对传统船舶而言，通常不存在板材过厚的情况。随着造船业的飞速发展，越来越多的工程船得到了重大发展的契机。某些工程船上出现了板材厚度超过50mm的情况。那么，过厚的板材焊接工艺与传统的焊接工艺有何不同？在建造和施工过程中又该注意哪些问题？2015版的《材料与焊接规范》是否能满足新的要求呢？

船舶概况

某工程船为双桨、双转动导流管、全电力驱动的大功率重型自航绞吸挖泥船。适用于国内外港口航道、疏浚、岛礁建设及围海吹填造地。艉部船体开槽，设置桥架；艏部设置柔性钢桩台车定位系统及三缆定位系统；机舱和泥泵舱设于船体舯部；上甲板上设置带有减振装置的5层甲板室，定员45人。本船泥泵系统采用水下泵串联两台舱内泵的工作方式，通过管路实现水下泵单独以及水下泵与任意舱内泵串联，可实现单泵、二泵、三泵排岸作业。通过装驳装置可实现单水下泵挖泥装驳作业。配置通用、粘土、挖岩及重型挖岩共4种不同类型的绞刀，可适用于挖掘淤泥、粘土、密实砂质土、砾石、强风化岩以及抗压强度45MPa以内的中弱风化岩。由于该船的特殊作业要求，所以存在大量100mm厚度左右的板材，其中位于绞刀滑道轨道下的面板，存在80厚度的板材与100mm厚度的板材对接焊的情况。

规范要求

按照AWS D1.1/1.1M要求，当焊接板厚超过50mm的焊缝时，需要进行焊后热处理。

2015版《材料与焊接规范》中涉及到50mm厚度及以上板材的焊接有如下部分：

1、第三篇第一章通则中：1.1.1.4大型集装箱船用厚度为50mm-100mm，屈服强度不小于460N/mm2的高强度船用结构钢的焊接，除应符合本篇相关规定外，还应满足CCS《船用高强度钢厚板检验指南》的要求。而在《船用高强度钢厚板检验指南》中明确指出各强度等级止裂钢的焊接接头除常规力学性能外，还应取试件全厚度的试样，进行焊缝中心和熔合线的CTOD试验。

2、第三篇第六章海上设施结构的焊接中6.2.7焊后热处理中，6.2.7.1对厚度大于50mm的焊接接头和受力复杂的管节点，一般应进行焊后消除内应力的热处理。若有资料证明焊接接头具有良好的断裂韧性，则可免作焊后热处理。

其中第三篇第一章只明确了对集装箱船超过50mm板材焊接的特殊要求，提出了CTOD试验要求的概念，却没有涉及焊后热处理可以免除CTOD的概念。第一章的问题在于一是没有明确其他船舶的要求，二是焊后热处理是否能取代CTOD试验没有明确。第三篇第六章中只是明确了海工建造中的超过50mm板材焊接需要进行焊后热处理或者CTOD试验，没有对船舶建造中超过50mm的板材焊接提出明确。更没有就如何进行焊后热处理进行说明。

存在的误区

由于船舶建造与海工结构物建造的不同，很多现场验船师没有接触到超过50mm的高强度钢的焊接，不明白什么是CTOD，而且容易存在误区。

误区1：认为只要焊接工艺评定通过，就不需要CTOD试验和焊后热处理。

误区2：认为焊后热处理仅仅是焊后缓冷保温，没有考虑到对超过50mm的板材焊接的焊后热处理需要对升温保温和降温过程有明确的时间和过程要求。

之所以存在上述误区，是因为没有意识到CTOD试验和焊后热处理是作为超过50mm板材焊接工艺评定的一部分，没有理解CTOD试验和焊后热处理的目的。超过50mm高强度钢的焊接比传统的焊接工艺评定多出了CTOD试验或者焊后热处理。

焊后热处理的目的主要在于消除焊接应力；CTOD的目的主要是校核材料的疲劳韧性。两者的主要目的都是为了保证超过50mm板材焊接在以后的长期使用中可以满足应对疲劳载荷的作用。

CTOD和焊后热处理

PWHT（焊后热处理）的主要目的是降低焊接残余应力，改善焊接接头的组织和性能。焊后若能立即进行热处理，还有利于释放焊缝金属中的氢，防止焊接接头产生冷裂纹。焊后热处理根据热处理温度不同可分为：1）低于下转变温度的热处理（即常说的焊后消除应力热处理）；2）高于上转变温度的热处理（如正火）；3）高于上转变温度，继之在低于下转变温度进行的热处理（正火或淬火后继之以回火）；4）上下转变温度之间的热处理。对于奥氏体不锈钢必须进行热处理且有抗晶间腐蚀要求时，可进行固溶处理或稳定化处理，否则一般不作焊后热处理。、

CTOD是裂纹张开位移CRACK TIP OPENING DISPLACEMENT英文的缩写，对具有一定裂纹的构件，当载荷逐渐增加，原裂纹尖端张开的位移逐渐增大。当裂纹张开位移达到材料一定临界值时，裂纹就扩展而破裂。这个临界值就作为材料断裂韧性的指标。根据裂纹尖端位置把试样类型分为两种：a）只需考虑裂纹尖端位于特定宏观位置而不考虑显微组织的试样，称为WP试样；b）需金相检查来确定裂纹尖端位于特定显微组织的试样，称为SM试样。对焊接接头进行金相检查来确认是否有待测特定显微组织存在，并且其数量是否足够用于断裂韧度试验。

相关建议

基于海洋及船舶工程的迅速发展，作为保证财产及人命安全的中流砥柱性中国船级社规范《材料与焊接规范》2015有着重要的意义，建议完善以下四个方面。首先，明确船舶建造过程中超过50mm板材焊接工艺评定中需包含CTOD或者PWHT。其次，明确船舶与海洋结构物建造过程中CTOD和PWHT的作用，两者是否可取其一。第三，完善PWHT的实行方法，由于焊后热处理针对50mm以上不同厚度的板材有着不同的升温、保温、以及降温的要求，所以需要对PWHT的实行进行明确。第四，明确CTOD试验作为力学性能试验的一部分，是否需要对具备CTOD试验能来的力学试验室进行考核。