第１５卷 第３期 ２０１５笠 中 国水运 ＶｏＩ．１５ Ｍａｒｃｈ Ｎｏ．３ ２０１５ ３月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ＦＡＢ埋弧自动单面焊焊接技术的应用 李 鹏，冯朝闻，王 华，钟克焱，徐（金海重工股份有限公司，浙江舟山３１６２００） 摘要：文中介绍了在船舶建造过程中一种高效的埋弧自动焊焊接方法一ＦＡＢ，采用该焊接方法的原理、所用的设 磊 备、焊材以及应用该焊接工艺所进行的焊接工艺评定，最后分析了ＦＡＢ在船舶建造中的应用前景 关键词：船舶焊接；ＦＡＢ；磁性压紧装置；铁粉；衬垫 中图分类号：ＴＧ４４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１５）０３—００９３—０３ 一、引言 ［４１。软衬垫单面埋弧焊简称ＦＡＢ（Ｆｌｕｘ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ａｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｂａｋｉｎｇ），其特点是简便、省力、材料成本低廉 日本船厂最早采用该技术，主要应用于曲面钢板的拼接 以及船体建造中船台合拢阶段甲板、内底板大接缝的焊接。 韩国船厂也在平台拼板阶段采用该技术焊接，但由于其在焊 接时会产生一定的气味对人体有影响，随之用陶瓷衬垫取代 了＿４ Ｊ。图１为ＦＡＢ焊接原理图。 船舶焊接技术作为现代造船模式中的关键技术之一…， 对我国船舶行业的快速发展起着重要作用。据统计，单船的 焊接工作量约占船体建造总工作量的３０％￣４０％＿２】，其成本 约占船体建造总成本的３０％一５０％＿ｌｌ３ｌ，高效焊接无论是从提 高焊接质量，还是从节约焊接时间、降低成本方面，均有着 重要的意义。如何充分利用先进设备，减少人工焊接作业量， 从而提高焊接作业效率，节约船舶建造成本，是金海重工一 直重点研究的课题。 传统的主板拼板一般采用埋弧自动焊焊接方式。首先用 埋弧自动焊焊接单面，然后主板整体翻身，再碳刨，最后再 进行自动焊焊接。完成整个拼板过程，需要大量的拼板翻身 人员及碳刨工，工作量较大，成本较高。金海重工建厂伊始 就耗资２个多亿引进了平面分段流水线，其中拼板区的三丝 单面埋弧自动焊接（ＦＣＢ焊接方式）焊机就是主板拼板最重 要的先进焊接设备，其主要应用于船体内外底板等主板板材 的拼板对接，厚度范围覆盖１２￣３２ｍｍ，最长长度可达２２ｍ， 图１ ＦＡＢ焊接原理图 ＦＡＢ单面埋弧焊是在焊接母材的坡口背面贴上衬垫，用 垫 可实现单面焊双面成型。 随着公司产能的扩大，公司的各造船基地陆续开始施工， 磁性压紧装置固定，达到单面焊双面成型效果。（图２） 鉴于平面分段流水线成本较高，仅长涂基地有平面流水线， 且平面分段流水线逐渐达到满负荷运行，不能满足生产需求， 扩大流水线需要场地、较大资金等各方面支援，同时满负荷 的ＦＣＢ焊机维护成本较高。公司践行绿色造船环保造船的理 念，在江南山造船基地实时的引进了投资少、占地少，用人 少、维护方便、适用范围广的单面焊双面成型（以下简称ＦＡＢ） 的焊接设备，在ＶＬＣＣ船的２０ｍ分段建造过程中，实施ＦＡＢ 法焊接技术，进一步提高焊接机械化、智能化逐步达到更大 口带 范围、更高程度“机器换人”的目的，提高此焊接工艺的广 泛应用性。 二、ＦＡＢ单面埋弧焊概要 收稿Ｅｔ期： ２Ｏ１５—０２—２３ 作者简介： 李王图２ ＦＡＢ衬垫贴装压紧固定示意图 磁性压紧装置【 是设置于焊接板材坡１３的背面，它是由 鹏 （１９７３一）， 男，金海重工股份有限公司， 工程师，从事船舶与海洋工程类设计工作。 ９８５ 冯朝闻 男，金海重工股份有限公司， 助理工程师，从事船舶与海洋工程类船体焊接工艺工作。 男，金海重工股份有限公司， 助理工程师，从事船舶与海洋工程类设计工作。 男，金海重工股份有限公司， 助理工程师，从事船舶与海洋工程类设计工作。 华 ９８２— 男，金海重工股份有限公司， 助理工程师，从事船舶与海洋工程类设计工作。 ９８３— ９８５一 钟克焱 徐磊 第３期 现的问题，进行具体分析。 １．坡口设计 等：ＦＡＢ埋弧自动单面焊焊接技术的应用 ９５ 焊接效率分析：以２０ｍ分段为例，传统埋弧焊焊接时间， 以２０ｒａｍ厚板正反焊接５道为例，（焊接速度 ４００ｍｍ／ｍｉｎ），不计翻身及碳刨时间，需２５０ｍｉｎ，而ＦＡＢ 法按贴衬垫ｌｈ计，（焊接速度２００ｍｍ／ｍｉｎ），需１６０分钟。 每条焊缝节约９０ｍｉｎ以上。按每分段拼板缝６—８条，单分 段节约焊接工时１０ｈ以上。极大地提高了分段制作效率，缩 坡口角度越小，反面焊缝的高度和宽度过小；坡口角度 越大，焊缝的宽度和高度变大，但焊接电流电压也增大，造 成焊接线能量过大。通过试验：坡口最佳角度在４５。一５０。。 ２．