海洋工程焊接技術(shù)與材料

海洋工程焊接技術(shù)與材料摘要：近些年來，隨著航運(yùn)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(qiáng)對(duì)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(jìn)一步促進(jìn)我國海洋事業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：海洋工程；焊機(jī)技術(shù)；材料；應(yīng)用海洋裝備制造是海洋事業(yè)發(fā)展的重要保障，也是國家十二五戰(zhàn)略中重點(diǎn)扶持的新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)于國家產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的意義。海洋裝備制造具有很高的復(fù)雜性以及技術(shù)性，在海洋裝備制造中，焊接技術(shù)的應(yīng)用對(duì)相關(guān)裝備制造的質(zhì)量具有重要的影響。從海洋裝備制造實(shí)踐上來看焊接工作約占總工作量的30%-40%，同時(shí)焊接技術(shù)所涉及的也不僅僅是海洋裝備制造，焊接技術(shù)也是裝備改造以及裝備維修中的重要環(huán)節(jié)。目前來看，由于我國海洋工程起步較晚，因此在焊接技術(shù)上與一些海洋裝備制造強(qiáng)國還有一定的差距。這種差距會(huì)在一定程度上制約我國海洋事業(yè)的發(fā)展。因此需要將海洋工程焊接技術(shù)的研究重視起來，一方面需要保證焊接技術(shù)的合理應(yīng)用，另一方面需要充分考慮到材料因素，加強(qiáng)對(duì)海洋工程材料的了解，從而系統(tǒng)性的提升海洋裝備制造水平。1海洋工程焊接材料研究在海洋工程中針對(duì)不同的裝備類型需要選擇不同的材料，從而滿足不同條件對(duì)材料性能指標(biāo)的要求。比如海洋平臺(tái)樁腿齒條鋼使用的就是Q690鋼材，海底海底油氣管線使用的X65/70鋼、艦船制造使用的EQ56/70鋼、LNG船使用的殷瓦鋼等。目前來看，一些歐美發(fā)達(dá)海洋國家以及亞洲的日本在海洋工程鋼材的研發(fā)上以及焊接技術(shù)的掌握上走在世界前列。我國的海洋工程裝備制造業(yè)近些年發(fā)展的也比較快，目前對(duì)于普通鋼結(jié)構(gòu)件的焊接技術(shù)已經(jīng)能夠成熟掌握。但是在一些特殊部位或者是性能要求比較高的結(jié)構(gòu)部件的焊接上還有很大的提升空間，從我國海洋工程常用的焊接技術(shù)來看，主要包括手工電弧焊（SMAW）、藥芯焊絲電弧焊（FCW）、鎢極氬弧焊（GTAW）、埋弧自動(dòng)焊（SAW）等。隨著遠(yuǎn)洋航行需求的提升，以及船舶性能提升的需求，在海洋工程對(duì)鋼材的強(qiáng)度提出了比較高的要求，高性能的鋼材需要更為可靠的焊接技術(shù)作為支撐。目前我國對(duì)高性能鋼材的焊接還主要采取手工電弧焊或半自動(dòng)藥芯焊絲電弧焊的方式。由于在海洋工程高性能鋼材的厚度比較大，因此在應(yīng)用手工電弧焊的過程中，對(duì)厚板進(jìn)行清根的流程是十分復(fù)雜，這在很大程度上影響了焊接的效率，也造成了焊接成本的增加，在海洋裝備制造需求不斷提升的背景下相關(guān)的企業(yè)不斷尋求新型高效的焊接技術(shù)，以滿足大厚板焊接的需求。目前來看，集成了了激光電弧復(fù)合，等離子電弧復(fù)合等焊機(jī)方法優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合焊接技術(shù)能夠有效的提升焊接的效率，并保證焊接的質(zhì)量，該焊接技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國海洋工程的發(fā)展具有重要的意義。2海洋工程焊接方法2.1高強(qiáng)度鋼焊接目前低合金高強(qiáng)鋼是海洋工程制造中的主要材料，在針對(duì)該材料的焊接中，檢驗(yàn)焊接質(zhì)量的指標(biāo)主要就是焊接后的韌性保持。只有保證焊接部位有一定的韌性，才能通過彈塑性變形防止焊接部位開裂，保證相關(guān)設(shè)備的使用強(qiáng)度。目前海洋工程中應(yīng)用了大量的高強(qiáng)度鋼材，而想要保證高強(qiáng)度鋼材的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，就需要提升焊接部位的韌性。在焊接工作中，由于部分鋼材的性能比較特殊，因此在焊接后容易出現(xiàn)焊接冷裂縫的問題，這種問題產(chǎn)生的主要原因在于焊接冷卻較快，使得熱影響區(qū)和焊縫的塑性和韌性較低，但是強(qiáng)度較高。如果在焊接的過程中，冷卻的過程比較慢就會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)域的塑性以及韌性比較強(qiáng)，但是這種焊接方式往往無法保證焊接的強(qiáng)度。