半自动切割机改进为自动角焊接小车及其焊接工艺评定的方法

郭进　段媛媛

【摘 要】随着近几年经济形势的低迷，造船业也受到较大影响。追求最大利润，是企业发展的主题。以提高焊接效率、降低生产成本为出发点，改进和应用船舶建造中的焊接工艺方法，将发挥重要作用。

【关键词】半自动切割改进；焊接工艺评定

在新造钢质船时，每个分段舱壁上都有球扁钢等加强板的焊接工作，一般要求为双面角焊缝，在分片预制时焊接。通常采用二氧化碳气体保护焊（FCAW），常用额的有俩种方法。

一是采用全手工焊接。这种方法成本较低。但是有明显的不足，生产效率很低；焊接质量波动大，焊缝成形不美观，就会造成大量返工，浪费人工、浪费材料；薄舱壁变形还大，火工校正工作量大。这样一来也增加了成本。

另一种方法是采用专业的角焊接设备。这种方法速度快，效率高；成型好，返修少；但是设备价格较为昂贵，设备操作对工人要求较高，如设备损坏维修较为麻烦，费用高。一般只有在要求很高的钢结构焊接中使用，在船体分段制作中使用，很不划算。

追求最大利润，是企业发展的主题，以提高焊接效率、降低生产成本为出发点，改进和应用船舶建造中的焊接工艺方法，并在保证产品质量的同时，能降低成本，提高效率。在振华重工承建的荷兰Boskalis-SMIT铺缆船（船号ZPMC1040）项目中，采用了一种有效的方法，方法就是将价格便宜，操作方便的半自动小型切割机改造成自动角焊接小车，经过实际应用，效果颇佳。但是这种新的焊接方法既不是公认的手工焊接或者专业设备焊接，根据船级社要求，新的焊接方法需要进行焊接工艺规程的评定，通过评定才能在船舶建造项目中应用。

一、半自动切割机改造成自动角焊接小车的方法

半自动切割机主要应用于钢板的切割， 由切割系统、车身、调节装置、轨道等主要部件组成。其中车身是由内部电机驱动后主动轮在轨道上行走的；车身面板上还有速度调节、前后方向选择开关、电源开关等，以实现对小车行走的控制。根据半自动切割机的特点，对切割机进行了以下改进：

（1） 拆下原切割系统的外部部件（ 内部保留， 还可用于切割）， 代之装卡气体焊枪。

（2）机身内部的电源开关上，利用与2芯插座配接的2线电缆中的一根导线，与焊机的送丝机构控制电缆连接（不用焊枪的扳机开关及控制电缆），从而实现小车行走的同时即可进行焊接。

（3） 在机身侧面加装侧向导轮， 以便在利用该车实现角焊缝焊接时，能够保证小车达到随形焊接。

经过上述改造的半自动切割机在功能上已能够完全满足自动角焊接的需要，只需一个工人就可轻松地进行操作。

二、焊接工艺规程评定

这种改造后的角焊接小车应用，既不同手工焊接，也不同于专业的焊接小车焊接，这种焊接方法的焊接工艺规程需要通过该船级社的评定认可后，才能在相应的项目上应用。

首先，焊接工艺工程师，现根据经验以及相应规范编制《焊接工艺规程计划》（WPSP），提交船级社授权的验船师进行审核，验船师会对WPSP中的材料、接头方式、焊接位置、焊接方法、焊材等要求逐一进行审查，另外对相关参数也进行审核，如电流、电压、焊接速度等，还要确认试板的尺寸是否符合要求等等。验船师审核认可后，会对提交的WPSP进行审批，然后船厂根据审批的计划逐步进行操作。

1、见证试板切割。船厂邀请验船师见证试板的切割，并提供材料质保书给验船师审核。验船师会核对钢板的信息，无误后在每一块试板敲上船级社的钢印。（一般都会多切割一套试板备用。）

2、见证焊接。一切准备就绪后，船厂邀请验船师检查见证整个焊接过程。验船师首先核对试板钢印，坡口情况、预拼质量，焊工资质证书，焊机电流表、电压表检定证书，各种检测设备是否在检定周期内及其检定证书等等。安排有相应资质的焊工进行预热、焊接工作。焊接过程中，船厂安排人与验船师一起测量并记录各种参数及数据，如电流电压等，焊接过程中还要测量预热温度、焊接温度等。焊接完毕后，验船师要检查焊缝外观是否符合要求。一切结束，整理所有记录，验船师签字确认。如果存在问题，如焊缝外观不符合要求，就要安排重新焊接，重新邀请验船师见证。

3、见证NDT。该评定验船师要求做MT，邀请验船师见证。操作人员资质提交验船师检查。如合格，出具MT报告，提交验船师。如不合格，则需要重新焊接，重复上面步骤.

4、见证机械性能试验试块取样。每一块试块都要敲上船级社钢印。然后切割转试验室进行加工。

5、钢印转移。试块机加工过程中原先的船级社钢印需要加工掉，要求验船师进行钢印转移。

6、见证机械性能试验。一切就绪后，邀请验船师见证试块的机械性能试验，主要是拉伸试验和冲击试验。验船师检查试验设备检定证书及实验室资质证书，核对试块钢印，冲击温度等。试验结束后，验船师需要对实验数据进行签字确认，然后试验室编制提供正式试验报告。如机械性能不符合要求，根据规范要求是重新安排性能试验，还是直接判评定失败，然后根据要求按照上面步骤重新安排评定。

7、检查宏观腐蚀。与验船师商定后，提前进行腐蚀。腐蚀要求必须满足规范。邀请验船师检查腐蚀情况，验船师对腐蚀报告签字确认。

8、见证硬度试验。根据要求，邀请验船师见证试块的硬度试验。提交试验设备及实验室资质给验船师检查。试验结束后，验船师需要对实验数据进行签字确认。实验室提供正式试验报告。如硬度不符合要求，评定失败，需要按照上面步骤重新做评定。

9、收集整理所有资料报告，编制《规程评定记录》（PQR）.根据PQR，编制正式的《焊接工艺规程》（WPS）。然后提交验船师审批。验船师核对无误后，签字盖章。此WPS生效。

通过以上评定后，该焊接方法可正式在项目中进行使用。

三、经改进后的自动角焊接小车的优点

（1）配置方便；小车轻便，个人单独使用或搬动；操作简便容易，对操作者没有较高要求。

（2）小车能正反方向操作，能双向焊接，减少空程。

（3）应用范围较为广泛。不仅船舶建造中可使用，在其他大型箱体结构中也可以应用。

（4）其焊缝成型美观，焊接质量较高，减少返工。

（5）由于半自动切割机价格低，与其它较昂贵的专用焊接小车相比，可降低设备成本投入。不用于焊接时还可以改回成切割机，可一机两用，节约成本。