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解析船舶建造焊接质量及检验控制措施

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：莫晓旭尹伟红

[导读] 摘要：船舶关键构造抵御自然灾害的能力与焊接质量的高低密不可分，当主体构造焊接质量相对低时，船体构造将面临损坏的危险。

        广船国际有限公司广东省广州市 511462
        摘要：船舶关键构造抵御自然灾害的能力与焊接质量的高低密不可分，当主体构造焊接质量相对低时，船体构造将面临损坏的危险。实施焊接质量检验能够消除隐患，防止把缺陷带入远行之中，所以考核产品的一次合格率，提升焊缝检验的百分比很关键的。船舶的焊接质量对船舶的安全、可靠性和寿命有着特别关键的影响。
        关键词：船舶建造；焊接质量；检验；控制措施
        1.焊接质量及常见缺陷分析
        1.1焊缝外形尺寸和形状
        焊缝表面不均匀、焊缝宽度不均匀、形状差、焊缝尺寸过大等，均属于焊缝形状、尺寸或形状不符合要求的焊缝。主要原因是焊接件角度不均匀，装配间隙不均匀，焊接电流过大或过小，焊接带的速度和角度不合适。预防措施是改善上述缺点，特别是角焊缝应注意电极与母材之间的夹角，以保证焊缝成形均匀。
        1.2叮咬
        由于焊接参数选择不当或操作过程不当，焊缝边缘留下的凹痕称为咬边。咬合会减少母体的工作部分。它可能会导致咬边边缘的应力集中。船舶和高压容器和管道的重要结构不允许有缺口。咬边的原因是焊接电流过大、速度太快或操作不稳定。咬的主要原因是咬的角度不允许拉太长。防止咬边的措施是选择合适的焊接电流和移动杆的方法。焊条角度和弧长应随时控制。
        1.3弧坑
        电弧焊接是由电弧断开或电弧收集不当引起的。焊缝端部形成的低洼部位称为弧形坑。由于陨石坑低于焊缝表面，在陨石坑中经常出现裂纹，焊缝严重削弱。电弧产生的原因是电弧熄灭时间短或焊接突然中断。防止弧坑的主要措施是当电弧手工焊接时，焊条应留短时间或制作几个圆钢棒。
        1.4气孔
        船舶焊接中最常见的现象是气孔的存在。这是因为在实际焊接过程中，熔池中仍有一些残余气体，但此时熔池已经凝固，在此过程中焊缝会出现气孔。根据孔隙位置的不同，可分为表面孔隙和内部孔隙两种类型。正是由于气孔的存在，焊缝之间存在的焊缝面积进一步减小，从而进一步降低焊缝的基本强度。此外，焊缝处存在的表面气孔也会出现在焊缝处。美学的影响更大。因此，船舶焊接过程中，焊缝的表面是不允许许多地区如外板和舱口围板，和其他部分的焊接，焊缝中存在的漏洞 100 毫米的范围不超过两个。
        1.5裂纹
        焊缝凝固后，焊缝内外出现裂纹的现象称为裂纹。根据裂纹的出现和裂纹的位置，进行分类；纵向裂纹、横向裂纹、电弧裂纹、放射性裂纹、枝晶裂纹和间歇性裂纹群。热裂纹又称热裂纹。其特征是在焊接成形后立即出现，并沿分布长度出现在焊缝中。焊接后可能立即出现冷裂纹，也可能延迟。缝的长度和宽度是分布的。焊缝裂纹是一种非常危险的焊缝缺陷。各种船舶结构的损伤通常始于焊接裂缝。因此，一旦发现焊缝裂纹，应立即采取措施，彻底拆除焊缝后进行修补。
        2.船舶焊接质量检验技术
        当前在船舶焊接质量检验中常用破坏检验与无损检验两种方法，具体选用哪一种，应根据焊接部位、焊接技术、对焊接质量的要求以及其他规范要求进行确定。其中在无损检验这一技术体系中又具体包含了密性试验、外观检查以及无损探伤等三种方法。密性试验主要用来检查船体气密性、致密性，在检验时可根据具体的部位分别采取冲水、充气、灌水以及煤油试验、真空检验等方法进行。外观检查的原理与过程比较简单，主要是通过直观观察判断焊接处是否有气孔、咬口、夹渣、焊瘤等质量问题，判断焊缝外形尺寸是否符合标准等。无损探伤按照具体的技术方法又分为射线照相探伤、磁粉探伤以及渗透检验、超声波探伤等几种。在检验过程中应根据具体情况科学选择、灵活应用。破坏检验是采用机械方法在焊缝或焊接接头处截取出一部分金属，将这部分金属进行加工，加工成规定的尺寸与形状，然后将其放置到专门的仪器设备上接受破坏试验。根据试验结果得知焊接接头内部性能以及缺陷情况。

