船舶管路現(xiàn)場定位焊技術(shù)研究

傅杰?周維波?余春虎?朱文斌

摘要：船舶管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且數(shù)量巨大，部分需現(xiàn)場進(jìn)行組對，往往放樣難度大，需多人配合，定位悍施工過程中易發(fā)生變形，直接影響后期焊接成型質(zhì)量。保證定位焊質(zhì)量以提高施工效率是亟待解決的問題，本文研究一種現(xiàn)場管路組對定位焊的工裝，為船舶系統(tǒng)高質(zhì)高效施工提供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場組對;變形;定位焊

引言

船舶管路大部分管子為成品管，成品管由管子工廠依照制造圖紙制作完成后在內(nèi)場經(jīng)過焊接質(zhì)量檢驗(yàn)及強(qiáng)度試驗(yàn)，酸洗鈍化后直接上船安裝，管子工廠施工環(huán)境好，輔助設(shè)備齊全，人員技術(shù)嫻熟、焊接質(zhì)量易控、合格率很高。另一部分管路由于計(jì)算機(jī)模型中空間小、周邊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置難度大，直接由計(jì)算機(jī)放樣極可能導(dǎo)致不合格而返工;或者由于工藝有特殊要求，必須現(xiàn)場放樣。這部分管子只能由船上銅工依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場切割組對，然后點(diǎn)焊固定后搬運(yùn)至船下管子工廠或者直接在船上完成焊接工作。船上施工場地小，施工設(shè)備有限，需要現(xiàn)場臨時(shí)制作和搭建支架，手工放置管路組對，管子組對準(zhǔn)確度難以控制，定位焊變形也可能導(dǎo)致管子組對質(zhì)量變差，產(chǎn)生錯(cuò)口、未焊透、未融合等質(zhì)量問題。

一、定位焊常見缺陷及處理方法

焊前為固定焊件的組對相對位置進(jìn)行的局部焊接操作叫定位焊。定位焊形成的短小而連續(xù)的焊縫叫定位焊縫。通常定位焊縫比較短小，雖然短小但也最終要成為正式焊縫的一部分存留在焊縫中。定位點(diǎn)焊的施焊也需要專業(yè)持證焊工進(jìn)行，定位悍質(zhì)量好壞將直接影響最終成型焊接質(zhì)量。影響焊縫質(zhì)量的原因有很多，焊材焊劑選用、組對同軸度/平行度/距離/坡口質(zhì)量、焊接電流大小、母材溫度、環(huán)境溫濕度等等，表1-1列出傳統(tǒng)管路現(xiàn)場放樣常見的由于組對偏差引起定位焊不合格導(dǎo)致的焊接缺陷及處理方法。

保證定位點(diǎn)焊成型質(zhì)量就幾乎決定了整條環(huán)焊縫的質(zhì)量。焊接行業(yè)定位點(diǎn)焊的方法很多，但是方便攜帶、容易安裝、便于操作、可靠固定的方法工具卻沒有。面對管路船上安裝組對遇到的迫在眉睫的困難，經(jīng)過充分調(diào)查研究開發(fā)了一種能基本滿足現(xiàn)場需求的工裝。

一方面盡量加強(qiáng)設(shè)計(jì)精度，盡量減少現(xiàn)場放樣、焊接的數(shù)量，另一方面也要研究更好的管路組對定位工具，針對現(xiàn)場惡劣環(huán)境下定位點(diǎn)焊存在難題，在船上緊湊空間、條件有限的條件下，減少因定位焊質(zhì)量不合格引起的焊接質(zhì)量不合格而導(dǎo)致的返工返修。下面研究了一種管路現(xiàn)場組對定位焊工裝，提供了船上管路定位點(diǎn)焊的一種解決方案。

二、定位焊工裝簡介及結(jié)構(gòu)組成

圖1定位工裝的對接焊使用示意圖展示了一種定位工裝的安裝示意圖，主要展示了對組對管件施加外力使得組對管路相對位置確定后在定位點(diǎn)焊過程中保持不變的方法實(shí)現(xiàn)。一組定位支撐塊通過螺栓螺母機(jī)構(gòu)固定相連，將左右兩根組對管路按組對間隙要求緊固在一起，并允許通過工裝預(yù)留的小窗口進(jìn)行定位點(diǎn)焊操作，定位焊施焊后拆除該工裝進(jìn)行滿焊操作，大大提高了后期無損探傷和強(qiáng)度密性試驗(yàn)的一次合格率，大大減少了返工返修對工期和成本投入。

該工裝設(shè)計(jì)原理：由左側(cè)定位支撐塊3和的右側(cè)支撐塊4對第一管路9、第二管路10的端部進(jìn)行對夾，左側(cè)定位支撐塊3的外表面上焊接有四個(gè)上述卡槽8，右側(cè)定位支撐塊4的外表面上焊接有四個(gè)帶銷軸7的連接部，并將銷軸7事先穿過螺栓1后再焊接于連接部內(nèi)，最后通過對應(yīng)位置處的螺栓1與螺母2將左、右側(cè)定位支撐塊固定夾緊。其中左、右側(cè)定位支撐塊上環(huán)向均勻分布多個(gè)所述點(diǎn)焊窗口5;左、右側(cè)定位支撐塊上點(diǎn)焊窗口5的總數(shù)根據(jù)不同管徑管路對接點(diǎn)焊強(qiáng)度要求（點(diǎn)焊數(shù)量）進(jìn)行選配，例如DN50管路根據(jù)焊接工藝要求至少需兩個(gè)點(diǎn)焊窗口，窗口大小需滿足點(diǎn)焊基本要求，各點(diǎn)焊窗口處的刻度線6主要提供管路對中定位時(shí)調(diào)整焊接坡口距離一定的參考線。松開螺母2即可卸下管路對接點(diǎn)焊對中定位工裝，即可進(jìn)行后續(xù)滿焊操作。

圖2、圖3分別為工裝正視圖和側(cè)視圖，設(shè)計(jì)簡潔，既方便攜帶使用，有解決了使用環(huán)境空間小的難題。分別為左右側(cè)定位支撐塊，結(jié)合方便使用的緊固件，在管路軸線方向上它可以很好的保證組對管路的同軸度和組對間隙。并且可以驗(yàn)證管子端面垂直度和平面度。

點(diǎn)焊窗口開設(shè)在所述定位支撐塊上，且點(diǎn)焊窗口的側(cè)壁處標(biāo)有刻度線，可方便點(diǎn)焊時(shí)查看焊縫長度和焊接質(zhì)量。

三、結(jié)束語

管路現(xiàn)場放樣往往處在成品管與設(shè)備對接或者周邊工作已完工，系統(tǒng)完整性的最后一步。但往往也就是這最后一步浪費(fèi)了大量的時(shí)間、人工和物料。定位焊工裝可基本消除管路現(xiàn)場組對焊接中和定位固定因素相關(guān)的焊接質(zhì)量問題，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又減少裝配人力投入，降低焊工施工難度，減少了管路裝配的廢返工時(shí)，并且大大提高了施工效率。船舶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性、密性試驗(yàn)及大系統(tǒng)系泊試驗(yàn)進(jìn)度的提速為當(dāng)下國家倡導(dǎo)的提質(zhì)增效，質(zhì)量、進(jìn)度和成本綜合提升創(chuàng)造可能。