談船舶焊接中的常見缺陷的成因和防止措施

摘 要：船舶焊接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了船舶焊接中幾種常見的缺陷原因并提出防止措施。

關(guān)鍵詞：船舶焊接；缺陷；防止措施

船舶焊接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵，是保證船舶質(zhì)量的關(guān)鍵，是保證船舶安全航行和作業(yè)的重要條件。如果焊接存在著缺陷，就有可能造成結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏，甚至引起船舶沉沒。據(jù)對船舶脆斷事故調(diào)查表明，40%脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)船舶造船中，船舶的焊接質(zhì)量尤為突出。在對船舶進(jìn)行檢驗的過程中，對焊縫的檢驗尤為重要。因此，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)缺陷，把焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi)，以確保航行安全。

船舶焊接缺陷種類很多，按其位置不同，可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見缺陷有氣孔、夾渣、焊接裂紋、未焊透、未熔合、焊縫外形尺寸和形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑等。

一、氣孔

氣孔是指在焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而形成的空穴。產(chǎn)生氣孔的主要原因有：坡口邊緣不清潔，有水份、油污和銹跡；焊條或焊劑未按規(guī)定進(jìn)行焙烘，焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)、剝落等。此外，低氫型焊條焊接時，電弧過長，焊接速度過快；埋弧自動焊電壓過高等，都易在焊接過程中產(chǎn)生氣孔。由于氣孔的存在，使焊縫的有效截面減小，過大的氣孔會降低焊縫的強(qiáng)度，破壞焊縫金屬的致密性。預(yù)防產(chǎn)生氣孔的辦法是：選擇合適的焊接電流和焊接速度，認(rèn)真清理坡口邊緣水份、油污和銹跡。嚴(yán)格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用變質(zhì)焊條，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時，應(yīng)嚴(yán)格控制使用范圍。埋弧焊時，應(yīng)選用合適的焊接工藝參數(shù)，特別是薄板自動焊，焊接速度應(yīng)盡可能小些。

二、夾渣

夾渣就是殘留在焊縫中的熔渣。夾渣也會降低焊縫的強(qiáng)度和致密性。產(chǎn)生夾渣的原因主要是焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣；坡口角度或焊接電流太小，或焊接速度過快。在使用酸性焊條時，由于電流太小或運(yùn)條不當(dāng)形成“糊渣”；使用堿性焊條時，由于電弧過長或極性不正確也會造成夾渣。進(jìn)行埋弧焊封底時，焊絲偏離焊縫中心，也易形成夾渣。防止產(chǎn)生夾渣的措施是：正確選取坡口尺寸，認(rèn)真清理坡口邊緣，選用合適的焊接電流和焊接速度，運(yùn)條擺動要適當(dāng)。多層焊時，應(yīng)仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)熔化情況，每一焊層都要認(rèn)真清理焊渣。封底焊渣應(yīng)徹底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。

三、咬邊

焊縫邊緣留下的凹陷，稱為咬邊。產(chǎn)生咬邊的原因是由于焊接電流過大、運(yùn)條速度快、電弧拉得太長或焊條角度不當(dāng)?shù)取Ｂ窕『傅暮附铀俣冗^快或焊機(jī)軌道不平等原因，都會造成焊件被熔化去一定深度，而填充金屬又未能及時填滿而造成咬邊。咬邊減小了母材接頭的工作截面，從而在咬邊處造成應(yīng)力集中，故在重要的結(jié)構(gòu)或受動載荷結(jié)構(gòu)中，一般是不允許咬邊存在的，或到咬邊深度有所限制。防止產(chǎn)生咬邊的辦法是：選擇合適的焊接電流和運(yùn)條手法，隨時注意控制焊條角度和電弧長度；埋弧焊工藝參數(shù)要合適，特別要注意焊接速度不宜過高，焊機(jī)軌道要平整。

四、未焊透、未熔合

焊接時，接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，稱為未焊透；在焊件與焊縫金屬或焊縫層間有局部未熔透現(xiàn)象，稱為未熔合。未焊透或未熔合是一種比較嚴(yán)重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊縫會出現(xiàn)間斷或突變，焊縫強(qiáng)度大大降低，甚至引起裂紋。因此，在船體的重要結(jié)構(gòu)部分均不允許存在未焊透、未熔合的情況。未焊透和未熔合的產(chǎn)生原因是焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑太大、電流過小、速度太快及電弧過長等。焊件坡口表面氧化膜、油污等沒有清除干凈，或在焊接時該處流入熔渣妨礙了金屬之間的熔合或運(yùn)條手法不當(dāng)，電弧偏在坡口一邊等原因，都會造成邊緣不熔合。防止未焊透或未熔合的是正確選取坡口尺寸，合理選用焊接電流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干凈；封底焊清根要徹底，運(yùn)條擺動要適當(dāng)，密切注意坡口兩側(cè)的熔合情況。

五、焊接裂紋

焊接裂紋是一種非常嚴(yán)重的缺陷。結(jié)構(gòu)的破壞多從裂紋處開始，在焊接過程中要采取一切必要的措施防止出現(xiàn)裂紋，在焊接后要采用各種方法檢查有無裂紋。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)徹底清除，然后給予修補(bǔ)。

焊接裂紋有熱裂紋、冷裂紋。焊縫金屬由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，其特征是焊后立即可見，且多發(fā)生在焊縫中心，沿焊縫長度方向分布。熱裂紋的裂口多數(shù)貫穿表面，呈現(xiàn)氧化色彩，裂紋末端略呈圓形。產(chǎn)生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點雜質(zhì)（如FeS等）。由于這些雜質(zhì)熔點低，結(jié)晶凝固最晚，凝固后的塑性和強(qiáng)度又極低。因此，在外界結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中這些低熔點雜質(zhì)在凝固過程中被拉開，或在凝固后不久被拉開，造成晶間開裂。焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等雜質(zhì)多時，也易產(chǎn)生熱裂紋。防止產(chǎn)生熱裂紋的措施是：一要嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，減慢冷卻速度，適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)，盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；二是認(rèn)真執(zhí)行工藝規(guī)程，選取合理的焊接程序，以減小焊接應(yīng)力。

焊縫金屬在冷卻過程或冷卻以后，在母材或母材與焊縫交界的熔合線上產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。這類裂紋有可能在焊后立即出現(xiàn)，也有可能在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現(xiàn)。

冷裂紋產(chǎn)生的主要原因為：1、在焊接熱循環(huán)的作用下，熱區(qū)生成了淬硬組織；2、焊縫中存在有過量的擴(kuò)散氫，且具有濃集的條件；3、接頭承受有較大的拘束應(yīng)力。

防止產(chǎn)生冷裂紋的措施有：1、選用低氫型焊條，減少焊縫中擴(kuò)散氫的含量；2、嚴(yán)格遵守焊接材料（焊條、焊劑）的保管、烘焙、使用制度，謹(jǐn)防受潮；3、仔細(xì)清理坡口邊緣的油污、水份和銹跡，減少氫的來源；4、根據(jù)材料等級、碳當(dāng)量、構(gòu)件厚度、施焊環(huán)境等，選擇合理的焊接工藝參數(shù)和線能量，如焊前預(yù)熱、焊后緩冷，采取多層多道焊接，控制一定的層間溫度等；5、緊急后熱處理，以去氫、消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織回火，改善接頭韌性；6、采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以減少焊接應(yīng)力。