铝合金船体焊接质量“四关”的控制及检验实例分析

杨新利

（浙江省海盐县港航管理服务中心，浙江 嘉兴 314300）

铝合金船、艇质量轻，强度高，维护方便，使用寿命长，具有很好的防火性能。在同样船型中，它的航行速度快，设计吃水较浅，方便在水深较浅的河流、海域内使用。另外，船身自重轻带来的阻力小，消耗的燃料也少，绿色、低碳、节能、环保。因此，以公务船为主的船体结构正在快速向全焊接铝合金和钢铝混合结构方向发展。嘉兴是全国公务船生产建造基地之一，目前建造数量已达每年几十艘。但是，铝合金材料膨胀系数大、导热性强，焊接时容易产生焊接缺陷，因此建造全焊接铝合金船体要比建造钢质船体困难得多。笔者对多艘铝合金船体的船舶进行了检验实践，充分认识到，认真把好“四关”是确保铝合金船体焊接质量的重要手段和船舶建造质量的关键。在建中的全铝合金船体公务船如图1 所示。

图1 在建中的全铝合金船体公务船

1 焊接工人关

在船厂，船舶电焊工既是技术活，又是比较辛苦的工作之一，随着时代进步和发展，特别是有文化基础的大学生不愿意从事这项工作，船厂焊工短缺，焊工流动性大，焊工从业人员年龄普遍较大，水平参差不齐，虽然有些船厂添置了先进的设备进行自动化焊接，但船体焊接绝大部分还是靠人工来完成，因此，对焊接工人的管理和培训是提高船体焊接质量的重要环节。

在嘉兴，港航管理部门对电焊工进行了如下管理：①强内功。加强电焊工培训，将对其的培训常态化、制度化，督促船舶行业协会和船厂组织焊工积极参加中国船级社举办的电焊工考试和电焊工升级考试，定期检查生产现场焊工的持证情况，特别是新进员工，保证每一个焊工都持证上岗。在每艘新船的建造开工会上，验船师都会核查焊工持证情况。②组织比赛。组织全市电焊工参加比赛，促进电焊工人比、学、赶、帮超和提高知名度。③请焊接专家进行现场指导。全焊接铝合金船体和全船钢、铝结合船体焊接要比钢质船体焊接困难得多，对焊工要求也高，需要专门铝合金持证焊工。请专家来船厂定期指导，是目前嘉兴各船厂提高铝合金焊接工艺和焊接质量最有效的手段之一，目前嘉兴各船厂全铝合金船体建造和钢、铝混合船体建造数量已达每年几十艘次，焊接要求高，遇到的焊接工艺问题也不少，当地焊工虽然持证上岗，但解决复杂焊接问题还是有困难，目前嘉兴各船厂定期和不定期聘请上海等地一些知名大船厂的资深焊接专家和高水平退休焊工进行现场指导和传、帮、带已蔚然成风。④提高焊接工人责任心。在现场对焊缝进行质量检验时，经常会发现焊缝内外质量不一致，比如船体外板双面连续焊缝，铝板外部焊缝光顺、漂亮，内部焊缝“马马虎虎”，主要结构焊缝符合要求，次要结构焊缝“短斤缺两”也是常见的问题，这不是焊接工人水平问题，而是责任心不强。落实对焊接工人的教育、督查，落实管理制度的执行情况，是船厂义不容辞的责任。

嘉兴全铝合金船体建造和钢、铝混合船体建造面向全国客户，提高焊接质量，打好质量品牌，也是各船厂的共识，提高焊接工人个人的整体素质，把好“焊接工人关”是保证焊接质量的重要举措之一。

2 焊接工艺关

根据船厂的起吊能力和翻转造船工艺及每艘铝合金船的结构特点，制定了合理的铝合金焊接施工方案。按批准的技术图纸和实际施工条件、现场气候条件施焊，对施焊中出现的新问题，及时总结经验。不断优化工艺方案，制定的铝合金船体焊接工艺施工方案，是保证铝合金焊接质量的重要指导性文书。

