鋼質船舶船體焊接缺陷與防止措施

劉宇

摘 要：焊接是船體結構建造過程中的重要環(huán)節(jié)，焊接的質量直接關系著船體結構的建造質量。及早發(fā)現焊接質量所存在的缺陷并采取相應控制措施，將焊接缺陷控制于允許范圍內對于保障船舶航行安全及水上生命財產安全來說具非常重要的意義。本案分析了鋼質船體結構焊接質量及缺陷，并提出了船體結構焊接質量的控制與檢驗措施，以為同行業(yè)工作者提供若干建議。

關鍵詞：鋼制船舶;焊接缺陷;防治措施

在過去很長一段時間里，我國船體結構構件之間的連接主要采取鉚接方式。隨著科學技術及造船工藝的不斷發(fā)展，現我國船體結構構件間的連接主要依靠焊接完成。

一、船舶焊接缺陷問題及危害分析

（1）氣孔問題。在船舶焊接過程中，如果熔池之間的氣泡在凝固之前沒有充分分解出來就容易出現船舶焊接氣孔問題。從實際情況來看，氣孔問題出現的原因比較復雜，包含熔池邊緣在沒有徹底清潔干凈的時候會出現水漬、污漬等;施工人員沒有對焊條進行科學烘焙;施工人員沒有對焊條、焊劑等開展質量檢驗。氣控問題的出現會使得船舶焊接有效面減少，進而影響船體的密度、防水性和強度，降低船舶的運行能力。

（2）焊縫尺寸大小和形狀不符合施工要求。焊縫尺寸大小或者形狀不符合施工要求表現為焊縫外觀寬窄不一致、高低不平，在具體的焊縫操作中容易出現過寬或者過窄、過高或過低等方面。其中，焊接寬窄不一致出現的原因包含焊條不規(guī)則移動和移動不均勻;焊件邊緣切割不爭氣;焊接過程中電流速度和頻率不統(tǒng)一等。

（3）咬邊。在焊接參數信息選擇不恰當、操作工藝不正確的情況下會使得焊縫兩邊出現凹陷問題，這種凹陷現象被稱作是咬邊。咬邊會減小船舶焊接母材的工作界面，并在咬邊的位置上出現應力集中問題。從實際情況來看，產生咬邊的原因有焊接電流較大、電流運行速度較快等。在進行填角焊接操作的時候，導致咬邊現象出現的主要原因是運條角度不準確、電弧較長等。

（4）焊瘤。焊瘤主要是指在船舶焊接過程中，熔化的金屬會流淌到焊縫之外的沒有被溶解的母材上，由此形成金屬瘤。焊瘤一般會出現在橫、立焊縫上，焊瘤的出現不僅影響了焊縫的總體美觀，而且還會出現裂縫。從實際情況來看，出現焊瘤的原因是運條不均勻、施工操作不熟練、熔池溫度較高等。

（5）夾渣。夾渣主要是指在船舶焊接完成之后分散殘留在焊縫金屬或者焊縫金屬和母材之間的熔渣、氧化物、非金屬夾雜物等。夾渣的出現不僅會減少焊接接頭的工作截面，而且還會影響焊縫的強度和塑性。從實際情況來檻，出現夾渣的原因有很多種比如焊縫邊緣的碳弧氣泡殘留物、焊絲偏離焊縫中心、焊接坡度較小、焊條質量較差等。

（6）裂紋。裂紋主要是指在船舶建設中出現的各類裂紋總稱，在焊接應力的作用下，焊接接頭的中部地區(qū)金屬原子在受到外界破壞的情況下會出現新的裂縫，包含熱裂縫和冷裂縫。熱烈風主要是指在船舶焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到高溫區(qū)產生的裂縫。熱裂縫一般在焊接完成之后才能看見，且大多出現在焊縫中心，沿著焊縫中心向兩邊分布。熱裂縫產生的主要原因是焊接熔池中存在低熔點雜質，這些雜質凝固較晚，且凝固之后的塑性和強度較低，在外界結構約束力較大的情況下由于焊縫金屬凝固收縮不均勻，低熔點雜質在這個過程中就會被拉開，形成裂縫。冷裂縫主要是指船舶焊接接頭冷卻到最低溫度過程中產生的裂縫。冷裂縫最主要原因是在焊接熱循環(huán)作用下，熱影響區(qū)形成了淬硬組織，焊縫之間會出現大量的擴散氫，在凝聚作用下會產生冷裂縫。

