船舶建造焊接质量与检验控制分析

程时登

摘 要：船舶主体结构安全主要取决于焊接质量与检验，及早发现焊接缺陷，客观评价焊接接头的质量，对于确保船舶安全航行和作业具有重要意义。本文以船舶建造焊接质量与检验为研究对象，分析了焊接接头常见的缺陷及控制措施，希望为确保船舶航行安全提供科学参考。

关键词：船舶 焊接 质量 检验

船舶主要结构抵御自然灾害的能力和焊接质量的高低密不可分，当主体结构焊接质量较低时，船体结构将面临损坏的危险，严重时船舶也无法安全使用。因此只有提高焊接技术，不断消除焊接隐患，才能确保船舶的安全远行，才能提高船舶的使用寿命。同时对焊接接头进行必要的检验，也是减少废品的产生，及时发现缺陷和找到缺陷产生的原因的重要举措，有利于从各方面采取措施防止缺陷的产生。

1.焊接接头质量及其检验的意义

焊前检验是防止缺陷和产生废品的重要措施之一，必须引起足够重视。焊前检验内容包括技术文件（图纸、装焊工艺规程等）、母材、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂和保护气体）、焊接设备、装焊工夹具、焊接坡口和边缘清理程度等。焊接主要焊缝（如船台装配接缝）的焊工，需经过一定规则的考试，合格者方才准许焊接。

焊接过程中检验是从焊接工作开始至焊接工作结束期间内的检验，主要检查焊接过程中使用的装焊工夹具、焊接工艺规程和焊接工艺参数执行情况、以及部件与分段装配质量、焊缝尺寸等。

成品检验是最后一个检验阶段，即在船体建造完毕，对焊接质量进行全面鉴定。

2.焊接接头的常见缺陷

2 . 1焊缝尺寸不符合要求

焊缝外表尺寸不符合要求主要表现在：外表高低不平、成形粗劣、焊缝尺寸不符合要求。主要是由于焊接电流过大或过小、运条角度不当、焊件坡口角度不对等原因造成的。具体缺陷如图1所示。常用的改善措施是加强焊条与母材的角度，实现焊缝成形均匀。

2 . 2咬边

在沿着焊趾的母材部位，由于焊接参数选择不当，或者操作工艺不正确，烧熔形成的凹陷或沟槽称为咬边，如2所示。咬边减弱了母材的有效面积，减弱焊接接头强度，并且更严重是造成应力集中，承受动载荷或交变载荷的结构，容易在咬边处产生裂纹，导致结构破坏。

2 . 3焊瘤

焊瘤主要是由于船舶焊接过程中，熔化的金属液体流淌到焊缝以外的材料上，常常出现在焊缝表面或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面。产生的原因大多是操作不熟练，运条不均或是焊接电流和弧长过高。焊瘤的出现不仅影响到船舶的美观度，而且容易导致船舶裂缝的产生。其应对措施主要有：提高操作熟练度，严格控制熔池温度， 保持均匀运条等。此外还要注意，在立、仰焊时，焊接电流应小于平焊电流的10%左右。

2 . 4未焊透与未熔合

熔焊时，接头根部未完全熔透的现象叫未焊透，如图3（a）所示。焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分称为未熔合，如图3（b）所示。未焊透与未熔合都降低接头的力学性能。与夹渣相似，它也容易引起裂纹。

3.船舶焊接质量检验控制方法3 . 1射线探伤

3.1.1射线的性质

就本质而言，射线与无线电波和可见光一样，也是一种电磁波，但波长更短些。射线具有以下一些性质：①可以直线传播；②能穿透各种物质，如金属、木材、水泥等，但透过后能量要衰减；③具有光化作用，使照相软片感光；④能使某些物质产生光电效应，如使钨酸钙，硫化锌等放出荧光；⑤有反射，折射和干涉现象；⑥能使气体电离；⑦能产生生物效应，具有伤害和杀死细胞作用。

人们利用射线的这些性质，研究成多种射线检验方法，如电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法。

