船舶焊縫常見缺陷與對策

1、.船舶焊縫常見缺陷與對策在鋼質(zhì)船舶建造過程中，焊接是重要工序之一，焊接工時占船體建造總工時的30%左右，焊縫金屬占船體金屬重量的1.5%左右。在船舶建造過程中，尤其是客渡船、交通艇之類的小型船舶，船體線型變化較大，且相對尺度小，在焊接時多為手工施焊，就是大型船舶建造中手弧焊亦占有很大比重。手弧焊焊縫質(zhì)量與焊工的技術(shù)、設(shè)備、工作環(huán)境有關(guān)。本文僅就鋼質(zhì)船體手弧焊焊接質(zhì)量檢查中的常見缺陷，對其產(chǎn)生原因、危害程度作一分析，并提出預(yù)防措施。所謂焊縫和焊接接頭的缺陷通常分為兩類：即外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見的焊縫外部缺陷有：焊縫形狀和尺寸不符合要求、焊瘤、咬邊、燒穿、未焊透、夾渣、氣孔、焊接裂紋等。常見的焊

2、縫內(nèi)部缺陷有：未焊透、夾渣、氣孔、焊接裂紋等。1.焊縫形狀和尺寸不符合要求。即焊縫寬度沿長度方向?qū)捳积R、焊縫截面不豐滿或增強(qiáng)高過高。（1）產(chǎn)生原因及危害：焊縫寬度不一致是由各種因素造成的，如焊條不正確的搖動和移動不均勻，焊件邊緣切割不齊等。在焊接過程中當(dāng)電流過小或焊接速度太慢時，會使焊縫的增強(qiáng)高過高。有人誤認(rèn)為焊縫的增強(qiáng)高愈高，焊縫強(qiáng)度也愈大，殊不知增強(qiáng)高過高會引起應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋。尺寸過小的焊縫，有效工作截面減少，焊接接頭強(qiáng)度降低；尺寸過大的焊縫將引起應(yīng)力集中。（2）防止措施：選擇合理的坡口角度（45為宜）和均勻的裝配間隙（2mm為宜）；保持正確的運條角度勻速運條；根據(jù)裝配間隙變化，隨

3、時調(diào)整焊速及焊條角度；視鋼板厚度正確選擇焊接工藝參數(shù)。2.焊瘤。焊接過程中溶化金屬流淌到焊縫之外未溶化的母材上所形成的金屬瘤。（1）產(chǎn)生原因及危害：產(chǎn)生焊瘤的主要原因，一是操作不熟練和運條方法不當(dāng)；二是電弧拉得過長、焊速太慢、溶池溫度過高等。焊瘤在橫、立、仰焊中最為常見，在平焊的焊縫背面有時也可產(chǎn)生。焊瘤使焊縫的實際尺寸發(fā)生偏差，尺寸變化較大處易引起應(yīng)力集中，且焊瘤下面往往存在夾渣。（2）防止措施：盡量采用短弧焊接（弧長焊條直徑），適當(dāng)加快焊速使溶池溫度不致過高，選擇合適的焊接電流，保持正確的運條角度（與焊件夾角450為宜）。3.咬邊。沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽和凹陷。（1）產(chǎn)生原因及危害：焊

4、接電流過大，電弧過長且偏吹，運條角度不當(dāng)及焊速不合適，均可引起咬邊。咬邊缺陷多見于橫、立、仰焊。咬邊不僅減少了焊接接頭的有效工作截面，而且在咬邊處造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。在承受動載荷或交變載荷的部位，如船舯0.4L(船長)范圍內(nèi)，尾機(jī)型船舶的機(jī)艙附近，對焊縫咬邊有嚴(yán)格限制。（2）防止措施：選擇合適的焊接電流和焊接速度，電弧不應(yīng)過長，選用正確的焊條角度和運條方法。4.燒穿。常見于薄板焊接時，在焊縫上形成穿孔。（1）產(chǎn)生原因及危害：電流過大而焊速太慢，焊件裝配間隙太大等，都有可能引起燒穿，使焊縫的強(qiáng)度和水密性蕩然無存。（2）防止措施：正確選擇焊接電流和焊接速度，嚴(yán)格控制焊件的裝配間隙并保持均勻一致，電

5、弧在焊縫接頭處不能長時間停留，要勻速運條。5.未焊透。焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。（1）產(chǎn)生原因及危害：焊件坡口角度和裝配間隙過小，鈍邊太大和坡口邊緣不齊，電流小而運條速度過快，焊條傾斜角度不正確等，此外，焊件坡口表面清理不凈、背面清根不徹底也容易產(chǎn)生未焊透。未焊透減少了焊縫的有效工作截面，造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，大大降低了焊接強(qiáng)度，因此，船體重要結(jié)構(gòu)均不允許存在未焊透。（2）防止措施：正確選定坡口形式和裝配間隙，認(rèn)真清除坡口邊緣兩側(cè)污物。選擇合適的焊接電流，運條時隨時注意調(diào)整焊條角度，使熔敷金屬和母材之間充分均勻地加熱和熔化，合為一體。6.夾渣。焊后殘留在金屬中的熔渣，是焊縫中常見缺陷。（1