二、船體焊接缺陷問題解決策略

2.1氣孔問題解決策略

考慮到船體焊接過程中氣孔形成的原因比較復雜，為此在施工中，施工人員需要充分做好全方位預防措施。首先，在船體焊接之前，施工人員需要按照相關規(guī)定嚴格選擇質量合格的焊接材料和焊接設備。在焊接材料和焊接設備選擇完成之后，施工人員需要妥善保管這些材料和設備，避免焊接材料在存儲過程中出現腐蝕現象。其次，施工人員需要對坡口邊緣進行充分的清潔，通過清潔將破口邊緣內部存在的水漬，污漬，油漬等有效清除。最后，在船體焊接過程中需要施工人員結合實際選擇適合的焊接電流，焊接速度，在焊接操作中需要進行適當的擺動，從而避免出現焊接中斷現象。

2.2變形問題解決策略

在船體焊接操作中，如果變形程度超過了全體安全，允許范圍，那么就會使得船體強度被嚴重削弱，船體承載力也會大幅度降低。為此，在船體焊接操作中施工人員需要加強對船體變形問題的控制。在具體焊接中，施工人員需要針對變形問題提前預留一部分收縮余量，在具體焊接操作中將這些收縮余量和變形程度進行中和。在焊接開始之前，施工人員需要對焊接部位進行預熱處理，通過有效的預熱處理，減少因為溫差大導致的嚴重變形問題。

2.3咬邊問題解決策略

在船體焊接操作中，施工人員需要嚴格按照施工規(guī)定選擇施工工藝，并根據焊接數據要求應用適合的焊接電流方式和運條方法，提升運條平穩(wěn)性，準確性。另外在焊接操作中，需要施工人員充分考慮電弧長度等因素，在焊接之前檢查電弧長度，確保焊接過程安全順利。

2.4夾渣問題解決策略

夾渣問題主要是指在船體焊接過程中一些焊接殘渣遺留在焊接縫隙內。從發(fā)展實際情況來看，夾渣問題成因復雜，為此，在焊接之前，施工人員需要對破口邊緣進行徹底清理，避免出現雜質。在焊接施工過程中，施工人員還需要確保施工工藝的精良，使得焊接參數符合焊接標準，在具體焊接操作中，要了解堿性焊條和酸性焊條的焊接屬性，結合實際施工情況調整焊接操作，從而避免夾渣問題。

2.5裂縫問題解決策略

避免熱裂縫出現的策略是在焊接施工操作中采用小電流多層多道焊接方法進行施工，有效降低施工冷卻時間。避免冷裂縫出現的策略是在施工過程中提升施工工藝，結合焊接材料類型、施工環(huán)境因素等選擇是何等焊接參數和焊接操作工藝，并在施工中做好施工檢查工作。

三、船舶焊接的質量檢驗

3.1焊縫焊接規(guī)格的質量檢驗

重點檢查焊縫的形式和尺寸等，根據焊縫形式采取針對性的質量檢驗方式。對于焊縫表面實施質量檢驗的過程中，需要抽樣檢查內部質量，實施焊縫密性實驗，根據焊接工藝文件確定焊縫的焊接規(guī)格和焊條牌號等因素。保證焊縫外形的均勻度，焊道截面不能突然出現變化。船體重壓部位的對接焊縫的咬邊要控制在規(guī)定值范圍內。

3.2加強焊縫內部質量檢驗

利用射線探傷和超聲波探傷的措施，根據船級社的規(guī)范標準，保證無損探傷人員具備相關工作資格。焊縫如果被評定為不合格，就要及時返修，注重返修工藝。利用無損探傷如果發(fā)現焊縫缺陷，需要在焊縫可能延伸的方向增加探傷的數量。被檢焊縫的一次合格率在80%以內，就要重點檢查該焊縫，如果焊縫數量處于10～20%范圍內，就要檢驗全部焊接工藝的質量。控制焊縫無損探傷數量和位置，在修船的時候也要參照上述數據。加強水壓試驗，可以利用空氣氣密試驗方法檢驗全部液艙，保證各個類型的液艙都要做一次密性試驗。通過氣壓試驗如果發(fā)現了船體薄弱結構，或者出現了嚴重缺陷和滲漏等問題，就要針對液艙實施水壓試驗。利用煤油試驗，在船體的檢查面上涂上煤油，根據煤油的滲透作用確定船體是否存在滲漏的問題。

四、結束語

船舶焊接工作非常重要，關系到船體封閉性和承重能力，因此為了保證船舶焊接質量，需要關注各類焊接問題，采取針對性的焊接工藝，避免出現各種問題，保障船體焊接質量。

參考文獻：

[1]黃海霞，李富.船體建造中焊接檢驗與質量控制分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（07）：131-132.

[2]史雄華，牛業(yè)興，向生，張慶亞，王江超.船體結構焊接變形的預測與控制研究進展[J].造船技術，2019（01）：1-6+13.