全铝合金船体翻转建造工艺如图2 所示，与一般的船舶建造从船底先铺平板龙骨开始施工的传统方法不同，翻转建造工艺是在翻转胎架上先铺甲板，再装配甲板骨架、舷侧骨架，船底骨架，上外板，主要构件、次要构件、外部焊缝焊接完成后，利用船厂起吊设备将船体整体翻转摆正，再对船体结构和外板的剩余焊缝进行焊接。其优点是船体结构、外板焊接时，大多采用平焊工艺，减少施工难度大的仰焊等焊接工艺，尤其是全铝合金船体公务船，船体主尺度都不是很大，船体内部空间狭小，采用翻转造船工艺可使焊接工人操作方便、焊接容易施工，焊缝成型好，焊缝质量缺陷少、合格率高。

图2 全铝合金船体翻转建造工艺

加强对焊接工艺的监督和控制，制定的铝合金船体相关焊接工艺规程，应适用于船厂的技术水平、设备的起吊能力、持证焊工等级、现场环境。严格遵守翻转建造工艺操作流程、装配工艺、焊接顺序，按船体建造图纸中焊接规格明细表的要求施焊，认真及时清理焊渣，根据施工工艺要求使用钨极惰性气体保护焊（TIG）和熔化极惰性气体保护焊（MIG），禁止不按规定的铝合金船体焊接工艺施焊，对于任意改变焊接参数、不按焊接顺序焊接、抢进度、任意加大焊角来代替深熔焊或按普通焊缝施工的情况，进行有效管理、监督和控制。

3 焊接材料关

嘉兴地区每年“梅雨”期间，是铝合金焊质量问题比较多的时候，说明气候、天气情况对焊接质量的影响较大，焊接材料是保证焊接质量的基础，因此加强对焊接材料的保管和使用极为重要。在现场使用烘干后的焊接材料时应置于规定温度的设备里，当天领用的未使用完的焊接材料应妥善存放或退回仓库，应妥善保管送丝机内未用完的铝合金焊丝，落实专人负责。使用不合格和受潮的焊接材料会明显导致焊接质量缺陷，错用不同规格的焊接材料同样也会出现焊缝质量问题，所以规范存放、保管焊接材料，防止受潮，是保证焊接质量的基础，应按铝合金焊丝种类、牌号、规格、时间、使用说明分类规范、妥善存放焊接材料。

4 焊接检验关

铝合金船体的焊接检验和钢质船体的焊接检验既有共性，又有其自身特点，船舶检验技术法规上都有明确的检验项目和程序，对铝合金船体的焊接检验也分为焊接前检验、焊接中的检验和焊接后的检验及随时抽检。尤其对于严重的焊接质量问题，验船师在造船现场发现焊接缺陷问题时，要及时汇报并认真处理，做好拍照和记录，必要时发书面整改通知书[1-2]。

做好对铝合金船体焊接质量“四关”的控制，把好“焊接工人关” 焊接工艺关”“焊接材料关”是基础、前提、保障，按造船图纸要求将铝合金板材、型材和构件通过焊接来实现对铝合金船体整体结构、整体质量的控制，确保船体结构完整和达到质量标准，把好“焊接检验关”是最终目的。把好焊接检验关还需船厂工人、技术人员和管理人员的积极配合以及船舶检验人员的共同努力，与此同时还需抓好以下2 方面工作。

抓好船舶检验管理创新。建造船舶过程中，焊接质量检验各方面都是由管理制度来约束的。船舶检验的方式、机制随着市场经济的发展而创新，船舶建造监理代表船东对船舶建造质量进行全程跟踪；第三方检验、检测机构的推进，发挥了他们的技术和检测设备优势；落实和加强船厂质量管理体系的作用以及贯彻执行浙江省船舶法定检验质量管理体系，按船检法规和《质量手册》要求与船厂工人、技术人员、管理人员，积极开展质量管理活动，努力实现船舶焊接检验质量目标[3]。