3.1.2射线照相法

图4所示为用X射线透照对接接头的情况。产生X射线的装置是X光管，焊件放在正对X光管窗口的下方适当距离处，在焊件下面放置装于特制暗盒内的照相软片。X射线透照焊件以后，再经暗室处理，便可在X射线底片上看到焊缝的轮廓。由于焊缝有余高而比母材厚，所以通过焊缝的射线强度比通过母材的射线强度弱，对软片感光作用差，因而在底片上看到的焊缝较母材亮。裂纹、气孔、夹渣及未焊透等缺陷阻碍X射线穿透的能力比焊缝金属弱，透过的X射线强度大，对软片作用强，于是在明亮的焊缝上呈现出黑色缺陷的形状。

3 . 2超声探伤

超声探伤的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害，所以应用比X射线探伤还要广泛。

超声波和声波一样，是弹性介质中的一种机械振动，两者所不同的地方在于，超声波的振动频率高于人的听觉范围，在20kHz以上；同时还具有下述一些性质：①可以在任何介质中进行传播，②在传播中具有良好的方向性；③在两种介质的界面处发生反射和折射。因而超声波在金属材料和焊接质量检验中获得了广泛的应用。

在用超声波检验之前，应将焊缝两侧母材表面的飞溅、熔渣、污物除掉并磨平，还要涂上耦合剂（如机油、变压器油或水玻璃），以利于超声波传入焊件。

焊缝中有无缺陷、缺陷的种类、大小、数量和存在位置等全根据荧光屏上的脉冲来判断，而不象X射线照相法那样根据底片作判断，即缺乏直观性，因此要求检验人员具有丰富的实践经验。

尽管超声波探伤具有效率高、成本低的优势，但船舶厂应综合射线照相与超声探伤技术各自的优势，以达到对船体板焊缝的完全检验。如：可以运用超声探伤技术对焊缝缺陷部位进行检测，再利用射线照相来确定缺陷的性质，这样既可以实现对焊缝缺陷准确定位，科学应对，又可以保障检验效率，降低船舶检修成本。

4.结语

良好的船舶建造质量是既是稳定我国船舶建造大国地位的基础，又是确保船舶安全航行与作业最要条件。通过以往经验，40%左右的船舶事故都是由于焊接质量问题引起的，其中焊缝质量缺陷尤为突出。因此随着科技的进步，一方面船舶行业应学习先进的焊接和检验技术，另一方面还要对焊接接头质量有科学客观的评价，只有这样才能确保焊接质量，才能真正解决焊接缺陷对船舶带来的损害，才能保障船舶航行及作业安全。

参考文献：

[1]孙丽萍，船舶结构有限元分析[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010.

[2]Jaeyeo.M.Geooetrie reasoning for know ledge based Paraoetrie design Using graphrie presentation[M]. Coopoter-Aided Design，2009（10）.

摘 要：船舶主体结构安全主要取决于焊接质量与检验，及早发现焊接缺陷，客观评价焊接接头的质量，对于确保船舶安全航行和作业具有重要意义。本文以船舶建造焊接质量与检验为研究对象，分析了焊接接头常见的缺陷及控制措施，希望为确保船舶航行安全提供科学参考。

关键词：船舶 焊接 质量 检验

船舶主要结构抵御自然灾害的能力和焊接质量的高低密不可分，当主体结构焊接质量较低时，船体结构将面临损坏的危险，严重时船舶也无法安全使用。因此只有提高焊接技术，不断消除焊接隐患，才能确保船舶的安全远行，才能提高船舶的使用寿命。同时对焊接接头进行必要的检验，也是减少废品的产生，及时发现缺陷和找到缺陷产生的原因的重要举措，有利于从各方面采取措施防止缺陷的产生。

1.焊接接头质量及其检验的意义

焊前检验是防止缺陷和产生废品的重要措施之一，必须引起足够重视。焊前检验内容包括技术文件（图纸、装焊工艺规程等）、母材、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂和保护气体）、焊接设备、装焊工夹具、焊接坡口和边缘清理程度等。焊接主要焊缝（如船台装配接缝）的焊工，需经过一定规则的考试，合格者方才准许焊接。

