1、船舶焊缝常见缺陷与对策在钢质船舶建造过程中， 焊接是重要工序之一， 焊接工时占船体建造总工时 的 30%左右，焊缝金属占船体金属重量的 1.5%左右。在船舶建造过程中，尤其 是客渡船、交通艇之类的小型船舶，船体线型变化较大，且相对尺度小，在焊接 时多为手工施焊， 就是大型船舶建造中手弧焊亦占有很大比重。 手弧焊焊缝质量 与焊工的技术、 设备、工作环境有关。 本文仅就钢质船体手弧焊焊接质量检查中 的常见缺陷，对其产生原因、危害程度作一分析，并提出预防措施。所谓焊缝和焊接接头的缺陷通常分为两类： 即外部缺陷和内部缺陷。 常见的 焊缝外部缺陷有：焊缝形状和尺寸不符合要求、焊瘤、咬边、烧穿、未焊透、夹 渣、气孔、焊接裂纹等。常见的焊缝内部缺陷有：未焊透、夹渣、气孔、焊接裂 纹等。1. 焊缝形状和尺寸不符合要求。即焊缝宽度沿长度方向宽窄不齐、焊缝截面 不丰满或增强高过高。（1）产生原因及危害：焊缝宽度不一致是由各种因素造成的，如焊条不正 确的摇动和移动不均匀， 焊件边缘切割不齐等。 在焊接过程中当电流过小或焊接 速度太慢时， 会使焊缝的增强高过高。 有人误认为焊缝的增强高愈高， 焊缝强度 也愈大
2、，殊不知增强高过高会引起应力集中，易产生裂纹。尺寸过小的焊缝，有 效工作截面减少，焊接接头强度降低；尺寸过大的焊缝将引起应力集中。（2）防止措施： 选择合理的坡口角度 （45为宜）和均匀的装配间隙 （2mm 为宜）；保持正确的运条角度匀速运条；根据装配间隙变化，随时调整焊速及焊 条角度；视钢板厚度正确选择焊接工艺参数。2. 焊瘤。焊接过程中溶化金属流淌到焊缝之外未溶化的母材上所形成的金属 瘤。（1）产生原因及危害：产生焊瘤的主要原因，一是操作不熟练和运条方法 不当；二是电弧拉得过长、焊速太慢、溶池温度过高等。焊瘤在横、立、仰焊中 最为常见，在平焊的焊缝背面有时也可产生。焊瘤使焊缝的实际尺寸发生偏差， 尺寸变化较大处易引起应力集中，且焊瘤下面往往存在夹渣。（2）防止措施：尽量采用短弧焊接（弧长w焊条直径），适当加快焊速使溶 池温度不致过高，选择合适的焊接电流，保持正确的运条角度（与焊件夹角 450 为宜）。3. 咬边。沿焊趾的母材部位产生的沟槽和凹陷。 （1）产生原因及危害：焊接电流过大，电弧过长且偏吹，运条角度不当及 焊速不合适，均可引起咬边。咬边缺陷多见于横、立、仰焊。咬边不仅减少了
3、焊 接接头的有效工作截面， 而且在咬边处造成严重的应力集中。 在承受动载荷或交 变载荷的部位，如船肿0.4L（船长）范围内，尾机型船舶的机舱附近，对焊缝咬边 有严格限制。（2）防止措施：选择合适的焊接电流和焊接速度，电弧不应过长，选用正 确的焊条角度和运条方法。4. 烧穿。常见于薄板焊接时，在焊缝上形成穿孔。（1）产生原因及危害：电流过大而焊速太慢，焊件装配间隙太大等，都有 可能引起烧穿，使焊缝的强度和水密性荡然无存。（2）防止措施：正确选择焊接电流和焊接速度，严格控制焊件的装配间隙 并保持均匀一致，电弧在焊缝接头处不能长时间停留，要匀速运条。5. 未焊透。焊接时接头根部未完全熔透的现象。（1）产生原因及危害：焊件坡口角度和装配间隙过小，钝边太大和坡口边 缘不齐，电流小而运条速度过快，焊条倾斜角度不正确等，此外，焊件坡口表面 清理不净、背面清根不彻底也容易产生未焊透。 未焊透减少了焊缝的有效工作截 面，造成严重的应力集中，大大降低了焊接强度，因此，船体重要结构均不允许 存在未焊透。（2）防止措施：正确选定坡口形式和装配间隙，认真清除坡口边缘两侧污 物。选择合适的焊接电流， 运条时随时注
