探讨船舶焊接的缺陷及防治的措施

席昕

摘要：船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，在船舶修造中占有重要地位。据统计，船体焊接工时占船体建造总工时的30%～40%，焊接成本占船体建造总成本的30%～50%。焊接中接头金属不连续、不致密或连接不良等现象，称之为焊接缺陷，容易造成船舶渗漏、断裂，甚至引发重大安全事故。因此，正确识别常见船舶焊接缺陷的特征与形成机理，及时发现并采取相应防范措施，对船舶修造、营运意义重大。

关键词：船舶焊接；缺陷；防治；措施

1船舶焊接的常见缺陷及形成原因

1.1气孔

气孔是船舶焊接中最常见的一种现象。在焊接过程中，熔池中的气体没有能完全溢出（部分已溢出），而熔池已凝固，在成型的焊缝中便会出现孔洞，这样的孔洞就被称为气孔。气孔根据存在的位置可以分为表面气孔和内部气孔。气孔的存在会使得焊缝的有效截面积减小，从而降低焊缝处的强度，片状的表面气孔也会严重的影响焊缝的美观。因此在船舶焊接中，船舶外板、舱口围板等重要部位的焊缝不允许存在表面气孔，而在其他位置的焊缝，100mm长范围内也最多允许存在2个气孔。焊接中气孔出现的主要原因可以概括为以下几点：①焊接过程中防风措施不到位，有空气进入了熔池；②焊接材料在焊接前没有根据要求进行烘焙，焊芯出现锈蚀或者药皮变质；③焊件坡口边缘处在焊接作业前没有清洁到位，存在水分或油渍；④焊接过程中速度过快，熔池凝固的时间过短。

1.2夹渣

焊接完成后，焊缝中存在的杂质被称为夹渣。夹渣的存在会影响焊缝的致密性和强度，故在船舶焊接作业中，焊缝表面是不允许存在夹渣的，焊接后进行检验时如发现夹渣，必须对该处碳弧气刨后补焊。夹渣产生的原因可以概括为以下几点：①焊件的坡口处清理不干净；②多层多道焊时，各层各道之间的焊渣清理不干净；③焊接材料较差，药皮脱落在熔池中；④焊接速度过快，使得熔池中熔化的杂质没有足够的时间浮出熔池凝固。

1.3咬边

船舶焊接作业中，焊缝与母材交接处出现的凹陷现象称为咬边。咬边会导致焊接接头存在强度方面的不足，咬边现象在焊接中较为常见，一般情况下，咬边的深度不得大于0.5mm，且长度不得大于焊缝长度的10%。根据经验发现，造成咬边现象的原因主要有以下两点：①焊接过程中，焊接电流过大，焊接线能量过大；②焊接人员在焊接时操作不当，焊枪的角度选择有误。

1.4未焊透

一般而言，未焊透发生在单面焊接的根部或者双面焊接的中部，主要表现为熔敷金属两边没有完全熔透或者是焊接的边缘没有完全熔化。未焊透现象往往会大大降低焊接接头的机械性能，更严重的是未焊透会形成应力集中，而应力集中是船舶制造中最大的忌讳。未焊透出现的原因有以下两点：①焊接中选择的电流过大，运丝速度过快，导致母材没有真正的熔合；②焊接前选择的焊接材料直径过大，导致母材所开的坡口嫌小。

2船舶焊接常见缺陷的解决措施

1.5充分的焊前准备

施焊前的准备包括，一原材料（被焊金属和焊接材料）的检验，例如，焊接低碳钢和低合金高強度钢时，一般根据母材的抗拉强度按“等强匹配”原则选用相同等级的焊条；焊接耐热钢和不锈钢时，通常考虑母材的化学成分按“等成分匹配”原则选择相同成分的焊条。二焊接设备和装配质量检查，包括焊接设备的工作性能检查；焊接区污物，如油漆、铁锈、油脂、水、气割的熔渣等应在焊前清除干净。三焊接工艺和规范的检查，包括焊接工艺参数和焊接顺序是否符合文件规范要求；焊工的操作技能是否经过培训、考试合格并持有相关证书；对重要工件的焊接，焊前应进行焊接工艺性能试验。

