浅谈船舶上建分段间断焊的研究与应用

引言：间断焊工艺作为一种高效、经济的焊接方法，在船舶上建分段内壁非潮湿区域得到了广泛应用。该区域对焊缝的密封性要求相对较低，且主要承受静态载荷，间断焊工艺能够在满足结构强度要求的前提下，有效克服连续焊的弊端，实现时间、材料和人力的节约，降低船舶建造的总成本。因此，深入研究船舶上建分段间断焊工艺，对于优化船舶建造流程、提高生产效率、降低成本以及保障船舶质量具有重要的现实意义。

1. 船舶上建分段间断焊工艺原理与特点

1.1 工艺原理

间断焊，顾名思义，是在焊接过程中并非连续不间断地进行焊接，而是按照一定的规律，周期性地进行焊接和停顿。其基本原理是利用焊件之间的局部连接来传递载荷，通过合理设计焊接段的长度、间隔距离以及焊接参数，使焊缝在满足结构强度要求的同时，减少不必要的焊接工作量。在船舶上建分段内壁非潮湿区域，由于该区域受力特点和使用环境的特殊性，间断焊工艺能够充分发挥其优势。例如，在舱室内部的隔断焊接中，通过精确控制焊接段的分布，可以在保证隔断结构稳定性的基础上，大幅减少焊接作业量。

1.2 工艺特点

间断焊工艺具有诸多显著特点。首先是高效性，由于减少了连续焊接的时间，使得焊接作业能够在更短的时间内完成，提高了生产效率。其次是经济性，间断焊减少了焊材的使用量，同时缩短的焊接时间也降低了人工成本和设备能耗，从而有效降低了焊接成本。再者，由于焊接热量输入相对较少，能够减少焊件的热变形，有利于保证焊件的尺寸精度和结构稳定性。然而，间断焊也存在一定的局限性，其焊缝的密封性相对连续焊较差，不适用于对密封性要求极高的部位。

2. 船舶上建分段间断焊的优势分析

2.1 节约时间

在船舶建造中，时间成本是一个重要的考量因素。间断焊工艺通过减少不必要的连续焊接过程，大大缩短了焊接作业所需的时间。以一个典型的上建分段舱室的焊接工作为例，若采用连续焊，可能需要数小时甚至更长时间才能完成所有焊缝的焊接。而采用间断焊工艺，根据预先设计好的焊接参数和焊接顺序，能够快速完成焊接任务，将焊接时间缩短至原来的三分之一甚至更短。这不仅加快了单个上建分段的建造进度，也为整个船舶的建造周期缩短奠定了基础，使得船舶能够更快地投入运营，为船东带来经济效益。

2.2 节约焊材

焊材成本在船舶建造总成本中占有相当的比例。间断焊工艺由于不需要对整个焊缝进行连续焊接，因此焊材的使用量大幅减少。对于大型船舶的上建分段，众多的焊缝累计起来，节约的焊材数量相当可观。例如，在一艘中型集装箱船的上建分段焊接中，采用间断焊工艺相比连续焊工艺，焊材节约量可达 40% - 50‰ 。这不仅直接降低了焊材采购成本，还减少了焊材库存管理成本以及因焊材运输产生的相关成本。

2.3 节约人工

焊接工作需要专业的焊工进行操作，人工成本是船舶建造成本的重要组成部分。间断焊工艺由于焊接时间缩短，所需的人工工时也相应减少。同时，间断焊相对简单的焊接操作流程，对焊工的技能要求在一定程度上有所降低，这使得企业在人工成本管理上具有更大的灵活性。此外，较少的焊材更换和设备调整等辅助工作，也进一步降低了人工成本。综合来看，采用间断焊工艺可以使船舶上建分段焊接的人工成本降低 30‰

