芻議船舶鋼結構焊接中的常見問題與控制措施

葉中振

【摘要】鋼結構焊接是船舶制造的重要工序，也是保證船舶密性和強度的關鍵所在。文章探討了在船舶鋼結構焊接中的常見問題，然后針對每一個問題分別提出了相關的控制措施。

【關鍵詞】船舶；鋼結構；焊接；控制

引言

在船舶鋼結構焊接的過程中，時常會有很多病害，普遍的就有焊縫的外形尺寸與形狀不達標、氣孔、未焊透、咬邊、未熔合、焊接裂紋、焊瘤、夾渣、弧坑等。因此本文主要針對船舶鋼結構焊接中所出現的種種問題，分析總結，并提出了對應的預防與控制措施，目的就是為了增強焊接的質量，打好基礎。

1.鋼結構焊接

1.1 鋼結構焊接方法

焊接普遍應用于鋼結構的連接，是目前鋼結構連接使用最主要的方法之一。目前鋼結構鏈接使用最為主要的方法是焊連。同時在鋼結構制作和安裝等領域中，電弧焊是使用最廣泛的。電弧焊又有不同的焊接方法，如埋弧自動焊、手工焊、半自動與自動CO2氣體保護焊等。

1.2 工藝要點

鋼結構焊接的工藝要點有以下幾個方面，第一是要選好焊接方法、確定焊接參數和焊條、焊絲、焊劑的規格等。第二是焊接過程中要預熱和準確定點焊接。第三是焊接順序合適，焊后處理等。

2.船舶鋼結構焊接過程中的常見問題及其原因探討

2.1 焊接出現變形

2.1.1 側彎扭曲

在焊接的實踐當中，很多因素都會導致出現側彎，主要的原因包括：構建組在進行組裝的時候，對應的平臺沒有布置好；或者是沒有均勻的設置加工構件組裝之間的間隙；也有的是在運輸的過程當中，由于不清楚起吊點的準確位置，從而導致側彎。

扭曲在焊接變形里也是比較常見的一種，導致扭曲的主要原因包括：節點角的鋼拼接的不是十分嚴密，間隙也不夠平均；還有就是在對構件進行翻身加工的時候，沒有特別加固那些剛度較差的構件，雖然有時候進行了加固這一步驟，可是在其還未完全平整的情況下，就開始焊接，從而造成扭曲。

2.1.2 局部發生的變形

之所以會發生局部變形，要從以下幾個方面考慮。首先，構件本身存在問題，例如有些構件的剛性過小，這樣十分容易發生收縮；其次，在加工操作的過程當中，工作人員的操作水平也是不可忽視的；最后，在進行應力集中釋放的時候時布置不均勻以及沒有水平放置等等，這些都十分容易造成在焊接過程中發生問題。

2.2 焊縫缺陷

2.2.1 焊縫尺寸不合要求

導致焊縫尺寸不合格的原因包括：焊接電流過大或過小；運條速度和角度不當；構件裝配間隙不均，焊件邊緣切割不平。

2.2.2 氣孔

氣孔指的是在焊接的時候，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而產生的空穴。形成氣孔的原因如下：不注意坡口邊緣的清潔問題，有水漬、油污以及銹跡；不按照要求焙烘焊條或者焊劑，導致焊芯銹蝕以及藥皮變質并剝落等。除此之外，低氫型焊條在進行焊接的時候，電弧太長而且焊接速度較快；還有在埋弧自動焊的時候電壓過高等等，這些都極易導致在焊接的時候出現氣孔。

2.2.3 裂紋

出現裂紋不僅僅只因為焊條自身質量有嚴重問題，還因為沒有準確設置定位點。因為如果在構件上設置的定位點較少或者是在測量的時候，零件本身就有很大的誤差，這樣就會發生在組裝的時候組裝困難的情況。此外，就自身厚度很大的構件而言，如果沒有預熱就進行焊接的話，也是十分容易導致開裂的。

2.2.4 夾渣

夾渣指的是焊接過程當中的冶金反應的產物。夾渣形成的原因包括：焊層的形狀不規范、坡口角度的設計不合適。與此同時，在電流很小的狀態下，如果焊速太快，也極有可能導致焊渣難以浮起從而形成夾渣（如圖2所示）。

2.2.5 焊瘤

焊瘤指的是在焊接的時候，產生的大量的融化金屬流到了焊縫周邊還未溶化的母材之上，從而形成的焊瘤（如圖1所示）。之所以會產生焊瘤主要還是因為操作不熟練而且運條方法不正確，此外還有一個重要原因，那就是焊縫的間隙過大。

