船舶焊接中常见缺陷的形成机理及防止与修正措施研究与探讨--中国期刊网

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船舶焊接中常见缺陷的形成机理及防止与修正措施研究与探讨

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年6月作者：付斌

[导读] 在现代造船行业，焊接技术发挥着极其重要的作用，因为焊接质量直接影响到船舶的密封和结构强度。然而，船舶焊接方面的一些常见缺陷无法完全避免，严重妨碍了船舶的有序运作。

启东中远海运海洋工程有限公司付斌

摘要：在现代造船行业，焊接技术发挥着极其重要的作用，因为焊接质量直接影响到船舶的密封和结构强度。然而，船舶焊接方面的一些常见缺陷无法完全避免，严重妨碍了船舶的有序运作。文章在船舶焊接技术的基础上，对常见焊接缺陷进行了分析和研究，从而加深了形成缺陷的机制，并探讨了纠正缺陷的建议和措施，以促进船舶制造技术的不断改进。
关键词：船舶焊接；常见缺陷；形成机理；解决措施分析；
        前言
        焊接技术在现代造船工业中发挥着重要作用。根据统计，船体焊接时间占船体总施工时间的30%至40 %，焊接成本占船体总施工成本的30%至50 %。因此，我们可以了解各种焊接缺陷的性质、机理和影响因素，采取相应的防范措施，找出正确的施工方案，提高船舶整体焊接质量。焊接缺陷是焊接过程中，由于执行过程不完整而导致的焊接接头几何不连续的缺陷。本文逐一讨论了缺陷机理和预防措施。
        一、焊接缺陷对焊接强度的影响
        在船舶焊接过程中，焊接缺陷的出现不仅会严重影响材料性能，还会导致船舶结构的变化，并对整个船舶的强度产生塑性影响。在这种情况下，主管当局应努力管理船舶结构的强度，以避免焊接缺陷导致强度下降。造船中的焊接缺陷可能对结构产生不同的影响。静态载荷下的结构损坏也是如此。通常，材料的损伤形式是塑性断裂焊缝缺陷的出现相应地降低了结构的强度。焊接熔覆率不足会减少熔接强度，就像减少的承载表面一样。根据某些标准，除了非常重要的结构元素之外，熔接中允许有少量的气孔，这些孔必须是不连续的、小孔，并且孔总数不得超过工作界面的5%，否则会影响连接的抗拉强度并降低金属的机械性能。
        为了避免影响焊缝强度，有必要减少造船过程中的破裂，特别是防止焊缝表面的破裂。夹紧渣对结构抗拉强度的影响与夹紧渣的切削区域成正比，对抗拉强度影响不大，但是，其排列方向和约束互垂的连续、小直槽可能会严重影响熔接强度。因此，必须严格防止和控制这种情况。气孔、未焊透和夹渣对船舶强度影响较大，裂纹对对强度更危险。在某些情况下，这种缺陷可能导致焊接位置的脆弱断裂。为了解决造船中焊接缺陷引起的质量和强度问题，有必要降低制造过程中缺陷的发生率。
        二、船舶焊接的常见缺陷及形成原因
        1.气孔
        孔隙是船舶焊接中最常见的现象。在焊接过程中，熔池气体不能完全溢出(部分溢出)，但熔池被凝固，产生的焊接有孔。这个洞叫做空气洞。根据其位置，分为表面气孔和内部气孔。空气孔会减少有效的熔接切割区域，从而减少熔接强度，而薄板表面空气孔会对熔接的外观产生重大影响。因此，在船舶的焊接中，重要部分的焊接不允许使用表面空气孔，长度为100mm的其他部分不允许使用两个以上的空气孔。核心腐蚀或涂层损坏；焊接操作之前未正确清除焊接边。
        2.夹渣
       熔接后，熔接中包含的杂质称为熔渣。渣的存在会影响焊缝的密度和强度，因此船舶焊缝表面不允许有渣。如果在焊后检查过程中发现了紧固渣，则应在碳弧转动后进行修理。产生熔胶的原因可归纳如下:焊件边未清理；多层焊接时，层与通道之间的焊接渣清理不干净；焊接材料差，涂料落入熔池；焊接速度太快，以致熔池中熔化的杂质没有足够的时间浮在熔池外凝固。
        3.未焊透
        未熔接主要是指熔化的金属的两侧在熔接时未完全熔接，或熔接的边未完全混成。一般而言，未焊透主要发生在单面焊根和双面焊接中间，主要是由于焊条直径过大、电流过小、焊条角度不合理、装配间隙或拔模角度太小、零件边上的焊丝偏离焊接中心。不完全焊透的主要原因是焊接线能量低，焊接层之间的熔渣处理不完全，边上残留的污物和锈蚀，焊接电流过高，以及焊条熔接速度快。如果操作不正确，则焊接件的边或上一个焊接层不能正确加热和混合，并且焊接金属不能与焊接件的边(或上一个焊接层)正确混合以形成示意焊缝。缺乏渗透性不仅大大降低了焊接接头的一般机械功能，而且在此基础上产生了集中应力，从而对船舶结构造成损害。

