■ 秦毅，王德明，朱焊烽，祝圻封，唐修杰

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1. 概述

隨著社會的發(fā)展，面對日益加劇的環(huán)境污染，各種清潔能源越來越受到人們的青睞，我國也加速了能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展清潔能源。被公認(rèn)為地球上最干凈化石能源的LNG（Liquefied Natural Gas 液化天然氣）成為能源界的新寵，廣泛應(yīng)用于家庭生活和工業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)90年代開始，按照國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略部署，滬東中華開始做LNG船建造準(zhǔn)備，迄今為止已完成20條LNG船建造任務(wù)。

滬東中華建造的LNG船采用的是法國GTT公司NO.96薄膜型圍護(hù)系統(tǒng)，其薄膜由含鎳量約為36%的Invar M93（殷瓦）材料組成。GTT公司制定了MO1～MO9、G、SP1～SP7、PW1～PW6等約20余種焊接證書用于貨艙不同位置的薄膜焊接。MO6自動焊接是其中一項(xiàng)重要焊接環(huán)節(jié)。

2. MO6自動焊接應(yīng)用及要求

MO6是沿列板長度方向搭接形式的自動焊接，通過將行走機(jī)構(gòu)固定于相鄰列板縫焊或?qū)Ｓ密壍郎献詣有凶邔?shí)現(xiàn)自動化焊接，具有操作簡單，焊接質(zhì)量好，效率高等特點(diǎn)。MO6可用于縱向二面角及橫向環(huán)區(qū)域單折邊列板、1艙傾斜二面角區(qū)域殷瓦條及三角形端部列板等位置（見圖1、圖2）。

（1）MO6焊接流程 ①施工前提：1.0mm單折邊列板MO2縫焊結(jié)束，MO6焊縫一側(cè)點(diǎn)焊固定于復(fù)合梁搭接板上，且MO6焊縫搭接處不允許出現(xiàn)由剪切產(chǎn)生的缺口或毛刺，需用合適的工具將加工產(chǎn)生的缺口或毛刺去除，以保證更好的熔合。②施工流程：根據(jù)GTT焊接手冊要求，一般MO6焊接施工流程如圖3所示。

（2）MO6焊縫宏觀金相要求 根據(jù)板厚的不同，GTT公司對MO6焊縫宏觀金相在熔寬、半徑、熔深等方面有著不同的要求（見表1），自動焊設(shè)備認(rèn)證、自動焊工取證、每日測試等均需滿足相應(yīng)要求并形成文檔簽字記錄在案。

圖1 單折邊列板MO6焊接

圖3 MO6焊接流程示意

表1 MO6焊縫宏觀金相要求

（3）MO6焊縫外觀質(zhì)量要求 GTT公司對殷瓦焊縫外觀質(zhì)量有著較高要求，除了避免出現(xiàn)常見的焊穿、未熔合、裂紋、咬口及夾鎢等缺陷，還需滿足以下幾點(diǎn)：①焊縫呈直線型，焊腳整齊，鱗片均勻。②焊縫整體平直或輕微凸出，過于飽滿或內(nèi)凹均不滿足要求。③焊縫反面出現(xiàn)微凸或光順平面的穿透，連續(xù)或不連續(xù)均可接受。④焊縫反面出現(xiàn)單一微凹穿透且每米范圍內(nèi)不超過50mm，可接受；連續(xù)不規(guī)則出現(xiàn)內(nèi)凹形式焊穿會導(dǎo)致接頭脆弱，不可接受。⑤D.P.T.（Dye Penetrant Test）著色探傷比例：10%。

3. M O6自動焊在傾斜二面角位置應(yīng)用及優(yōu)化

位于船艏位置的1號貨艙因船體線型原因呈傾斜二面角形狀的非常規(guī)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致常規(guī)貨艙圍護(hù)系統(tǒng)無法滿足其運(yùn)營中的強(qiáng)度要求。為滿足貨艙強(qiáng)度要求，GTT公司針對性對傾斜二面角位置AC面（貨艙頂面和底面）做了特殊加強(qiáng)，在殷瓦膜上體現(xiàn)為殷瓦條加三角形端部列板的組合形式（見圖4、圖5）。

因焊接工作量大，質(zhì)量要求高，GTT推薦使用自動焊進(jìn)行作業(yè)，以確保良好的焊接質(zhì)量。現(xiàn)有MO2及MO4設(shè)備和工藝可較好地應(yīng)用于縫焊以及列板橫向的搭接焊，而傾斜縱向的搭接焊縫因縫焊位置不平行于搭接位置及不連續(xù)性，現(xiàn)有設(shè)備無法直接使用，故需增加工裝才能滿足施工要求。

