船舶焊接質量檢驗探討

張明

摘要：焊接質量的好壞，直接影響船舶結構強度和船舶的密性是否滿足要求，進而影響到船舶的航行安全。文章結合船舶檢驗工作實際，分析了船舶焊縫質量缺陷及成因，并提出了解決焊縫質量缺陷的方法和措施。

關鍵詞：船舶;焊接;缺陷;檢驗

文獻標識碼：U671.8-A-57-204-2

0 引言

2020年廣西區內建造完工船舶達到718艘，作為廣西新建船舶集中地，貴港承擔了全區70%的造船量，船長由2010年的50 m、1 500載重噸，提高到現在的90 m、5 500載重噸，為貴港港貨物吞吐量破億噸作出了不可磨滅的貢獻。船舶建造行業是一項勞動密集型的重工行業，而船舶焊接質量是船舶安全航行的重要基礎和保障。嚴格按照船舶焊接工藝規程[1-2]施焊是保證船舶焊接質量的基礎。以抓焊接質量為抓手，制定和執行適應實際的船體裝配、焊接工藝規程，加強對船廠質量管控的監督，推動船廠落實船舶安全質量責任制，強化造船企業安全質量主體責任的落實，是船舶檢驗部門實施監管的重要手段。

1 焊縫質量缺陷及成因分析

1.1 焊縫質量缺陷

現階段，無論是焊縫外觀質量，還是內部質量，形勢都不容樂觀。焊縫外觀檢驗中經常發現的問題有：對接焊有錯位、咬邊、裂紋、夾渣、未焊透、焊縫高度低于母材等;角接焊縫焊腳高度不夠、焊傷母材、焊縫不連續、間斷焊骨材端部未施包頭焊等。焊縫無損檢測用X射線檢測的初次檢測合格率偏低，約為50%～60%;返修復拍的合格率偏低，有時未達到規范要求的100%合格也未進行二次返修。這些問題反映出焊工平時不重視焊接質量，船廠對返修管理不規范，需要返拍過關時，才被動重視返拍焊縫質量。通過拍片發現，船體外板對接焊縫存在較多的裂紋和未焊透，由于這兩類缺陷具有延伸和擴大的特性，屬于最危險的焊接缺陷，對船舶結構強度的危害性也是巨大的，應引起足夠的重視。

1.2 焊縫質量缺陷成因分析

應著重檢查船體焊接普遍存在的三大危害性缺陷，對造成缺陷的原因進行分析并提出解決辦法。由于焊接工藝的不合理，導致裂紋、未焊透、未熔合三大船體焊接危害性缺陷形成。目前主要存在于采用雙面焊單面坡口的焊接工藝，分別有艏、艉段，以及底部與舷側分段的對接合龍焊縫，無論是手工焊或者是CO2氣體保護焊，其裝焊過程為：拼板→不開坡口（或者坡口刨深不足）情況下先焊板縫內側→反面碳弧氣刨清根→燒焊。這種做法會出現兩種情況：（1）反面碳弧氣刨清根足夠深度甚至刨穿孔，這時內側（或者說正面焊）焊縫變得很薄，在焊接應力下（或者熱脹冷縮）容易將該焊縫拉斷，形成裂紋，俗稱爆焊;（2）反面碳弧氣刨清根不夠深，這時坡口留下很厚的鈍邊，反面燒焊時電弧難以熔解鈍邊，形成未焊透。

此外，因地面沉降或船體變形，支撐船體的部分水泥墩離空（拆除胎架支承角鋼移除水泥墩，在艏艉部比較常見），造成船體局部應力過大，即加大對這些焊縫的牽拉力度，也可能促使焊縫拉裂形成裂紋。

目前已被船廠廣泛采用的CO2氣體保護焊+陶瓷襯墊焊，其裝焊過程為：拼板（8～10 mm板厚）→預留8～10 mm間隙→不開坡口→安裝間隔為1 m左右的定位碼板→反面貼陶瓷襯墊→單面焊雙面成形。其不開坡口焊接工藝容易造成熔敷金屬與母材之間的未熔合及未焊透，主要原因是母材熔合面與焊縫面在熔池內部容易形成銳角，特別是打底焊后造成熔融深度難以到位。在實際的施焊中，不論是平焊、立焊、橫焊，如要消除此熔池內的銳角，則需要對前一道焊縫進行深度打磨平滑以增大焊接面的夾角，還要由高水平、責任心強的焊工細心施焊，難度相當大。另外還需船廠投入大量的人力物力進行質量管控。然而現階段大量的新船建造形勢，受生產成本、質檢員數量、驗船師數量的影響，這種不合理的焊接工藝使質量管控難以到位，是造成焊接未熔合未焊透的主要原因。

