关于船舶焊接工艺的探讨
时间：2020-12-15 08:00:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：改革开放以来，我国船舶工业凭借低成本的优势，积极开拓国际市场，造船产量逐年提高，但由于生产效率提高缓慢，以及国际竞争的加剧，低成本优势已不断减弱。因此如何快速响应市场变化，应用先进的制造技术和管理方法，提高企业的国际竞争力，已成为我国船舶建造企业迫切需要解决的问题。本论文仅对船舶焊接中几种常见的缺陷原因及防止措施进行了探讨。
关键词：船舶焊接 焊接缺陷 预防措施
引言
船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，是保证船舶质量的关键，是保证船舶安全航行和作业的重要条件。若焊接存在缺陷，就可能造成结构断裂、渗漏，甚至引起船舶沉没。在对船舶进行检验的过程中，对焊缝的检验就显得尤为重要。
1、缺陷种类及防止措施
船舶焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。
1.1 气孔
气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份，油污和锈迹；焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使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。预防产生气孔的办法是；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、清理和焙烘焊接材料不使用变质焊条。埋弧焊时应选用合适的焊接工艺参数特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。
1.2 夹渣
夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；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，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”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。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。防止产生夹渣的措施是；正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。
1.3 咬边
焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定，深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。
1.4 未焊透
未熔合 焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合，未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低，甚至引起裂纹。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊渣清除要彻底，运条摆动要适当密切注意坡口两侧的熔合情况。
1.5 焊接裂纹
焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹、焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。
焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。防止产生冷裂纹的措施有：①选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；②严格遵守焊接材料（焊条、焊剂）的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；③仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；④根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷、采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；⑤焊接后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；⑥采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。
结构钢从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同，可以把裂纹分为以下几类：
1.5.1 热裂纹（又称结晶裂纹）：产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，金相学中称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条（填充金属）或母材中的硫含量过高有关。
1.5.2 冷裂纹：焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹，或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，其取向多与熔合线平行，但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹（裂纹穿过晶界进入晶粒），其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂，或者焊缝中的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用导致开裂（称为氢脆裂纹），以及焊条或母材中的磷含量过高等因素有关。
1.5.3 再热裂纹：焊接完成后，如果在一定温度范围内对焊件再次加热时有可能产生的裂纹，多发生在焊结过热区，属于沿晶裂纹，其成因与显微组织变化产生的应变有关。
2、结束语
以上阐述各种在焊接中出现的问题，在船舶制造中出现是十分危险，我们必须防患于未然。通过仔细观察和仪器的检查，及时发现及时消除存在的隐患，保证船舶的正常航行。
参考文献
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