（1）傳統(tǒng)工裝工藝 根據(jù)傾斜位置圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計出一種專門用于安裝MO6焊機(jī)的軌道（見圖6），通過焊機(jī)在軌道上行走完成自動焊接。

具體操作步驟：①按圖6所示安裝軌道，用卷尺確定軌道距焊縫的距離后撐桿固定。②將焊機(jī)固定于軌道上，調(diào)節(jié)壓緊輪、導(dǎo)向輪、XY值等，使之滿足焊接要求。③模擬焊接行走，穩(wěn)定后焊接。④將整套設(shè)備移至下一處待焊位置焊接。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：該工裝實(shí)現(xiàn)了傾斜二面角區(qū)域手工焊到自動焊的轉(zhuǎn)換，一定程度上提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度和人力成本，焊接質(zhì)量較手工焊穩(wěn)定。因其受限于工裝長度，焊接過程中需重復(fù)拆裝、調(diào)整等，比常規(guī)MO6焊接所需勞動力偏多且生產(chǎn)效率偏低。

圖4 A 面殷瓦膜布置

圖5 三角形端部列板殷瓦條詳圖

圖6 專用軌道及其安裝

（2）改良后工裝工藝 根據(jù)對常規(guī)MO6和撐桿工裝MO6焊接的分析對比，用傳統(tǒng)MO6的方法去實(shí)現(xiàn)對傾斜二面角位置的施工需具備兩個條件：平行于搭接位置的連續(xù)縫焊（行走軌道）和匹配于產(chǎn)品的角度。

基于對這兩個必備條件的思考，選取相鄰斜面上的縫焊為行走軌道，通過改變機(jī)頭連接桿角度來實(shí)現(xiàn)傾斜二面角殷瓦條和三角形端部列板MO6自動焊傳統(tǒng)化成為最佳方案。具體如下：①選用備用連接桿，將其改裝成能滿足安裝于斜面縫焊施焊的角度的特殊連接桿（見圖7）。②根據(jù)不同的焊接對象選擇相應(yīng)連接桿，安裝于焊機(jī)上。③按常規(guī)MO6焊接工藝要求焊接，圖8、圖9分別為改良工裝在三角形端部列板和殷瓦條上焊接上的應(yīng)用。

這種新型的焊接工裝有效地將特殊MO6焊接轉(zhuǎn)化成了傳統(tǒng)MO6焊接，解決了傳統(tǒng)撐桿工裝存在的不足，更大程度上降低了成本，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

圖7 特殊連接桿

圖8 改良后的三角形端部列板MO6

圖9 改良后殷瓦條MO6

（3）對比 傳統(tǒng)撐桿工裝MO6操作復(fù)雜，軌道安裝要求精度較高，對焊工經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)水平要求較高；軌道、焊機(jī)需重復(fù)拆裝，效率偏低；軌道通過撐桿固定于產(chǎn)品上，存在因腳手震動等因素導(dǎo)致機(jī)頭松動影響產(chǎn)品質(zhì)量或墜落風(fēng)險，需要安排專人監(jiān)護(hù)。新型工裝與傳統(tǒng)MO6焊接工藝相似，以產(chǎn)品縫焊為軌道，操作簡單，外圍影響因素較少，效率高質(zhì)量好。具體對比如表2所示。

4. 結(jié)語

通過對MO6技術(shù)應(yīng)用介紹和在傾斜二面角殷瓦條及三角形端部列板中的應(yīng)用與改良分析，形成如下結(jié)論：①M(fèi)O6自動焊接是貨艙殷瓦膜焊接不可或缺的一種質(zhì)量穩(wěn)定的高效率焊接。②圍護(hù)系統(tǒng)MO6殷瓦自動焊接，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝流程，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量要求。③傾斜二面角位置自動焊推廣有利于產(chǎn)品質(zhì)量提高。④改良型MO6工裝能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，有利于LNG船自動焊推廣。⑤改良型MO6工裝對焊接質(zhì)量提高、效率提升等有著重要作用。

綜合分析，通過對MO6焊接技術(shù)的研究與改良，能夠更方便的提高一線管理者和生產(chǎn)操作者對該項(xiàng)技術(shù)的掌握，提高效率，節(jié)約成本；能夠很好的提高產(chǎn)品中自動化焊接覆蓋率和合格率，從而提高產(chǎn)品建造質(zhì)量，有效促進(jìn)國家和企業(yè)在薄膜型LNG船產(chǎn)品市場的競爭力，推動LNG行業(yè)的發(fā)展。

表2 兩種不同工裝對比