焊接过程中检验是从焊接工作开始至焊接工作结束期间内的检验，主要检查焊接过程中使用的装焊工夹具、焊接工艺规程和焊接工艺参数执行情况、以及部件与分段装配质量、焊缝尺寸等。

成品检验是最后一个检验阶段，即在船体建造完毕，对焊接质量进行全面鉴定。

2.焊接接头的常见缺陷

2 . 1焊缝尺寸不符合要求

焊缝外表尺寸不符合要求主要表现在：外表高低不平、成形粗劣、焊缝尺寸不符合要求。主要是由于焊接电流过大或过小、运条角度不当、焊件坡口角度不对等原因造成的。具体缺陷如图1所示。常用的改善措施是加强焊条与母材的角度，实现焊缝成形均匀。

2 . 2咬边

在沿着焊趾的母材部位，由于焊接参数选择不当，或者操作工艺不正确，烧熔形成的凹陷或沟槽称为咬边，如2所示。咬边减弱了母材的有效面积，减弱焊接接头强度，并且更严重是造成应力集中，承受动载荷或交变载荷的结构，容易在咬边处产生裂纹，导致结构破坏。

2 . 3焊瘤

焊瘤主要是由于船舶焊接过程中，熔化的金属液体流淌到焊缝以外的材料上，常常出现在焊缝表面或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面。产生的原因大多是操作不熟练，运条不均或是焊接电流和弧长过高。焊瘤的出现不仅影响到船舶的美观度，而且容易导致船舶裂缝的产生。其应对措施主要有：提高操作熟练度，严格控制熔池温度， 保持均匀运条等。此外还要注意，在立、仰焊时，焊接电流应小于平焊电流的10%左右。

2 . 4未焊透与未熔合

熔焊时，接头根部未完全熔透的现象叫未焊透，如图3（a）所示。焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分称为未熔合，如图3（b）所示。未焊透与未熔合都降低接头的力学性能。与夹渣相似，它也容易引起裂纹。

3.船舶焊接质量检验控制方法3 . 1射线探伤

3.1.1射线的性质

就本质而言，射线与无线电波和可见光一样，也是一种电磁波，但波长更短些。射线具有以下一些性质：①可以直线传播；②能穿透各种物质，如金属、木材、水泥等，但透过后能量要衰减；③具有光化作用，使照相软片感光；④能使某些物质产生光电效应，如使钨酸钙，硫化锌等放出荧光；⑤有反射，折射和干涉现象；⑥能使气体电离；⑦能产生生物效应，具有伤害和杀死细胞作用。

人们利用射线的这些性质，研究成多种射线检验方法，如电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法。

3.1.2射线照相法

图4所示为用X射线透照对接接头的情况。产生X射线的装置是X光管，焊件放在正对X光管窗口的下方适当距离处，在焊件下面放置装于特制暗盒内的照相软片。X射线透照焊件以后，再经暗室处理，便可在X射线底片上看到焊缝的轮廓。由于焊缝有余高而比母材厚，所以通过焊缝的射线强度比通过母材的射线强度弱，对软片感光作用差，因而在底片上看到的焊缝较母材亮。裂纹、气孔、夹渣及未焊透等缺陷阻碍X射线穿透的能力比焊缝金属弱，透过的X射线强度大，对软片作用强，于是在明亮的焊缝上呈现出黑色缺陷的形状。

3 . 2超声探伤

超声探伤的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害，所以应用比X射线探伤还要广泛。

超声波和声波一样，是弹性介质中的一种机械振动，两者所不同的地方在于，超声波的振动频率高于人的听觉范围，在20kHz以上；同时还具有下述一些性质：①可以在任何介质中进行传播，②在传播中具有良好的方向性；③在两种介质的界面处发生反射和折射。因而超声波在金属材料和焊接质量检验中获得了广泛的应用。

在用超声波检验之前，应将焊缝两侧母材表面的飞溅、熔渣、污物除掉并磨平，还要涂上耦合剂（如机油、变压器油或水玻璃），以利于超声波传入焊件。

焊缝中有无缺陷、缺陷的种类、大小、数量和存在位置等全根据荧光屏上的脉冲来判断，而不象X射线照相法那样根据底片作判断，即缺乏直观性，因此要求检验人员具有丰富的实践经验。