根部间隙 根部间隙过小，则反面成形不易，或者成形为高窄的焊 道；但过大则增加烧穿的危险。经过试验得出根部间隙控制 在３ｍｍ左右时反面焊道成形为最佳。考虑到现场拼板长度， 建议根部间隙控制在０—３ｍｍ，但不推荐零间隙。 ３．焊接参数 短了船舶建造周期，使我司船舶建造更具有竞争力。 八、结论 ＦＡＢ法在我司ＶＬＣＣ建造上得到了广泛使用，极大地提 高了造船效率，再者由于中基船业并未引面分段流水线， 也解决了大分段拼板内场吊机翻身高度不足的问题，节约了 分段翻身的吊运成本。ＦＡＢ法将继续在其它产品推广使用。 但ＦＡＢ法国内普及程度不高，相应的焊接材料依赖进 ＦＡＢ法是大线能量单道焊工艺，线能量是影响焊缝冲击 韧性的主要因素，线能量过大，则冲击指标变低，焊接参数 的合理匹配，是焊接试验成功与否的关键。经过多次试验验 证，焊接线能量不宜超过１ ５ＫＪ／ｍｍ。否则将极大的影响焊 缝的冲击韧性指标。 ４．铁粉填充量 Ｅｌ，从焊接材料成本上制约了该方法的普及，编者希望国内 的焊材制造企业，多实现高效焊接材料的国产化，也使船厂 的高效焊接推广成本更低，且不再受制于人。 参考文献 ［１］陈家本．船舶焊接技术现状与展望卟３－４． 铁粉作为ＦＡＢ法焊道填充金属的必要来源，填充不能过 多，过多使焊接电弧不能完全熔化填充铁粉，造成焊接未熔 合；过少则导致需要焊丝补充的熔敷金属量增大，而势必增 大焊接电流，则容易造成烧穿，且正面成形不饱满。 八、实船使用情况 ＦＡＢ法焊接试验通过以后，在３２０ＫＶＬＣＣ得到应用， 由于是新方法的推广应用，无损检测的范围及要求也相应进 行了提高。 在３２０ＫＶＬＣＣ使用ＦＡＢ法的分段上，ＦＡＢ法整体探伤 电焊机，２００４，２： 【２】柳金海，陈百诚．金属管道焊接工艺便携手册【Ｍ］．北京 机械工业出版社，２００５，１：卜２． 【３１倪慧锋．船舶焊接技术应用Ｕ１．现代焊接，２００７，１１：４—５． 【４】应长春．船舶工艺技术［ＭＪ．上海：上海交通大学出版社， ２０１３，１１：３８３－３８９． 【５】，王华，裘财表．一种磁性压紧装置：中 国，２０１４２０４６０２９３．７［Ｐ】．２０１４—１１—１６． 的合格率达到了９５％，基本与我司埋弧焊焊接质量水平相当。 （上接第９２页） 周期与无裹冰相比，相差很大。 （３）ＺＶ４１直线塔的低阶振型以上部结构振动为主，表 明结构下部整体刚度相对较大。 参考文献 采用程序默认的分块Ｌａｎｃｚｏｓ法提取出了ＺＶ４ １直流输 电塔架结构在不同裹冰厚度下的前２０阶自振振型。限于篇 幅，在此仅给出ＺＶ４１直流输电塔架结构在２０ｍｍ裹冰厚度 下的部分自振振型，如图４所示。 ［１］尹荣华，李东亮等．高压输电塔震害及抗震研究卟世界 地震工程，２００５，２１（１）． １２ Ｈａｕ Ｆ Ｊ．２ｌＮｏｒｔｈｒｉｄｇｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｏｆ Ｊａｎｕａｒｙ １７， 在提取的前２０阶振型中，第一阶振型为塔身和塔头绕Ｙ 轴转动，第二阶振型为塔身和塔头绕ｚ轴扭转，第三阶振型 为绕ｘ轴前后振动，第四阶振型为绕Ｙ轴扭转，第十阶振型 １９９４：ｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅ ｒｅｐｏｒｔＵ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ，１９９５， １１（３）：２１２－２１５． 为绕ｚ轴上下振动，第二十阶振型为塔脚绕Ｚ轴扭转。可以 看出，此塔架结构的低阶振型以上部结构振动、扭转为主， 表明结构下部的整体刚对相对较大。 四、结语 ［３］Ｍａｅｎｏ Ｙ，Ｈａｎａｄａ Ｋ，Ｓａｋａｍｏｔｏ Ｙ，ｅｔ １ａ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＵＨＶ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｍｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒｓ：ｆｕｌｌ—ｓｃａｌｅ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ【Ａ】．８ ， Ｗｃｅｅ［Ｃ］，ＳａｎＦｒａｎｃｉｓｃｏ （１）ＺＶ４ １直线塔的基频比较高，无裹冰时第一频率为 ２．３６３Ｈｚ，体现了该塔架结构整体刚度比较大的特点。 （２）裹冰厚度对塔架结构的动力特性影响明显，自振频 率随着裹冰厚度的增加而减小，而自振周期随着裹冰厚度的 增加而增大。当裹冰厚度达到２０ｍｍ时，其自振频率与自振 Ａｍｅｒｉｃａ，１９８４． 【４】冯云巍．输电塔架ＡＮＳＹＳ建模及动力特性研究ｔ１］．钢结 构，２００８，２３（１）． 【５】李海旺，陈开旋．输电塔架的动力特性分析 ２００８．２３（１１）． 钢结构，
