一、造船中焊接技术的种类
手工电弧焊
原理:手工电弧焊是利用焊条与焊件之间产生的电弧热来熔化焊条和焊件的金属,冷却后形成焊缝。焊条的药皮在焊接过程中会分解产生保护气体,防止熔化的金属被氧化。
特点:设备简单,操作灵活,可在各种位置(平焊、立焊、横焊、仰焊)进行焊接。但焊接效率相对较低,对焊工的技能要求较高,因为焊接质量在很大程度上取决于焊工的操作手法和经验。
埋弧焊
原理:埋弧焊是将焊丝和焊件之间的电弧埋在颗粒状焊剂层下进行焊接。焊接过程中,电弧的热量使焊丝、焊件和焊剂熔化,形成焊缝。焊剂起到保护焊缝金属和改善焊缝性能的作用。
特点:焊接效率高,焊缝质量好,因为焊剂的保护效果好,焊缝金属中的杂质少。适用于平焊位置的长焊缝焊接,如船板的拼接等大面积焊接作业。但设备较复杂,灵活性较差,对于一些不规则形状或空间位置受限的焊接部位不太适用。
气体保护焊
钨极氩弧焊(TIG 焊):
熔化极氩弧焊(MIG 焊):
原理:以氩气作为保护气体,用钨极作为电极,通过钨极与焊件之间产生的电弧来熔化焊件金属,填充焊丝(如果需要)来形成焊缝。
特点:焊缝质量高,焊接过程稳定,能够焊接各种金属材料,包括不锈钢等在船舶中应用较多的材料。但焊接速度较慢,成本较高,主要用于对焊缝质量要求极高的部位,如一些管道的焊接或薄板的焊接。
原理:同样以氩气作为保护气体,采用熔化极(焊丝)作为电极,在电弧的作用下,焊丝和焊件金属熔化形成焊缝。
特点:焊接效率比 TIG 焊高,适用于中厚板的焊接,焊缝质量也很好。但设备成本较高,对焊接参数的控制要求较严格。
原理:以二氧化碳气体作为保护气体,利用焊丝与焊件之间的电弧来熔化焊丝和焊件金属,形成焊缝。二氧化碳气体在焊接过程中能够阻止空气中的氧气和氮气等对熔化金属的侵害。
特点:焊接速度快,成本较低,因为二氧化碳气体价格相对便宜。适用于焊接低碳钢和低合金钢等船用钢材。不过,焊接过程中飞溅较大,焊缝成型可能不如埋弧焊美观。
二氧化碳气体保护焊(CO₂焊)
氩弧焊(TIG 焊和 MIG 焊)
电渣焊
原理:利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热作为热源来熔化焊丝和焊件,形成焊缝。焊接过程中,熔渣池覆盖在焊缝金属上面,起到保护作用。
特点:适用于焊接厚板(通常厚度大于 30mm),能够一次焊接很厚的焊件,焊接效率高。但焊缝的组织和性能可能不如其他焊接方法均匀,且设备复杂,焊接后需要进行热处理来改善焊缝性能。
二、不同部位焊接方法的选择
船板拼接
对于大面积的船板拼接,如船体甲板和侧板的拼接,埋弧焊是比较合适的选择。因为它能够高效地完成长焊缝的焊接,保证焊缝质量的稳定性。例如,在大型散货船的甲板建造中,采用埋弧焊可以快速地将一块块船板焊接成一个整体,而且由于其焊接深度和熔敷效率高,能够满足船板拼接的强度要求。
如果是一些小型船舶或者对船板拼接精度要求极高的情况,也可以采用二氧化碳气体保护焊或熔化极氩弧焊。二氧化碳气体保护焊速度快,成本低,能够在保证一定焊接质量的前提下提高拼接效率;熔化极氩弧焊则可以更好地控制焊缝质量,特别是对于一些薄板拼接或者对焊缝成型要求较高的场合。
结构件连接
对于船体结构件(如肋骨、横梁等)的连接,手工电弧焊是一种常用的方法。因为这些结构件的形状和位置较为复杂,手工电弧焊的灵活性能够很好地发挥作用。例如,在船舶的舱室内部,肋骨与船板的连接可能处于各种空间位置,手工电弧焊可以方便地在立焊、横焊、仰焊等位置进行焊接。
对于一些重要的结构件连接,如船首和船尾部分的关键结构连接,或者是使用不锈钢等特殊材料的结构件连接,钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊是更好的选择。这些焊接方法能够提供高质量的焊缝,确保结构的安全性和可靠性。例如,在豪华游艇的不锈钢栏杆等结构件连接中,氩弧焊可以保证焊缝的美观和高质量。
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