2.2.6 未熔合

未熔合指的是母材之間有局部沒有融合的情況，導致未熔合發生的因素有：坡口設計不規范、間隙過小，焊絲的角度不對，電流過小而電弧過長。

3.預防措施及處理方法

3.1 對于焊接變形的處理方法和預防措施研究

3.1.1 側彎扭曲的處理方法和預防措施分析

在焊接進行之前，要通過掛線監察平臺檢查水平性，同時保持構件在運輸與退房的過程當中受力相當，切忌側向產生大應力。控制扭曲的要點就是在進行下料之前，每個節點都要有放樣，然后根據放樣的尺寸進行下料工作。

如果側彎已經形成，可以在側面使用三角加熱的方法來矯正，有時也可用千斤頂做輔助。而扭曲已經形成，可以采用火焰烘烤與千斤頂共同作用的方法進行矯正。

3.1.2 局部變形的處理方法和預防措施

首先，在設計階段就要確保加工構件的每個部分焊縫布置均勻以及剛度良好。然后，焊接順序要正確。最后，如果有形狀不夠堆成的構件，要逐步的矯正之后才可以進行焊接組裝。而如果已經出現了局部變形，輕微的直接使用火烤就行，情況較嚴重的需要火烤并輔之以千斤頂。

3.2 焊縫缺陷的預防措施及處理方法

3.2.1 焊縫尺寸不合要求的預防措施及處理方法

正確選擇坡口的形式與角度、裝配間隙，而大型或者重要的坡口最好是用機械加工；選擇正確的工藝參數；同時也要根據裝配間隙的變化隨時調整運條的角度與速度。

3.2.2 裂紋的預防措施及處理方法

控制裂紋重點在材料的質量，即要控制母材與焊接材料中的有害雜質含量，尤其是硫、磷的含量，通常來講，硫的含量要低于0.045%，磷的含量要小于0.055%；然后，在使用焊條與焊劑之前，需先烘干，并且仔細處理焊絲上的油污與水分等。

3.2.3 氣孔的預防措施及處理方法

在進行焊接前，坡口周圍要保證干凈；焊條與焊劑烘烤與保溫要嚴格按照規定進行；選取適當的焊接電流，堿性焊條采取短弧焊接。不合格的焊縫要用氣弧刨把氣孔刨掉后進行重新焊接。

3.2.4 焊瘤的預防措施及處理方法

盡可能的使用短弧焊接，即弧長小于等于焊條直徑；焊接電流要適當，要注意適當地加快焊接的速度，以維持熔池溫度穩定；運條角度要正確；熔池的大小要以各焊接部位為依據來嚴格控制。

3.2.5 弧坑的預防措施及處理方法

在收弧之前，手工焊要做短暫的停留或者是反復運條幾次；埋弧自動焊需要分成兩步來按“停止”按鈕。而有些弧坑已經超出了規定范圍，要補焊補平。

3.2.6 咬邊的的預防措施及處理方法

對于咬邊而言，一定要嚴格按照焊接工藝的規程來進行，選擇適宜的電流與焊接速度，選用恰當的運條方法與角度，電弧不宜過長。同時，對于咬邊比較嚴重的焊縫要補焊。

3.2.7 夾渣的預防措施及處理方法

將坡口及焊層間的熔渣清理干凈；適當加大焊接電流，必要時縮短電弧，增加電弧停留時間；根據熔化情況，調整焊條角度和運條方法。對于夾渣嚴重的焊縫，可用氣弧刨刨掉重新施焊。

3.2.8 末熔透的的預防措施及處理方法

預防未熔透這一毛病最基本的方法就是使用較大的電流進行焊接；在進行角焊縫的時候，使用交流可以防止磁偏吹；坡口設計規范而且干凈以及采用短弧焊等這些措施都可以有效控制未熔透現象的產生。

4.結束語

船舶質量的關鍵就在于船舶鋼結構的焊接，規范準確的焊接也能為船舶的安全航行與作業提供堅強后盾。因為一旦在焊接過程中出現差錯，那么整個船的質量也很有可能就不達標，在使用過程中就出現滲漏或者結構斷裂等現象，情況嚴重就有可能導致船舶沉沒，對人們的生命財產安全造成極大的威脅，并帶來極大的經濟損失。根據船舶脆斷事故的調查結果，40%脆斷事故的導火線都是焊縫小毛病。在船舶的制造過程中，船舶鋼結構的焊接質量問題是重點考察對象。在對船舶進行檢驗的過程中，對焊縫的檢驗尤為重要。因此，要盡早發現這些病害問題，找出病因，把焊接毛病控制在一定范圍內，以確保船舶航行、作業的安全。

參考文獻

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