尽管超声波探伤具有效率高、成本低的优势，但船舶厂应综合射线照相与超声探伤技术各自的优势，以达到对船体板焊缝的完全检验。如：可以运用超声探伤技术对焊缝缺陷部位进行检测，再利用射线照相来确定缺陷的性质，这样既可以实现对焊缝缺陷准确定位，科学应对，又可以保障检验效率，降低船舶检修成本。

4.结语

良好的船舶建造质量是既是稳定我国船舶建造大国地位的基础，又是确保船舶安全航行与作业最要条件。通过以往经验，40%左右的船舶事故都是由于焊接质量问题引起的，其中焊缝质量缺陷尤为突出。因此随着科技的进步，一方面船舶行业应学习先进的焊接和检验技术，另一方面还要对焊接接头质量有科学客观的评价，只有这样才能确保焊接质量，才能真正解决焊接缺陷对船舶带来的损害，才能保障船舶航行及作业安全。

参考文献：

[1]孙丽萍，船舶结构有限元分析[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010.

[2]Jaeyeo.M.Geooetrie reasoning for know ledge based Paraoetrie design Using graphrie presentation[M]. Coopoter-Aided Design，2009（10）.

摘 要：船舶主体结构安全主要取决于焊接质量与检验，及早发现焊接缺陷，客观评价焊接接头的质量，对于确保船舶安全航行和作业具有重要意义。本文以船舶建造焊接质量与检验为研究对象，分析了焊接接头常见的缺陷及控制措施，希望为确保船舶航行安全提供科学参考。

关键词：船舶 焊接 质量 检验

船舶主要结构抵御自然灾害的能力和焊接质量的高低密不可分，当主体结构焊接质量较低时，船体结构将面临损坏的危险，严重时船舶也无法安全使用。因此只有提高焊接技术，不断消除焊接隐患，才能确保船舶的安全远行，才能提高船舶的使用寿命。同时对焊接接头进行必要的检验，也是减少废品的产生，及时发现缺陷和找到缺陷产生的原因的重要举措，有利于从各方面采取措施防止缺陷的产生。

1.焊接接头质量及其检验的意义

焊前检验是防止缺陷和产生废品的重要措施之一，必须引起足够重视。焊前检验内容包括技术文件（图纸、装焊工艺规程等）、母材、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂和保护气体）、焊接设备、装焊工夹具、焊接坡口和边缘清理程度等。焊接主要焊缝（如船台装配接缝）的焊工，需经过一定规则的考试，合格者方才准许焊接。

焊接过程中检验是从焊接工作开始至焊接工作结束期间内的检验，主要检查焊接过程中使用的装焊工夹具、焊接工艺规程和焊接工艺参数执行情况、以及部件与分段装配质量、焊缝尺寸等。

成品检验是最后一个检验阶段，即在船体建造完毕，对焊接质量进行全面鉴定。

2.焊接接头的常见缺陷

2 . 1焊缝尺寸不符合要求

焊缝外表尺寸不符合要求主要表现在：外表高低不平、成形粗劣、焊缝尺寸不符合要求。主要是由于焊接电流过大或过小、运条角度不当、焊件坡口角度不对等原因造成的。具体缺陷如图1所示。常用的改善措施是加强焊条与母材的角度，实现焊缝成形均匀。

2 . 2咬边

在沿着焊趾的母材部位，由于焊接参数选择不当，或者操作工艺不正确，烧熔形成的凹陷或沟槽称为咬边，如2所示。咬边减弱了母材的有效面积，减弱焊接接头强度，并且更严重是造成应力集中，承受动载荷或交变载荷的结构，容易在咬边处产生裂纹，导致结构破坏。