6、）產(chǎn)生原因及危害：由于焊件邊緣清理不凈，有殘留氧化物鐵皮和碳化物等，在熔敷金屬冷凝時，熔渣不能及時浮出熔池表面，一部分留在焊縫中即形成夾渣。當(dāng)坡口角度或焊接電流過小，也容易產(chǎn)生夾渣。（2）防止措施：清除焊道上的雜質(zhì)、污物，尤其是焊接坡口要保持清潔干燥。正確選用電焊條，根據(jù)鋼板厚度、環(huán)境溫度，選用適宜的焊接電流和坡口形式。7.氣孔。焊接時，熔池中的氣體在金屬凝固時未能逸出而形成的空穴。氣孔是常見的一種焊接缺陷，露在焊縫表面的稱表面氣孔，位于焊縫內(nèi)部的叫做內(nèi)部氣孔。（1）產(chǎn)生原因及危害：施焊前未將焊道上的鐵銹、油污去凈，在高溫電弧作用下分解后放出氣體；電焊條受潮或焊條烘干的溫度或時間不夠；焊接電弧

7、過長使電弧區(qū)進(jìn)入較多空氣，焊接電流過小而焊速過快，氣體來不及從熔化金屬中逸出；母材或焊芯金屬含碳量過高，以及焊接極性不正確等，均能造成氣孔。氣孔也使焊縫的有效工作截面減少，接頭強(qiáng)度降低，水密性能變壞。（2）防止措施：施焊前將坡口表面兩側(cè)清理干凈，鐵銹是使焊縫金屬產(chǎn)生氣孔的原因之一，特別是當(dāng)鐵銹隱藏在焊件裝配間隙內(nèi)部時，所受影響更大。已裝配好的焊件不易將內(nèi)部鐵銹除凈，因此除銹潔凈工作應(yīng)在裝配前進(jìn)行。焊前應(yīng)將電焊條按說明書中規(guī)定的溫度和時間烘培，并應(yīng)保溫防潮。焊接電流要適中，堿性焊條應(yīng)采用短弧焊接。8.裂紋。最危險的焊接缺陷，通常發(fā)生在焊縫金屬及熱影響區(qū)（焊縫兩側(cè)20mm范圍）內(nèi)。（1）產(chǎn)生原因及

8、危害：焊接裂紋通常分為熱裂紋和冷裂紋兩種。熱裂紋產(chǎn)生的原因：在焊縫金屬的晶界上存在低熔點共晶體，它削弱了晶粒間的聯(lián)系，在高溫和受到極大應(yīng)力作用時，就容易在晶粒之間引起開裂。焊縫金屬中含硫、銅等雜質(zhì)較多時，容易產(chǎn)生熱裂紋。冷裂紋產(chǎn)生的原因：碳和合金元素的含量過高，使母材金屬可焊性變壞，焊縫及熱影響區(qū)存在淬硬組織，焊縫金屬中氫含量較高且集中。上述焊縫金屬中的各種缺陷以及金屬的顯著過熱，會形成較大的焊接拉伸應(yīng)力導(dǎo)致冷裂紋。冷裂紋具有延遲性質(zhì)，有的在焊后立即出現(xiàn)，也有的在焊后幾小時，或數(shù)天后至個把月才發(fā)生裂紋，因此它具有更大的危險性，須引起高度重視。焊接裂紋將引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，減少有效工作截面，破壞

9、焊接接頭的不滲透性，使船艇抗沉性能壞，并隨時間的增長裂紋不斷擴(kuò)展，從而導(dǎo)致焊接構(gòu)件斷裂。所以船體結(jié)構(gòu)均不允許存在焊接裂紋，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即鏟除重焊。（2）防止措施：防止產(chǎn)生熱裂紋應(yīng)選用適宜的焊接材料，嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)碳、硫、磷的含量。嚴(yán)格控制焊縫截面形狀，避免突高，扁平圓弧過渡，適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)。確定合理的焊接工藝參數(shù)，一般6mm左右厚的板對接焊，焊接坡口各搭接23mm，焊縫寬度以12mm左右為宜，焊縫增強(qiáng)高12mm為宜，不應(yīng)超過3mm。施焊后暫緩清除焊渣，減緩焊縫的冷卻速度，以減小焊接應(yīng)力。防止產(chǎn)生冷裂紋，重要結(jié)構(gòu)應(yīng)選用堿性焊條，焊條在施焊前一定要進(jìn)行烘干處理，因為未經(jīng)烘干的焊條內(nèi)含水分較