4、意调整焊条角度， 使熔敷金属和母材之 间充分均匀地加热和熔化，合为一体。6. 夹渣。焊后残留在金属中的熔渣，是焊缝中常见缺陷。（1）产生原因及危害：由于焊件边缘清理不净，有残留氧化物铁皮和碳化 物等，在熔敷金属冷凝时， 熔渣不能及时浮出熔池表面， 一部分留在焊缝中即形 成夹渣。当坡口角度或焊接电流过小，也容易产生夹渣。（2）防止措施：清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干 燥。正确选用电焊条，根据钢板厚度、环境温度，选用适宜的焊接电流和坡口形 式。7. 气孔。焊接时，熔池中的气体在金属凝固时未能逸出而形成的空穴。气孔 是常见的一种焊接缺陷， 露在焊缝表面的称表面气孔， 位于焊缝内部的叫做内部 气孔。（1）产生原因及危害：施焊前未将焊道上的铁锈、油污去净，在高温电弧 作用下分解后放出气体； 电焊条受潮或焊条烘干的温度或时间不够； 焊接电弧过 长使电弧区进入较多空气， 焊接电流过小而焊速过快， 气体来不及从熔化金属中 逸出；母材或焊芯金属含碳量过高，以及焊接极性不正确等，均能造成气孔。气 孔也使焊缝的有效工作截面减少，接头强度降低，水密性能变坏。（2）防止措施：施焊前将坡口表面
5、两侧清理干净，铁锈是使焊缝金属产生 气孔的原因之一， 特别是当铁锈隐藏在焊件装配间隙内部时， 所受影响更大。 已 装配好的焊件不易将内部铁锈除净， 因此除锈洁净工作应在装配前进行。 焊前应 将电焊条按说明书中规定的温度和时间烘培，并应保温防潮。焊接电流要适中， 碱性焊条应采用短弧焊接。8. 裂纹。最危险的焊接缺陷，通常发生在焊缝金属及热影响区（焊缝两侧 20mm 范围）内。（1）产生原因及危害：焊接裂纹通常分为热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹产 生的原因： 在焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体， 它削弱了晶粒间的联系， 在 高温和受到极大应力作用时， 就容易在晶粒之间引起开裂。 焊缝金属中含硫、 铜 等杂质较多时，容易产生热裂纹。冷裂纹产生的原因： 碳和合金元素的含量过高， 使母材金属可焊性变坏， 焊缝及热影响区存在淬硬组织， 焊缝金属中氢含量较高 且集中。上述焊缝金属中的各种缺陷以及金属的显著过热， 会形成较大的焊接拉 伸应力导致冷裂纹。 冷裂纹具有延迟性质， 有的在焊后立即出现， 也有的在焊后 几小时，或数天后至个把月才发生裂纹， 因此它具有更大的危险性， 须引起高度 重视。焊接裂纹将引起
6、严重的应力集中， 减少有效工作截面， 破坏焊接接头的不渗透性， 使船艇抗沉性能变坏，并随时间的增长裂纹不断扩展，从而导致焊接构件断裂。 所以船体结构均不允许存在焊接裂纹，一旦发现应立即铲除重焊。（2）防止措施：防止产生热裂纹应选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂 质碳、硫、磷的含量。严格控制焊缝截面形状，避免突高，扁平圆弧过渡，适当 提高焊缝形状系数。确定合理的焊接工艺参数，一般 6mm 左右厚的板对接焊， 焊接坡口各搭接23mm,焊缝宽度以12mm左右为宜，焊缝增强高12mm为 宜，不应超过3mm。施焊后暂缓清除焊渣，减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接 应力。防止产生冷裂纹， 重要结构应选用碱性焊条， 焊条在施焊前一定要进行烘干 处理，因为未经烘干的焊条内含水分较多， 在高温电弧作用下会分解出大量的氢， 从而增加焊缝中的氢含量； 仔细清理焊道表面的油污锈迹， 避免氢的侵入， 使焊 接金属中的气体能够充分逸出； 选用合理的焊接工艺参数和施焊程序， 以减小焊 接应力。对淬火倾向大的钢材，应采取预热、缓冷或焊后热处理等措施。 摘 要:全面阐述船舶焊接缺陷类别及其产生的原因和防止措施,介绍船舶焊缝
7、质量检验方法 关键词 :船舶 ;焊接缺陷 ;质量检验1 前言产品的质量是企业的生命 良好的船舶建造质量是保证船舶安全航行与作业 的重要条件 船体的结构强度要求焊缝保证一定的强度 ,能承受强风浪的冲击 如 果焊接接头存在严重的焊接缺陷 ,在恶劣的环境下 ,就有可能造成部分结苟狭 ?甚 至引起断船沉没的重大事故 据对船舶脆断事故调查表明 ,40%的脆断事故是从焊 缝缺陷处开始的 笔者所接触的船厂 ,在造船质量方面存在的主要问题就是焊缝 质量的缺陷 因此 ,焊接质量检验尤为重要 ,做到及早发现焊接缺陷 ,对焊接接头的 质量做出客观的评价 ;把焊接缺陷限制在一定的范围内 ,以确保船舶航行安全和水 上人命财产安全 2 焊接缺陷焊接缺陷的种类较多 ,按其在焊缝中的位置不同 ,可分为外部缺陷和内部缺陷 常见的焊接外部缺陷有 :焊缝外形尺寸和形状不符合要求 !咬边 !焊瘤!弧坑 !表面 气孔!表面夹渣及焊接裂纹等 ;内部缺陷有 :气孔!夹渣!焊接裂纹!未焊透等 在船舶 建造过程中 ,影响焊接质量的因素很多 ,如钢材和焊条质量 ,坡口加工和装配精度 , 坡口表面清理状况 ;及焊接设备 !工艺参数 !工艺