2 . 3焊瘤

焊瘤主要是由于船舶焊接过程中，熔化的金属液体流淌到焊缝以外的材料上，常常出现在焊缝表面或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面。产生的原因大多是操作不熟练，运条不均或是焊接电流和弧长过高。焊瘤的出现不仅影响到船舶的美观度，而且容易导致船舶裂缝的产生。其应对措施主要有：提高操作熟练度，严格控制熔池温度， 保持均匀运条等。此外还要注意，在立、仰焊时，焊接电流应小于平焊电流的10%左右。

2 . 4未焊透与未熔合

熔焊时，接头根部未完全熔透的现象叫未焊透，如图3（a）所示。焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分称为未熔合，如图3（b）所示。未焊透与未熔合都降低接头的力学性能。与夹渣相似，它也容易引起裂纹。

3.船舶焊接质量检验控制方法3 . 1射线探伤

3.1.1射线的性质

就本质而言，射线与无线电波和可见光一样，也是一种电磁波，但波长更短些。射线具有以下一些性质：①可以直线传播；②能穿透各种物质，如金属、木材、水泥等，但透过后能量要衰减；③具有光化作用，使照相软片感光；④能使某些物质产生光电效应，如使钨酸钙，硫化锌等放出荧光；⑤有反射，折射和干涉现象；⑥能使气体电离；⑦能产生生物效应，具有伤害和杀死细胞作用。

人们利用射线的这些性质，研究成多种射线检验方法，如电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法。目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法。

3.1.2射线照相法

图4所示为用X射线透照对接接头的情况。产生X射线的装置是X光管，焊件放在正对X光管窗口的下方适当距离处，在焊件下面放置装于特制暗盒内的照相软片。X射线透照焊件以后，再经暗室处理，便可在X射线底片上看到焊缝的轮廓。由于焊缝有余高而比母材厚，所以通过焊缝的射线强度比通过母材的射线强度弱，对软片感光作用差，因而在底片上看到的焊缝较母材亮。裂纹、气孔、夹渣及未焊透等缺陷阻碍X射线穿透的能力比焊缝金属弱，透过的X射线强度大，对软片作用强，于是在明亮的焊缝上呈现出黑色缺陷的形状。

3 . 2超声探伤

超声探伤的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害，所以应用比X射线探伤还要广泛。

超声波和声波一样，是弹性介质中的一种机械振动，两者所不同的地方在于，超声波的振动频率高于人的听觉范围，在20kHz以上；同时还具有下述一些性质：①可以在任何介质中进行传播，②在传播中具有良好的方向性；③在两种介质的界面处发生反射和折射。因而超声波在金属材料和焊接质量检验中获得了广泛的应用。

在用超声波检验之前，应将焊缝两侧母材表面的飞溅、熔渣、污物除掉并磨平，还要涂上耦合剂（如机油、变压器油或水玻璃），以利于超声波传入焊件。

焊缝中有无缺陷、缺陷的种类、大小、数量和存在位置等全根据荧光屏上的脉冲来判断，而不象X射线照相法那样根据底片作判断，即缺乏直观性，因此要求检验人员具有丰富的实践经验。

尽管超声波探伤具有效率高、成本低的优势，但船舶厂应综合射线照相与超声探伤技术各自的优势，以达到对船体板焊缝的完全检验。如：可以运用超声探伤技术对焊缝缺陷部位进行检测，再利用射线照相来确定缺陷的性质，这样既可以实现对焊缝缺陷准确定位，科学应对，又可以保障检验效率，降低船舶检修成本。

4.结语

良好的船舶建造质量是既是稳定我国船舶建造大国地位的基础，又是确保船舶安全航行与作业最要条件。通过以往经验，40%左右的船舶事故都是由于焊接质量问题引起的，其中焊缝质量缺陷尤为突出。因此随着科技的进步，一方面船舶行业应学习先进的焊接和检验技术，另一方面还要对焊接接头质量有科学客观的评价，只有这样才能确保焊接质量，才能真正解决焊接缺陷对船舶带来的损害，才能保障船舶航行及作业安全。

参考文献：

[1]孙丽萍，船舶结构有限元分析[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010.

[2]Jaeyeo.M.Geooetrie reasoning for know ledge based Paraoetrie design Using graphrie presentation[M]. Coopoter-Aided Design，2009（10）.