第A08版:建筑钢结构

50毫米厚的航母甲板是如何焊接的?航母用钢及甲板焊接技术

6月17日,我国完全自主设计建造,采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射和阻拦装置,满载排水量8万余吨的第3艘航母、首艘弹射型航母福建舰下水。

窄间隙埋弧焊

该航母甲板并非是一块整体的钢板,毕竟没有这么大的制造设备,而是按照要求由一块块的专用钢板进行拼接,有很多不规则的钢板拼接而成。航母的飞行甲板的厚度达到几十毫米,但这是整体的厚度,航母甲板并不是一层就这么厚。

航母甲板的最底层背面要做隔热处理,舰载机产生的尾焰不能把热量传导进甲板的下面,底层甲板还必须具备防水渗透功能,采用焊接工艺。飞行甲板层是以底层为基础进行拼接的,采用焊接和铆接工艺,其技术都是各国的保密范围,其焊接工艺要求极高,采用机器焊接和人工焊接方式。

据专家介绍,航母焊接质量就是战斗力。在国产航母的建造过程中,焊接技术正是中国船舶制造工业的重大突破之一。航母建造的过程中,所消耗工时的30%都是焊接工人的工作量。据了解,每一条焊缝X光拍片一次,检验合格率达到97%以上,界面的平整度控制在3‰以下。

大型航空母舰需要的钢板品种规格繁多,一般可分为船体板、装甲板及结构板三大类。下面让我们来分别看一看航母不同地方需要的钢材情况。

船体用钢板

要求比较低,基本上就是潜艇用的耐压板,屈服强度通常为450兆帕和550兆帕,钢板厚度为22~28毫米。船体的水下部分为了防止鱼雷与潜艇导弹的轰击,采用钢板厚度达150~203毫米。也有制成双层或三层船体,当外层钢板被击穿时,还有一层保护层,这样就增强了航母的抗打击能力。以前的航空母舰还在易受攻击的部分采用增挂装甲板的方式,以抵御各种意外的攻击。航母需要的另外一种钢材就是装甲钢板。

装甲钢板

一般用在最为关键的核心部位。航母上有两个地方最重要,一个是指挥中心,指挥中心是航空母舰钢板最厚的部分,最厚达330毫米,有点类似坦克用的装甲钢板;另外一个地方是航母的动力系统。如果航母的机舱被破坏,那么航母就变成了挨打的活靶子,因此,机舱也要重点保护。重点保护的方式就是用装甲钢板。此外,炮台等地方也要用防弹装甲板进行保护。航母用钢的最重要部分是结构用钢板。

结构板

主要用于飞机跑道、隔仓及船体结构等,尤其是飞机跑道,要求极高。首先,要求飞行甲板能够承载20~30吨舰载机起飞和降落的沉重冲击。其次,要承受喷气式飞机高达几千度的火舌的烘烤。所以,飞行甲板的屈服强度一般要达到800兆帕。还有,飞行甲板的厚度不能太厚,一般是40~50毫米,且要求不平度达5毫米/米以下,否则会影响飞机升降的质量。更重要的是,飞行甲板的板面越大越好,要尽量减少焊缝。总而言之,航用的结构钢板要求高强度、小厚度、大面积、能够在恶劣环境中使用。

50毫米厚度的航母甲板,是如何保证其焊接质量的呢?

由于航母甲板面积通常可达1.5万平方米以上,因此必须要将这些钢板焊接拼装在一起。那么,这个甲板的焊接到底用哪种焊接工艺呢?

众所周知,其实各种焊接工艺都差不多,但需要的是高效高质的焊接,因此,在所有的航母甲板(类似于HSLA-100钢材)适用的电弧焊方法中,GTAW(钨极惰性气体保护焊)焊缝的夹杂物最少,但是这种焊接工艺效率很低,比较适用于薄板的焊接,因此为了应对厚度超过30毫米的甲板钢,可以使用潜弧钨极气体保护焊。

这种工艺在焊接厚板时无须打坡口,总热输入也比普通焊法小,所以焊接航母甲板的效率很高,但是无论如何都要制定严格的焊接工艺规范,来控制焊接接头中的H含量和接头冷却速度,以保障焊缝的抗裂性能和力学性能,类似焊接工艺的还可以选择NG-SAW窄间隙埋弧焊。

另外,众所周知,焊接是会产生变形的,而这么大面积的甲板焊接,是如何保证甲板平整度小于千分之三,这个是关键技术,没有查到相关资料,应该属于保密。就焊接变形控制这块,焊接专业人士基本上都能分析出来如何控制,这里不再赘述。

但是,如何保证每一条焊缝的焊接质量?而且如果出现问题,如何进行追踪溯源的呢?据相关人士介绍,每一条焊缝都是经过X射线检测,并且,每条焊缝都有相关记录,责任到人,以此确保焊工的责任心和使命感。

(Steel钢结构)

2022-06-30 2 2 建筑时报 content_17282.html 1 3 50毫米厚的航母甲板是如何焊接的?航母用钢及甲板焊接技术 /enpproperty-->