因此在針對(duì)高強(qiáng)度鋼進(jìn)行焊接的過程中，需要對(duì)冷卻的速度進(jìn)行合理的控制，平衡好焊接強(qiáng)度與韌性之間的關(guān)系。在焊接的過程中，需要明確一個(gè)觀點(diǎn)，那就在材料一致的情況下，熱輸入的強(qiáng)度直接影響焊接區(qū)域的性能表現(xiàn)。想要提升焊接的質(zhì)量就需要對(duì)焊接過程中的熱輸入進(jìn)行合理有效的控制。目前國際上對(duì)焊接熱輸入有一定的標(biāo)準(zhǔn)，在焊機(jī)高強(qiáng)度鋼的過程中一定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求來進(jìn)行熱輸入的控制。在這個(gè)過程中需要根據(jù)材料性能選擇相應(yīng)的焊接設(shè)備以及焊接方法，在焊接的過程中層間溫度，預(yù)熱以及后熱溫度都要有效的控制；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(yàn)。2.2復(fù)雜節(jié)點(diǎn)焊接技術(shù)從海洋工程裝備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上來看，主要以絎架和管子及立柱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)決定了接頭的焊接相對(duì)復(fù)雜。尤其在一些關(guān)鍵性的受力結(jié)構(gòu)的焊接上。比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、等部位的焊接上，不僅需要保證焊接技術(shù)應(yīng)用的合理性，還需要把握好焊接的流程，以及各個(gè)結(jié)構(gòu)的焊接順序，在不同的結(jié)構(gòu)下對(duì)接頭以及坡口角度的加工方法也有一定的要求，在焊接的過程中根據(jù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，合理的控制熱輸入，做好焊接前準(zhǔn)備工作，從而提升關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)焊接的質(zhì)量以及焊接的效率。2.3鈦合金管道的焊接鈦合金材料被稱為“未來材料”，本身具有優(yōu)良的性能，在材料的強(qiáng)度，重量韌性以及耐腐蝕性上與鋼材料相比具有比較大的優(yōu)勢。也正是這種優(yōu)勢能夠讓其在海洋工程中發(fā)揮巨大的作用。由于鈦合金材料的重量輕，強(qiáng)度高，因此在船舶和海工裝備制造中，經(jīng)常會(huì)將鈦合金作為關(guān)鍵部分管道的材料，能夠有效的保證管道的耐腐蝕能力以及強(qiáng)度。在針對(duì)鈦合金管道的焊接中首先需要選取合適的焊接技術(shù)，目前來看采取鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊在鈦合金管道的焊接中能夠起到很大的優(yōu)勢，在焊接的過程中由焊炬的噴嘴送進(jìn)氬氣或氦氣能夠有效防止鈦金屬與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。由于鈦金屬在低溫的情況下會(huì)吸氧影響焊接部位的強(qiáng)度，因此在焊接完成后也需要對(duì)焊接部位進(jìn)行氣體保護(hù)，一般來說可以采用環(huán)縫氣體保護(hù)托罩來對(duì)焊接部位進(jìn)行氣體保護(hù)。另外在焊接之前需要做好對(duì)管道的清潔，防止雜質(zhì)進(jìn)入到管道，同時(shí)還需要保證焊接人員的技術(shù)水平，在過程中由于會(huì)產(chǎn)生一定的焊接氣孔，因此需要注重焊接修補(bǔ)，保證焊接的質(zhì)量。2.4注重對(duì)焊接過程的監(jiān)督檢查在海洋工程中對(duì)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(yán)格的質(zhì)量。首先需要進(jìn)行焊接環(huán)境檢查，保證焊接的環(huán)境符合焊接標(biāo)準(zhǔn)，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(yán)格的按照工藝標(biāo)準(zhǔn)以及焊接指導(dǎo)書進(jìn)行焊接，同時(shí)安排專人監(jiān)督檢查，需要重點(diǎn)檢查焊接工藝應(yīng)用是否規(guī)范等；最后需要進(jìn)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(shí)，從而確保焊接的質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：張利.海洋工程制造中的關(guān)鍵焊接技術(shù)與應(yīng)用[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè),2019(01):99-101.孫輝.海洋工程制造中的關(guān)鍵焊接技