10、多，在高溫電弧作用下會分解出大量的氫，從而增加焊縫中的氫含量；仔細(xì)清理焊道表面的油污銹跡，避免氫的侵入，使焊接金屬中的氣體能夠充分逸出；選用合理的焊接工藝參數(shù)和施焊程序，以減小焊接應(yīng)力。對淬火傾向大的鋼材，應(yīng)采取預(yù)熱、緩冷或焊后熱處理等措施。船舶焊接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了船舶焊接中幾種常見的缺陷原因并提出防止措施。船舶焊接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵，是保證船舶質(zhì)量的關(guān)鍵，是保證船舶安全航行和作業(yè)的重要條件。如果焊接存在著缺陷，就有可能造成結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏，甚至引起船舶沉沒。據(jù)對船舶脆斷事故調(diào)查表明，40%脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)船舶造船中，船舶的焊接質(zhì)量問題尤為突

11、出。在對船舶進(jìn)行檢驗的過程中，對焊縫的檢驗尤為重要。因此，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)缺陷，把焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi)，以確保航行安全。二、夾渣夾渣就是殘留在焊縫中的熔渣。夾渣也會降低焊縫的強(qiáng)度和致密性。產(chǎn)生夾渣的原因主要是焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣；坡口角度或焊接電流太小，或焊接速度過快。在使用酸性焊條時，由于電流太小或運條不當(dāng)形成“糊渣”；使用堿性焊條時，由于電弧過長或極性不正確也會造成夾渣。進(jìn)行埋弧焊封底時，焊絲偏離焊縫中心，也易形成夾渣。防止產(chǎn)生夾渣的措施是：正確選取坡口尺寸，認(rèn)真清理坡口邊緣，選用合適的焊接電流和焊接速度，運條擺動要適當(dāng)。多層焊時，應(yīng)仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)熔化情況，每一焊層都要認(rèn)真清

12、理焊渣。封底焊渣應(yīng)徹底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。三、咬邊焊縫邊緣留下的凹陷，稱為咬邊。產(chǎn)生咬邊的原因是由于焊接電流過大、運條速度快、電弧拉得太長或焊條角度不當(dāng)?shù)取Ｂ窕『傅暮附铀俣冗^快或焊機(jī)軌道不平等原因，都會造成焊件被熔化去一定深度，而填充金屬又未能及時填滿而造成咬邊。咬邊減小了母材接頭的工作截面，從而在咬邊處造成應(yīng)力集中，故在重要的結(jié)構(gòu)或受動載荷結(jié)構(gòu)中，一般是不允許咬邊存在的，或到咬邊深度有所限制。防止產(chǎn)生咬邊的辦法是：選擇合適的焊接電流和運條手法，隨時注意控制焊條角度和電弧長度；埋弧焊工藝參數(shù)要合適，特別要注意焊接速度不宜過高，焊機(jī)軌道要平整。談船舶焊接中的常見缺陷的成因和防止措施船舶焊

13、接是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵，是保證船舶質(zhì)量的關(guān)鍵，是保證船舶安全航行和作業(yè)的重要條件。如果焊接存在著缺陷，就有可能造成結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏，甚至引起船舶沉沒。據(jù)對船舶脆斷事故調(diào)查表明，40%脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)船舶造船中，船舶的焊接質(zhì)量問題尤為突出。在對船舶進(jìn)行檢驗的過程中，對焊縫的檢驗尤為重要。因此，應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)缺陷，把焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi)，以確保航行安全。船舶焊接缺陷種類很多，按其位置不同，可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見缺陷有氣孔、夾渣、焊接裂紋、未焊透、未熔合、焊縫外形尺寸和形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑等。一、氣孔氣孔是指在焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而形成的空

14、穴。產(chǎn)生氣孔的主要原因有：坡口邊緣不清潔，有水份、油污和銹跡；焊條或焊劑未按規(guī)定進(jìn)行焙烘，焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)、剝落等。此外，低氫型焊條焊接時，電弧過長，焊接速度過快；埋弧自動焊電壓過高等，都易在焊接過程中產(chǎn)生氣孔。由于氣孔的存在，使焊縫的有效截面減小，過大的氣孔會降低焊縫的強(qiáng)度，破壞焊縫金屬的致密性。預(yù)防產(chǎn)生氣孔的辦法是：選擇合適的焊接電流和焊接速度，認(rèn)真清理坡口邊緣水份、油污和銹跡。嚴(yán)格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用變質(zhì)焊條，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時，應(yīng)嚴(yán)格控制使用范圍。埋弧焊時，應(yīng)選用合適的焊接工藝參數(shù)，特別是薄板自動焊，焊接速度應(yīng)盡可能小些。二、夾渣夾渣就是殘留在焊縫

