钢质船舶船体焊接缺陷与防止措施

刘宇

摘 要：焊接是船体结构建造过程中的重要环节，焊接的质量直接关系着船体结构的建造质量。及早发现焊接质量所存在的缺陷并采取相应控制措施，将焊接缺陷控制于允许范围内对于保障船舶航行安全及水上生命财产安全来说具非常重要的意义。本案分析了钢质船体结构焊接质量及缺陷，并提出了船体结构焊接质量的控制与检验措施，以为同行业工作者提供若干建议。

关键词：钢制船舶;焊接缺陷;防治措施

在过去很长一段时间里，我国船体结构构件之间的连接主要采取铆接方式。随着科学技术及造船工艺的不断发展，现我国船体结构构件间的连接主要依靠焊接完成。

一、船舶焊接缺陷问题及危害分析

（1）气孔问题。在船舶焊接过程中，如果熔池之间的气泡在凝固之前没有充分分解出来就容易出现船舶焊接气孔问题。从实际情况来看，气孔问题出现的原因比较复杂，包含熔池边缘在没有彻底清洁干净的时候会出现水渍、污渍等;施工人员没有对焊条进行科学烘焙;施工人员没有对焊条、焊剂等开展质量检验。气控问题的出现会使得船舶焊接有效面减少，进而影响船体的密度、防水性和强度，降低船舶的运行能力。

（2）焊缝尺寸大小和形状不符合施工要求。焊缝尺寸大小或者形状不符合施工要求表现为焊缝外观宽窄不一致、高低不平，在具体的焊缝操作中容易出现过宽或者过窄、过高或过低等方面。其中，焊接宽窄不一致出现的原因包含焊条不规则移动和移动不均匀;焊件边缘切割不争气;焊接过程中电流速度和频率不统一等。

（3）咬边。在焊接参数信息选择不恰当、操作工艺不正确的情况下会使得焊缝两边出现凹陷问题，这种凹陷现象被称作是咬边。咬边会减小船舶焊接母材的工作界面，并在咬边的位置上出现应力集中问题。从实际情况来看，产生咬边的原因有焊接电流较大、电流运行速度较快等。在进行填角焊接操作的时候，导致咬边现象出现的主要原因是运条角度不准确、电弧较长等。

（4）焊瘤。焊瘤主要是指在船舶焊接过程中，熔化的金属会流淌到焊缝之外的没有被溶解的母材上，由此形成金属瘤。焊瘤一般会出现在横、立焊缝上，焊瘤的出现不仅影响了焊缝的总体美观，而且还会出现裂缝。从实际情况来看，出现焊瘤的原因是运条不均匀、施工操作不熟练、熔池温度较高等。

（5）夹渣。夹渣主要是指在船舶焊接完成之后分散残留在焊缝金属或者焊缝金属和母材之间的熔渣、氧化物、非金属夹杂物等。夹渣的出现不仅会减少焊接接头的工作截面，而且还会影响焊缝的强度和塑性。从实际情况来槛，出现夹渣的原因有很多种比如焊缝边缘的碳弧气泡残留物、焊丝偏离焊缝中心、焊接坡度较小、焊条质量较差等。

（6）裂纹。裂纹主要是指在船舶建设中出现的各类裂纹总称，在焊接应力的作用下，焊接接头的中部地区金属原子在受到外界破坏的情况下会出现新的裂缝，包含热裂缝和冷裂缝。热烈风主要是指在船舶焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到高温区产生的裂缝。热裂缝一般在焊接完成之后才能看见，且大多出现在焊缝中心，沿着焊缝中心向两边分布。热裂缝产生的主要原因是焊接熔池中存在低熔点杂质，这些杂质凝固较晚，且凝固之后的塑性和强度较低，在外界结构约束力较大的情况下由于焊缝金属凝固收缩不均匀，低熔点杂质在这个过程中就会被拉开，形成裂缝。冷裂缝主要是指船舶焊接接头冷却到最低温度过程中产生的裂缝。冷裂缝最主要原因是在焊接热循环作用下，热影响区形成了淬硬组织，焊缝之间会出现大量的扩散氢，在凝聚作用下会产生冷裂缝。