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如果经检验确定船体结构焊缝超过质量允许限值时，就应对缺陷类型以及原因做进一步的检查分析与处理，要全面保证船舶焊接质量。
        3.船舶建造焊接质量及检验控制措施
        3.1合理选用焊接材料与设备
        船舶焊接质量受钢材质量、焊接材料质量等诸多因素的影响。为保证船舶焊接质量，应根据船舶对强度和气密性的要求，合理选择合适的焊接材料和设备，避免出现质量问题。在选择焊接材料和设备时，应遵循材料和设备统一的原则，并根据造船的整体技术标准选择材料和设备。
        3.2采用先进焊接工艺与技术
        要想提升船舶焊接质量，就必须对焊接工艺技术进行改进提升。在当前背景下，相关单位要能灵活运用新技术、新设备进行船舶焊接加工，有效保证船舶焊接质量。如在应用CO2气体保护焊时容易出现气孔以及实心焊丝飞溅问题，因此就可考虑采用气电垂直电焊技术进行。此外，也可考虑将焊接机器人系统应用于船舶焊接中，利用这一先进技术手段提高船舶焊接质量与效率，缩短造船周期，提升整体的经济效益。
        随着科学技术的迅猛发展，我国的船舶焊接工艺也在不断精进、先进，已经由加强材的平角焊逐步扩大到各种角焊缝的焊接、外板对接焊缝以及管子和管子与法兰的的焊接。在船舶建造焊接工作中，焊接机器人能与其它焊接技术有机结合起来，从而获得更高的焊接质量与更快的焊接速度。除机器人焊接技术外，近几年发展起来的激光- 电弧复合焊技术也适用于船舶焊接。这一焊接技术具有热变形小、自动化程度高以及速度快等优点。在应用激光-电弧复合焊技术焊接传播时，先利用电将母材熔化，让激光束照射在熔池底部，利用激光束的作用加深熔深。在这一过程中，激光电离产生等离子体，等离子体对电弧进行稳定，以此控制变形，提高焊缝精度。
        3.3做好焊接前的焊接缝检查
        焊缝的焊前检验是接缝通过定位焊后对其接缝间隙、坡口，还有对接缝错边、定位焊质量和焊缝清洁情况等项目的检验。接缝一般在装配工序进行定位焊后交焊接工序，在船体建造程序这阶段中有下面工位：装配部件定位焊后；板列拼板定位焊后；装配组件定位焊后；拼接型材端头定位焊后；胎架上拼板定位焊后；分段制造定位焊后；分段安装定位焊后。通常使用工人自控、专职检验员巡视，分段制造定位焊后要由检验员检测，分段安装定位焊后一般要提交验船师、船东检验，检验合格后经焊妥，如果大接缝的对接方式并不是衬垫焊，则反面用碳刨加工坡口后一般不再检测，等完成封底焊再交验。焊缝的焊接一定要提供符合质量要求的焊接坡口，是保证焊接质量的重要措施。
        3.4加强焊缝表面质量以及内部质量检验
        在检查焊缝时，首先应检查表面质量，对焊缝的外观、尺寸、紧密程度等进行检查，确保外观质量过关后再检查内部质量。焊缝内部质量检查结束后开始进行密性试验，要保证船舶的气密性达到标准要求。在检查船舶焊缝内部质量时，可根据实际情况选用射线、超声波、渗透、水压以及煤油试验等相关方法进行。
        结束语
        焊接技术作为船舶制造过程中的一项重要技术，直接决定着船舶的密封性能和基础强度。如果焊接质量不过关，船体的密闭性、强度等将大大降低，船舶的安全性就得不到保证。因此在船舶焊接过程中必须采用不同的方法对焊缝质量进行检验，确保船舶不存在任何质量隐患、安全隐患。
        参考文献：
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