1.6严格控制焊接过程

在船舶焊接的整个过程中，应动态、实时监测焊接工程，并随时检查其施工的规范性。比如，在焊条电弧焊的过程中，应实时注意焊接的使用电流；在气体保护焊过程中，应时刻注意气体实施保护的实际效果。同时还要注意各个分段之间的焊接顺序。在特定工艺条件下，焊接接头可能会出现不同效果，因此为了进一步确定焊接接头与设计要求的一致性，在焊接中应定期对其性能进行抽样试验，如果发现焊接中存在缺陷，就应及时对缺陷具体情况，如性质、大小、所处位置等加强了解，并在分析出原因的基础上对其进行针对性解决。

1.7对焊接缺陷进行检验

焊接检验是在焊接前或过程中对影响焊接质量的因素进行系统检查，是发现焊接缺陷隐患，确保焊接质量的必要程序，船舶建造质量受到焊接质量的影响，因此要对各个焊缝进行检验，主要包括以下要点：（1）认真执行三级检验制度，即焊前检验、焊接时检验以及焊后成品检验。（2）对焊接表面的质量要予以全面检验，主要方式有近观检验、用焊角规测量外观尺寸等。（3）按照《内河船舶法定建造检验规程》和相关国家标准的要求，严格对焊缝内部的质量进行检查。

1.8及时修正焊接缺陷

焊接过程中不同程度的缺陷存在总是难免，对焊接缺陷的修正是一项必要的措施。缺陷补焊时，宜采用小电流、不摆动、多层多道焊，禁止用过大的电流补焊。对刚性大的结构进行补焊时，除第一层和最后一层焊道外，均可在焊后热状态下进行锤击。每层焊道的起弧和收弧应尽量错开。对要求进行热处理的焊件，应在热处理前进行缺陷修正。对D级、E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷，用手工电弧焊焊补时，应采用控制线能量施焊法。每一缺陷应一次焊补完成，不允许中途停顿。预热温度和层间温度，均应保持在60℃以上。焊缝缺陷的消除焊补，不允许在带压和背水情况下进行。修正过的焊缝，应按原焊缝的探伤要求重新检查，若再次发现超过允许限值的缺陷，应重新修正，直至合格。焊补次数不得超过规定的返修次数。

1.9针对焊接缺陷提出改正措施

（1）防止裂纹产生措施：主要分为冷裂纹和热裂缝这两种，具体措施为：针对冷裂纹：①选择材料时，要尽量挑选低氢型的焊丝或者焊条；②严格遵照焊接材料的使用、保管以及烘焙规定，防止受潮现象；③保证焊接材料的清洁，尤其是一些坡口边缘，不能有油污、水渍或者锈斑；④结合采用材料的等级、构件厚度以及焊接环境等，挑选最合理的线能量或者工艺参数；⑤焊接后要予以热处理，这样能够使内应力得到消除，同时还能去氢等，提升接头韧性；⑥应用分段退焊法，以降低焊接应力。

（2）防止焊瘤、弧坑产生的主要措施：①焊瘤：对熔池温度进行严格控制，避免过高，在进行立焊或者仰焊时，其电流应该调整，比在平焊时要少10%～15%。若使用的焊条为碱性，则要采用短弧进行焊接，这样能够保持其运条均匀。②弧坑：在应用手工焊法来收弧时，应该给予相应时间做些许停留，或者进行环形运条，多做几次即可。

（3）防止焊瘤、弧坑产生的主要措施：气孔、夹渣：对于气孔，尤其是内部气孔而言，待部位得到确认后，利用碳弧气刨或者风铲将所有气孔缺陷全部清除并适当向两端延伸，并形成坡口，而后进行焊补。而对于由于未焊透或者未熔合而产生的缺陷，同样可以采取上述措施。

2结语

从金属工艺学、焊接工艺学等角度，结合笔者自身在造船中积累的经验，总结了船舶焊接中常见焊接缺陷的形式特征、形成机理、造成的危害，并在此基础上分析了焊接缺陷及质量的检验，以及焊接缺陷的防止措施，对于从事相关工作的人员具有较好的指导性。

参考文献：

[1]王园.船舶焊接工程管理系统研究[D].江苏科技大学，2015.

[2]方建辉.船舶焊接常见裂纹分析及控制[J].船舶工程，2015，S1：186-190+264.