的促進其發(fā)展，所以需要先進的鈦合金焊接技術(shù)使其可以發(fā)揮更大作用。美國等國家將鈦合金應(yīng)用在了航母的制造上，因為這些國家在相關(guān)焊接工藝方面比較先進，我國在上世紀也開始研究鈦合金的相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)階段已經(jīng)獲得了一定的成果，已經(jīng)可以滿足海洋工程的一些基本應(yīng)用。但是在鈦合金相關(guān)技術(shù)發(fā)展的過程中，我國還有很多方面出處在研究階段，與一些相關(guān)技術(shù)先進的國家還有很大的差距，例如怎樣在控制艦船鈦合金焊接，怎樣良好的控制氫與焊接應(yīng)力等方面的研究中還沒獲得較好的成果。這一方面已經(jīng)成為限制我國這一技術(shù)發(fā)展的最大難題，也是國內(nèi)外技術(shù)差距的體現(xiàn)。現(xiàn)階段我國在鈦合金焊接技術(shù)應(yīng)用上的研究比較落后，使得鈦合金焊接的相關(guān)方面處在比較落后的位置。

3結(jié)語

在海洋工程中對焊接的質(zhì)量具有比較高的要求，因此相關(guān)的焊接作業(yè)需要經(jīng)過嚴格的質(zhì)量。首先需要進行焊接環(huán)境檢查，保證焊接的環(huán)境符合焊接標準，以及環(huán)境的溫度濕度條件能夠滿足焊接的要求;其次是焊接過程檢查及控制，在焊接的過程中需要嚴格的按照工藝標準以及焊接指導書進行焊接，同時安排專人監(jiān)督檢查，需要重點檢查焊接工藝應(yīng)用是否規(guī)范等;最后需要進行焊接后檢查，包括外觀檢查，無損探傷檢查等，保證相關(guān)檢查措施的有效落實，從而確保焊接的質(zhì)量。

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