浅谈海洋工程焊接技术

孟繁彬 代志强 宋旭光 杨延成

摘要：近些年来，随着航运需求的提升，我国的海洋工程获得了比较大的发展。海洋装备加工制造主要以焊接为主，焊接技术的应用水平直接影响海洋装备的制造水平。在海洋事业不断发展的背景下，需要不断提升海洋工程焊接技术的水平，加强对海洋焊接技术的研究，保证相关的焊接技术能够有效应用于海洋工程中，从而提升海洋工程装备的水平，进一步促进我国海洋事业的发展。

关键词：海洋工程;焊机技术;材料;应用

1海洋工程焊接技术的现状与分析

海洋工程材料通过装备制造工业转化为在海洋工业使用的大型装备，是开发海洋资源的物质前提。由海洋工程材料到具体装备的制造过程中，离不开重要的传统制造方法——焊接，它占海工装备制造工作量的 30～40%，不仅是海工装备制造安装的关键施工工艺，也是改造及维修的常用方法。焊接质量是评价海洋工程装备建造质量优劣的重要指标，合理的焊接方法能够提高装备制造效率，保证焊接产品的质量可靠性，提升装备制造整体水平。

随着海洋平台用钢材强度和厚度的增加，高强度钢板在海洋工程装备制造中的应用比例逐渐升高。目前国内大厚板高强钢的焊接仍采用手工电弧焊或半自动药芯焊丝电弧焊方法，自升式平台桩腿齿条板 Q690 钢的焊接仍以手工电弧焊为主。因海工装备制造用高强度钢板均有一定厚度，手工电弧焊的工艺复杂，同时厚板的清根亦十分繁琐，使得整体焊接效率不高。在劳动力成本高企不下的情况下，促使企业寻求更为高效的焊接方法和工艺。窄间隙焊接技术因其能显著提高焊接效率，节省焊接材料，近年来成为海洋工程装备大厚板焊接技术的热点和发展趋势。此外，复合焊接方法（激光电弧复合，等离子电弧复合等）因可集中利用各种焊接方法的优点，提高海洋平台用钢的焊接效率，且随着自动化程度的提高，也日益受到海洋平台用钢铁材料焊接制造的青睐。

2海洋工程焊接技术分析

随着焊接技术的发展，焊接已和电子技术、自动控制及信息化等多学科紧密结合。对未来海洋工程领域焊接技术的发展，主要应集中在多学科协同合作的焊接智能化、自动化焊接系统、优质高效焊接工艺、高效焊接材料开发等方向。

2.1高强钢的焊接技术

海洋工程装备的制造材料主要是低合金高强钢，焊接接头的质量指标主要是韧性。韧性是材料在载荷的作用下具有抵抗裂缝扩展和开裂的性能，也是材料开裂之前弹塑性变形过程中能够吸收能量的性能，是材料塑性和强度的结合。海洋工程装备要想在焊接技术上有所提高，首先应该保证焊接接头的韧性要好。部分钢材料经常会出现焊接冷裂缝的情况，主要是焊接时的加热冷却较快，使得热影响区和焊缝的塑性和韧性较低，但是强度较高。如果焊接过程的冷却速度较低，那么在进行焊接时会使热影响区和焊缝的塑性、韧性较高，但是强度比较低。所以，进行焊接时应该将冷却速度控制在合理的范围内，找到热影响区和焊缝的韧性、塑性以及强度的最优平衡点。

这就说明，当焊接材料一定时，焊缝的性能主要是由热输入决定的，要想保证焊缝的性能，就应该保证热输入在合适的范围内。海洋工程装备制造时应该根据国际有关标准规范的热输入要求，通过试验来选择高效的焊接工艺。高强钢焊接技术中还有一些试验和研究，包括设计焊接接头，选择合适的焊接设备、焊接材料以及焊接方法;焊接过程中层间温度、预热、后热温度控制;控制焊接接头的头冷裂缝;控制 T 型接头焊接层状撕裂以及大厚度十字接头;焊接接头断裂韧性试验。

2.2复杂节点的焊接技术

海洋工程装备的结构大都是采用绗架和管子及立柱结构，焊接接头较为复杂，尤其在一些主要受力构件，如水平横撑与立柱结构、立柱与上下船体结构、克令吊基座、推进器基座等复杂结构的焊接过程中，必须要严格控制好以下环节：结构的安装顺序，接头的坡口角度及加工方法，焊接方法的准确选用，焊前预热、焊时层间温度的控制、焊后热处理，焊接前的准备（包括持证的合格焊工、焊材的发放和储存、管理、焊接设备、焊接环境），焊接顺序的编制和实施。

2.3钛合金材料的焊接技术

钛合金在海洋工程中具有先天优势，因其本身的耐腐蚀性和强度方面都比较好，而且对海水以及海洋大气的腐蚀性有更好的抗性，所以非常适合使用在海洋工程中。在制造一些轻型海工装备中经常应用钛合金，对提高海洋装备的性能促进海上作业的能力和安全角度有很大的优势。对于海洋建设来说，钛合金材料可以良好的促进其发展，所以需要先进的钛合金焊接技术使其可以发挥更大作用。美国等国家将钛合金应用在了航母的制造上，因为这些国家在相关焊接工艺方面比较先进，我国在上世纪也开始研究钛合金的相关技术，现阶段已经获得了一定的成果，已经可以满足海洋工程的一些基本应用。但是在钛合金相关技术发展的过程中，我国还有很多方面出处在研究阶段，与一些相关技术先进的国家还有很大的差距，例如怎样在控制舰船钛合金焊接，怎样良好的控制氢与焊接应力等方面的研究中还没获得较好的成果。这一方面已经成为限制我国这一技术发展的最大难题，也是国内外技术差距的体现。现阶段我国在钛合金焊接技术应用上的研究比较落后，使得钛合金焊接的相关方面处在比较落后的位置。

3结语

在海洋工程中对焊接的质量具有比较高的要求，因此相关的焊接作业需要经过严格的质量。首先需要进行焊接环境检查，保证焊接的环境符合焊接标准，以及环境的温度湿度条件能够满足焊接的要求;其次是焊接过程检查及控制，在焊接的过程中需要严格的按照工艺标准以及焊接指导书进行焊接，同时安排专人监督检查，需要重点检查焊接工艺应用是否规范等;最后需要进行焊接后检查，包括外观检查，无损探伤检查等，保证相关检查措施的有效落实，从而确保焊接的质量。

参考文献：

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