2 解決焊縫質量缺陷的方法和措施

解決雙面焊裂紋問題：對板厚≥6 mm的實行雙面坡口焊接，即：拼板→開內側坡口→內側燒焊→反面碳弧氣刨清根→燒焊。開內側坡口的作用在于加大內側焊縫的厚度，反面清根時不至于太薄，以抵抗來自焊接和船體本身的應力，使焊縫不易被拉裂。另外，應時常檢查墩柱離空情況，及時添補，避免船體支承情況發生改變，造成船體局部應力過大，焊縫被拉裂。

解決雙面焊未焊透問題：在正面開坡口的情況下，注重反面用碳弧氣刨徹底清根;確認坡口尺寸符合要求，坡口表面的氧化物和污漬要確保處理干凈，保持表面的光潔;合理選用焊接電流和焊接速度，多道焊要徹底清根，焊接時運條擺動的頻率要適當并時刻觀察坡口兩側的熔合情況。

解決CO2氣體保護焊+陶瓷襯墊焊單面焊雙面成型的未熔合及未焊透問題：嚴格執行經認可的開坡口的CO2氣體保護焊+陶瓷襯墊焊焊接工藝，焊前檢查焊縫的坡口形式以及尺寸包括角度、鈍邊厚度和裝配間隙。坡口角度主要影響電弧是否能深入到焊縫的根部，使根部焊透，進而獲得較好的焊縫成形和焊接質量。在保證電弧能夠深入到焊縫根部的前提下，應盡量減小坡口角度，一般應控制在40°～60°。鈍邊的大小直接影響根部的熔透深度;鈍邊越大，越不容易焊透;鈍邊過小或無鈍邊時容易焊透。裝配間隙是背面焊縫成形的關鍵參數，間隙過大，容易燒穿; 間隙過小，很難焊透。應使用正確的藥芯焊材和與坡口相對應的陶瓷襯墊。焊前應查驗陶瓷襯墊的粘貼是否緊密牢固、沒有受潮、坡口整潔，焊接時做好防風措施，盡量減少風的影響。焊接電流和焊接電壓應調校匹配，焊接作業時焊材的擺動速度應勻速。

注意防控措施，加強對船廠落實其焊接工藝規程的檢查。在現有的工藝條件下，必須確保其裝配質量滿足工藝文件要求。加強對焊接坡口的檢查，切實落實廣西船檢中心《關于加強船體結構焊接檢驗的指導意見》的要求，對板厚≥6 mm的對接焊縫必須要求雙面開坡口。其外形和尺寸必須滿足要求，要求船廠應按船舶法規、規范要求，合理進行排板，避免出現小夾角焊縫及焊道間距過小的情況，塞焊的地方應預開好塞焊孔，需要削斜過渡的地方應按要求削斜。

焊工應嚴格按經認可的焊接工藝規程施焊。加強對焊接程序的檢查，要求船廠嚴格按經認可的焊接工藝實行焊前坡口加工和清理、焊接及焊后清渣，確保分道焊的焊縫表面能清根徹底。驗船師在檢驗中應著重抓好焊接工藝的落實，焊縫坡口必須經驗船師檢驗合格后才能進行施焊。對強力甲板與舷側頂列板和內舷板、機座縱桁腹板與面板和船底板等承受高應力的角焊縫，必須開坡口并經驗船師檢驗合格，采用深熔焊或全焊透的方式施焊，焊后必須用水火打泡的方式消除熱應力。

加強對焊工持證情況的檢查。按要求做好焊工抽查考試，并在建造檢驗的各個報檢階段，采取定時或不定時的抽查、檢查，檢查焊工施焊的方式與部位是否與其所持的證書一致。

加強對焊接質量的近觀檢驗，確保其外形沒有明顯缺陷。驗船師對焊縫外觀檢驗要深入到位，通過目測和借助檢驗工具（如鋼卷尺、焊角規等），及時發現焊縫外觀缺陷。對報檢焊縫未清渣的，因無法進行焊縫外觀檢驗，一律發出《檢驗意見通知書》，要求清渣和打磨飛濺。整改合格之后再進行焊縫外觀檢驗。所有缺陷項目必須按相關工藝要求進行整改，并經檢驗合格（包括返修部分）。

3 結語

船舶焊接質量缺陷的形成長期困擾著造船企業和船舶檢驗部門，嚴重危及船舶的結構安全。根據企業裝備、設備的實際情況，制定合適的焊接工藝規程，加強對工人焊接技術的培訓，嚴格按批準的焊接工藝規程施工，加強對焊接質量的檢驗，才能從根本上消除焊接質量缺陷，保證船舶結構的安全。

參考文獻

[1]中國船級社.鋼質內河船舶建造規范（2016）[S].

[2]中國船級社.材料與焊接規范（2018）[S].

收稿日期：2021-03-18

作者簡介：張 明（1985—），工程師，主要從事內河船舶建造檢驗和內河船舶營運檢驗及相關的內河船體圖紙審圖工作。