2.4 降低成本

综合以上节约的时间、焊材和人工成本，间断焊工艺能够显著降低船舶上建分段的焊接成本。此外，由于焊接时间缩短，生产设备的占用时间也相应减少，提高了设备的利用率，间接降低了设备的折旧成本。而且，较短的焊接时间和较少的热量输入，减少了因焊接变形而需要进行的矫正工作，进一步降低了生产成本。据统计，在船舶上建分段焊接中，采用间断焊工艺总体成本可比连续焊工艺降低 30% - 50% ，这对于船舶建造企业来说，具有巨大的经济吸引力。

3. 船舶上建分段间断焊的质量控制与问题解决

3.1 质量控制措施

3.1.1 焊接前的准备工作

焊接前的准备工作是保证焊接质量的基础。首先，要对焊件进行严格的清理和检查，去除表面的油污、铁锈、水分等杂质，确保焊件表面清洁、干燥。同时，检查焊件的尺寸和形状是否符合设计要求，对不符合要求的焊件进行矫正或修复。此外，对焊接设备进行全面的调试和检查，确保设备性能良好，焊接参数准确无误。例如，可以通过试焊来验证设备的性能和焊接参数的合理性。

3.1.2 焊接过程中的质量监控

在焊接过程中，要安排专业的质量检验人员对焊接质量进行实时监控。检查焊工的操作是否符合工艺规范，焊接参数是否稳定，焊缝的外观成型是否良好。对于出现的问题及时进行纠正，确保每段焊缝的质量符合要求。同时，采用先进的焊接过程监测技术，如焊接电流电压监测仪、焊缝跟踪系统等，对焊接过程进行实时监测和记录，为后续的质量追溯和分析提供依据。

3.1.3 焊接后的质量检验

焊接完成后，要按照相关的标准和规范对焊缝进行全面的质量检验。外观检查主要检查焊缝的表面是否光滑、平整，有无气孔、裂纹、咬边、未焊满等缺陷。无损检测则采用超声波探伤、射线探伤等方法，对焊缝内部的质量进行检测，确保焊缝内部无缺陷或缺陷在允许的范围内。对于不合格的焊缝，要及时进行返工处理，直至质量合格为止。

3.2 常见问题及解决策略

3.2.1 焊缝强度不足

原因分析：焊接参数选择不当，如焊接电流过小、焊接速度过快，导致焊缝熔深不足；焊接间隔过大或焊接长度过短，无法满足结构的受力要求；焊件表面清理不彻底，存在杂质影响焊缝的结合强度。

解决策略：重新调整焊接参数，通过焊接工艺评定确定合适的焊接电流、电压和焊接速度；根据结构的受力情况，合理优化焊接间隔和长度；加强焊件表面的清理工作，确保焊件表面清洁无污染。

3.2.2 焊缝外观缺陷

原因分析：焊接操作不规范，如焊枪角度不正确、焊接速度不均匀；焊接电流电压不稳定，导致焊缝成型不良；焊接设备性能不佳，影响焊接质量。

解决策略：加强焊工的培训，提高其操作技能和规范意识；定期对焊接设备进行维护和保养，确保设备性能稳定；采用先进的焊接电源和焊接控制技术，保证焊接电流电压的稳定性。

3.2.3 焊接变形

原因分析：焊接过程中热量输入不均匀，导致焊件局部受热膨胀和冷却收缩不一致；焊件的刚性不足，无法抵抗焊接变形；焊接顺序不合理，加剧了焊接变形。

解决策略：优化焊接工艺，采用合理的焊接顺序和焊接方法，如分段跳焊、对称焊等，减少热量输入和热量不均匀分布；增加焊件的刚性支撑，提高焊件的抗变形能力；对于已经产生的焊接变形，采用机械矫正或火焰矫正的方法进行处理。

结论：船舶上建分段间断焊工艺在节约时间、焊材、人工以及降低成本等方面具有显著的优势，通过合理的工艺参数设计、设备选择以及严格的质量控制措施，能够在保证焊接质量的前提下，实现高效、经济的焊接连接。在未来的船舶建造中，应进一步加强对间断焊工艺的研究和改进，不断完善工艺标准和质量控制体系，推动间断焊工艺在船舶建造行业的更广泛应用，促进船舶建造技术的不断发展和进步。

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