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        4.裂纹
        焊接裂纹主要是焊接期间或之后焊接区内金属局部裂纹的表现形式。对于焊接金属，热膨胀和冷收缩发生在冷却凝固过程中，导致冷收缩应力。此外，微观结构的变化范围从高温到低温，造成结构性制约。与此同时，由于温度差异较大，主材料的焊接部分和非焊接部分也可能产生热应力。
        三、船舶焊接常见缺陷的解决措施
        1.充分的焊前准备
        焊接施工前，适当的焊接准备应主要从以下几个方面入手:第一，加强原材料检验；低碳钢、低碳合金、高强钢焊接时，母材的抗拉强度一般。此外，你首先要熟悉船舶的设计过程对于重要部件的焊接工作，应在焊接前对相关工艺性能进行科学、全面的测试，以确保整个焊接工艺顺利有序地进行。
        2.严格控制焊接过程
        在整个船舶焊接过程中，应对焊接工作进行动态实时监测，并随时检查其是否符合规定。例如，在电极电弧焊过程中，注意实时焊接的使用情况；气体保护焊时，应始终注意气体保护的实际效果。另请注意不同截面之间的焊接顺序。熔接接合在特定制程条件下可能产生不同的效果。因此，为了进一步确定焊接接头是否符合设计要求，应在焊接过程中定期对其性能进行采样测试。如果在焊接过程中发现缺陷，必须了解其具体特征，例如其性质、大小和位置，并根据原因分析制定有针对性的解决方案。
        3.对焊接缺陷进行检验
        焊接检查是在焊接之前或期间对影响焊接质量的因素进行的系统检查，是检测焊接缺陷风险和确保焊接质量的必要步骤。船舶的建造质量取决于焊接质量，因此，有必要对每一个焊接进行检查，包括在焊接之前、中间和之后严格执行三级检查制度。焊接曲面的质量必须通过邻近检查和使用焊接角度规则测量外部尺寸来完全检查。内部焊接质量严格按照相应船舶建造检验检查规范和焊接规范的要求和相关国家标准进行检查。
        4.针对焊接缺陷提出改正措施
        裂缝预防措施主要分为冷裂缝和热裂缝。具体措施如下:对于冷裂纹，在选取材料时，尝试选择氢含量低的焊丝或焊条，针对高强钢，必要时选择超低氢焊材。严格遵守关于使用、储存和烘干焊接材料以满足对氢含量和湿度的规定；确保焊接材料的清洁，特别是某些凹槽的边缘，不含油、水渍或锈蚀；根据材料类别、元件厚度和焊接环境，选取最合理的线能量或制程参数设定。焊接前做好预热去湿、焊后应做好缓冷保温或进行热处理，消除内部应力，去除氢，提高接头的韧性；若要降低熔接应力，请使用分段退焊熔接方法。防止熔接接合和弧坑的主要措施包括:严格控制熔池温度以避免超载。垂直焊或背焊时，电流应比水平焊低10%至15 %。如果使用的焊条是碱性的，建议使用较短的电弧焊来确保平稳运输。避免空气孔和紧固渣的主要措施:对于空气孔，特别是内空气孔，在确定位置后，用碳弧或空气铲清除空气孔的所有缺陷，并正确地将其延伸到两者如果由于没有焊接或熔胶而出现缺陷，也可以采取这些措施。
        结束语
        综上所述，查明、发现和解决缺陷是船舶焊接方面非常困难和复杂的任务。需提高对常见船舶焊接缺陷的认识和采取适当的解决办法。为了有效提高基本竞争力，企业应更加重视船舶质量，以促进其长期稳定发展。
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