二、船体焊接缺陷问题解决策略

2.1气孔问题解决策略

考虑到船体焊接过程中气孔形成的原因比较复杂，为此在施工中，施工人员需要充分做好全方位预防措施。首先，在船体焊接之前，施工人员需要按照相关规定严格选择质量合格的焊接材料和焊接设备。在焊接材料和焊接设备选择完成之后，施工人员需要妥善保管这些材料和设备，避免焊接材料在存储过程中出现腐蚀现象。其次，施工人员需要对坡口边缘进行充分的清洁，通过清洁将破口边缘内部存在的水渍，污渍，油渍等有效清除。最后，在船体焊接过程中需要施工人员结合实际选择适合的焊接电流，焊接速度，在焊接操作中需要进行适当的摆动，从而避免出现焊接中断现象。

2.2变形问题解决策略

在船体焊接操作中，如果变形程度超过了全体安全，允许范围，那么就会使得船体强度被严重削弱，船体承载力也会大幅度降低。为此，在船体焊接操作中施工人员需要加强对船体变形问题的控制。在具体焊接中，施工人员需要针对变形问题提前预留一部分收缩余量，在具体焊接操作中将这些收缩余量和变形程度进行中和。在焊接开始之前，施工人员需要对焊接部位进行预热处理，通过有效的预热处理，减少因为温差大导致的严重变形问题。

2.3咬边问题解决策略

在船体焊接操作中，施工人员需要严格按照施工规定选择施工工艺，并根据焊接数据要求应用适合的焊接电流方式和运条方法，提升运条平稳性，准确性。另外在焊接操作中，需要施工人员充分考虑电弧长度等因素，在焊接之前检查电弧长度，确保焊接过程安全顺利。

2.4夹渣问题解决策略

夹渣问题主要是指在船体焊接过程中一些焊接残渣遗留在焊接缝隙内。从发展实际情况来看，夹渣问题成因复杂，为此，在焊接之前，施工人員需要对破口边缘进行彻底清理，避免出现杂质。在焊接施工过程中，施工人员还需要确保施工工艺的精良，使得焊接参数符合焊接标准，在具体焊接操作中，要了解碱性焊条和酸性焊条的焊接属性，结合实际施工情况调整焊接操作，从而避免夹渣问题。

2.5裂缝问题解决策略

避免热裂缝出现的策略是在焊接施工操作中采用小电流多层多道焊接方法进行施工，有效降低施工冷却时间。避免冷裂缝出现的策略是在施工过程中提升施工工艺，结合焊接材料类型、施工环境因素等选择是何等焊接参数和焊接操作工艺，并在施工中做好施工检查工作。

三、船舶焊接的质量检验

3.1焊缝焊接规格的质量检验

重点检查焊缝的形式和尺寸等，根据焊缝形式采取针对性的质量检验方式。对于焊缝表面实施质量检验的过程中，需要抽样检查内部质量，实施焊缝密性实验，根据焊接工艺文件确定焊缝的焊接规格和焊条牌号等因素。保证焊缝外形的均匀度，焊道截面不能突然出现变化。船体重压部位的对接焊缝的咬边要控制在规定值范围内。

3.2加强焊缝内部质量检验

利用射线探伤和超声波探伤的措施，根据船级社的规范标准，保证无损探伤人员具备相关工作资格。焊缝如果被评定为不合格，就要及时返修，注重返修工艺。利用无损探伤如果发现焊缝缺陷，需要在焊缝可能延伸的方向增加探伤的数量。被检焊缝的一次合格率在80%以内，就要重点检查该焊缝，如果焊缝数量处于10～20%范围内，就要检验全部焊接工艺的质量。控制焊缝无损探伤数量和位置，在修船的时候也要参照上述数据。加强水压试验，可以利用空气气密试验方法检验全部液舱，保证各个类型的液舱都要做一次密性试验。通过气压试验如果发现了船体薄弱结构，或者出现了严重缺陷和渗漏等问题，就要针对液舱实施水压试验。利用煤油试验，在船体的检查面上涂上煤油，根据煤油的渗透作用确定船体是否存在渗漏的问题。

四、结束语

船舶焊接工作非常重要，关系到船体封闭性和承重能力，因此为了保证船舶焊接质量，需要关注各类焊接问题，采取针对性的焊接工艺，避免出现各种问题，保障船体焊接质量。

参考文献：

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[2]史雄华，牛业兴，向生，张庆亚，王江超.船体结构焊接变形的预测与控制研究进展[J].造船技术，2019（01）：1-6+13.