抓好船舶检验科技创新，提高船舶检验人员的检验能力和业务水平，提高船舶检验手段的科技含量。笔者参与的嘉兴首艘LNG 公务船和嘉兴纯锂电池动力客船（嘉兴九水巴士）检验工作，部分项目就采用了计算机软件程序操作检验、检测船上机、电设备运行情况，深刻体会到船舶检验工作要与时俱进，提高船舶检验工作的监控能力，及时发现船舶建造质量问题，提高快速反应能力，船舶检验现场实行计算机管理，对提高工作效率、规范检验行为都能起到积极作用。

5 检验实例分析

铝合金船体焊缝缺陷同样分外部缺陷和内部缺陷，常见的焊接缺陷焊接规范和焊接教材上都有列出，笔者以铝合金船体建造检验中发现的焊接质量外部缺陷为例，指出了铝合金船体结构焊接质量及缺陷的几个问题，为消除铝合金船体船体焊接质量隐患，举一反三，以达到对铝合金船体焊接检验质量的控制。

5.1 漏焊

实例1 如图3 所示。图3 为船体结构角焊缝漏焊问题，从图3 中明显看到船体结构角焊缝不连续，有漏焊的地方，并且都透光了，出现焊接缺陷。实例2如图4 所示。船体管路穿过船体单面焊接也是漏焊，按要求船舶管路穿过船体应双面连续焊。

图3 实例1

图4 实例2

其原因是焊工的工作责任心不强，施工不认真，未按施工工艺和焊接规格表要求焊接，船厂质量管理“自检程序”失效。

5.2 间断焊不符合要求

实例3 如图5 所示，船体结构甲板纵桁与甲板板双面交错间断焊，其焊缝长度过短，焊缝节距过长。实例4 如图6 所示，存在的问题是强肋骨腹板与其面板双面交错间断焊，其焊缝长度过长，双面交错间断焊缝中没有船检规范规定的焊缝节距。

图5 实例3

图6 实例4

其原因是焊工没有按船体图纸里的焊接规格明细表要求施焊，双面间断焊缝和交错间断焊缝的焊缝长度和焊缝节距、焊喉厚度、焊角高度都是依据船板厚度和焊接系数在船检规范中的计算公式和计算值的，在焊接规格明细表里明确列出。焊缝长度短会影响焊接强度，焊缝长度过长，焊接变形大，浪费工时和焊接材料。

5.3 人为破坏焊缝

实例5 如图7 所示，在船体水密舱壁上装配扶强材时，工人将水密舱壁焊缝人为打磨掉，致使原焊缝受到损坏。正确做法是应在扶强材上开通焊孔，这样才能保证水密舱壁焊缝双面连续焊，确保水密舱壁焊缝完整和符合质量要求。

图7 实例5

5.4 定位焊不符合要求

实例6 如图8 所示，存在的问题是定位焊不规范，铝合金船体焊接中定位焊的间距和钢质船体焊接的定位焊的间距是不同的，焊接工人不可随意点焊，在铝合金船体受力较大或应力集中的部位应避免使用定位焊，铝合金船体外板、甲板、构件等装配时定位焊的焊缝尺寸和焊缝质量应与施焊的焊缝质量标准一致。

图8 实例6

6 结语

基于全铝合金船体结构的金属特性，薄板装配、焊接易变形、焊接工艺操作要求高，本文对铝合金船体焊接质量检验在船体建造中的控制要点进行分析，是严格铝合金焊接质量检验规范要求的体现。总结焊接质量检验措施方法，把好“四关”，做好焊工管理、焊接工艺准备工作、焊缝表面质量检验、焊接内部整体质量检验控制，深化检验工作方法，创新检验科技手段，提高建造精度和铝合金船体焊接质量，为铝合金船、艇批量化建造提供参考。