8、规程 !焊接技术 ! 天气状况等等 任 何一个环节处理不当 ;都会产生焊接缺陷 ,影响焊缝质量 应要求焊工了解各类焊 接缺陷产生的原因及防止措施 2.1 焊缝外形尺寸和形状焊缝外表高低不平 ,焊波宽窄不齐 ,成形粗劣 ,焊缝外形尺寸过大等均属焊缝 外形尺寸或形状不符合要求 产生的原因主要是焊件坡口角度不对 ,装配间隙不 均 ,焊接电流过大或过小 ,运条速度和角度不当等 防止措施是改善上述不足 ,尤其 是填角焊更要经常注意焊条与母材的角度 ,以保证焊缝成形均匀一致 2.2 咬边由于焊接参数选择不当 ,或操作工艺不正确 ,使焊缝边缘留下的凹陷 ,称为咬 边 咬边会减小母材的工作截面 并可能在咬边处造成应力集中 船体的重要结构 和船用高压容器 !管道等 ,均不允许存在咬边 产生咬边的原因有焊接电流太大 ,运 条速度过快或手法不稳 ,在填角焊时 ,造成咬边的主要原因是运条角度不准电弧拉 得太长 防止产生咬边的措施是选择合适的焊接电流和运条手法,填角焊应随时注意控制焊条角度和电弧长度 2.3 焊瘤在焊接过程中 ,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属流常出现在立 !横!仰焊焊缝表面 ,
9、或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面 焊缝表面存在 焊瘤会影响美观 ,易造成表面夹渣 产生焊瘤的主要原因是运条不均 操作不够熟 练 ,造成熔池温度过高液态金属凝固缓慢下坠 ;因而在焊缝表面形成金属瘤 立!仰 焊时 ,采用过大的焊接电流和弧长 ,也有可能出现焊瘤 防止产生焊瘤的主要措施 是掌握熟练的操作技术 ! 严格控制熔池温度 ,立!仰焊时 ,焊接电流应比平焊小10%15%,使用碱性焊条时 ,应采用短弧焊接 ;保持均匀运条 2.4 弧坑弧焊时由于断弧或收弧不当 ,在焊道末端形成的低洼部分称为弧坑 由于弧 坑低于焊道表面 ,且弧坑中常伴有裂纹和气孔等缺陷 ,因而该处焊缝严重削弱 产 生弧坑的原因是熄弧时间过短 ,或焊接突然中断 ,焊接薄板时电流过大 防止产生 弧坑的主要措施是在手工焊收弧时 ,焊条应作短时间停留或作几次环形运条 2.5 气孔焊接时 ,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成空穴 由于气孔的存在 ,焊缝 的有效截面减小 ,过大的气孔会降低焊缝的强度 ,破坏焊缝金属的致密性 产生气 孔的主要原因是坡口边缘不清洁 ,有水份 !油污和锈迹 ,焊条或焊剂未按规定进行 烘焙,焊芯锈蚀或药皮变质 !剥落等 防止产生气孔的主要措施有选择合适的焊接 电流和焊接速度 ,认真清理坡口边缘水份 ! 油污和锈迹 ,严格按规定保管 !清理和烘 焙焊接材料 ,不使用变质的焊条 ,当发现焊条药皮变质 ! 剥落或焊芯锈蚀时 ,应严格 控制使用范围 2.6 夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣 和气孔一样 ,由于夹渣的存在 ,焊缝的有效截面减 小,过大的夹渣也会降低焊缝的强度和致密性 产生夹渣的主要原因是焊件边缘 有氧割或碳弧气刨熔渣 ,坡口角度或焊接电流太小 ,或焊接速度过快 在使用酸性 焊条时 ,由于电流小或运条不当形成 /糊渣 0;使用碱性焊条时 ,由于电弧过长或极 性不正确也会造成夹渣 防止产生夹渣的主要措施是正确选择坡口尺寸,认真清理坡口边缘 选用合适的焊接电流和焊接速度 ,运
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