15、中的熔渣。夾渣也會降低焊縫的強(qiáng)度和致密性。產(chǎn)生夾渣的原因主要是焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣；坡口角度或焊接電流太小，或焊接速度過快。在使用酸性焊條時，由于電流太小或運條不當(dāng)形成“糊渣”；使用堿性焊條時，由于電弧過長或極性不正確也會造成夾渣。進(jìn)行埋弧焊封底時，焊絲偏離焊縫中心，也易形成夾渣。防止產(chǎn)生夾渣的措施是：正確選取坡口尺寸，認(rèn)真清理坡口邊緣，選用合適的焊接電流和焊接速度，運條擺動要適當(dāng)。多層焊時，應(yīng)仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)熔化情況，每一焊層都要認(rèn)真清理焊渣。封底焊渣應(yīng)徹底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。三、咬邊焊縫邊緣留下的凹陷，稱為咬邊。產(chǎn)生咬邊的原因是由于焊接電流過大、運條速度快、電弧拉得太

16、長或焊條角度不當(dāng)?shù)?。埋弧焊的焊接速度過快或焊機(jī)軌道不平等原因，都會造成焊件被熔化去一定深度，而填充金屬又未能及時填滿而造成咬邊。咬邊減小了母材接頭的工作截面，從而在咬邊處造成應(yīng)力集中，故在重要的結(jié)構(gòu)或受動載荷結(jié)構(gòu)中，一般是不允許咬邊存在的，或到咬邊深度有所限制。防止產(chǎn)生咬邊的辦法是：選擇合適的焊接電流和運條手法，隨時注意控制焊條角度和電弧長度；埋弧焊工藝參數(shù)要合適，特別要注意焊接速度不宜過高，焊機(jī)軌道要平整。四、未焊透、未熔合焊接時，接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，稱為未焊透；在焊件與焊縫金屬或焊縫層間有局部未熔透現(xiàn)象，稱為未熔合。未焊透或未熔合是一種比較嚴(yán)重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊縫會出現(xiàn)間

17、斷或突變，焊縫強(qiáng)度大大降低，甚至引起裂紋。因此，在船體的重要結(jié)構(gòu)部分均不允許存在未焊透、未熔合的情況。未焊透和未熔合的產(chǎn)生原因是焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑太大、電流過小、速度太快及電弧過長等。焊件坡口表面氧化膜、油污等沒有清除干凈，或在焊接時該處流入熔渣妨礙了金屬之間的熔合或運條手法不當(dāng)，電弧偏在坡口一邊等原因，都會造成邊緣不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正確選取坡口尺寸，合理選用焊接電流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干凈；封底焊清根要徹底，運條擺動要適當(dāng)，密切注意坡口兩側(cè)的熔合情況。五、焊接裂紋焊接裂紋是一種非常嚴(yán)重的缺陷。結(jié)構(gòu)的破壞多從裂紋處開始，在焊接過程中要采

18、取一切必要的措施防止出現(xiàn)裂紋，在焊接后要采用各種方法檢查有無裂紋。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)徹底清除，然后給予修補。轉(zhuǎn)焊接裂紋有熱裂紋、冷裂紋。焊縫金屬由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋，其特征是焊后立即可見，且多發(fā)生在焊縫中心，沿焊縫長度方向分布。熱裂紋的裂口多數(shù)貫穿表面，呈現(xiàn)氧化色彩，裂紋末端略呈圓形。產(chǎn)生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點雜質(zhì)(如FeS等)。由于這些雜質(zhì)熔點低，結(jié)晶凝固最晚，凝固后的塑性和強(qiáng)度又極低。因此，在外界結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中這些低熔點雜質(zhì)在凝固過程中被拉開，或在凝固后不久被拉開，造成晶間開裂。焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等雜質(zhì)多時，也易產(chǎn)生

19、熱裂紋。防止產(chǎn)生熱裂紋的措施是：一要嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，減慢冷卻速度，適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)，盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；二是認(rèn)真執(zhí)行工藝規(guī)程，選取合理的焊接程序，以減小焊接應(yīng)力。焊縫金屬在冷卻過程或冷卻以后，在母材或母材與焊縫交界的熔合線上產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。這類裂紋有可能在焊后立即出現(xiàn)，也有可能在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現(xiàn)。冷裂紋產(chǎn)生的主要原因為：1)在焊接熱循環(huán)的作用下，熱影響區(qū)生成了淬硬組織；2)焊縫中存在有過量的擴(kuò)散氫，且具有濃集的條件；3)接頭承受有較大的拘束應(yīng)力。防止產(chǎn)生冷裂紋的措施有：1)選用低氫型焊條，減少焊縫中擴(kuò)散氫的含量；2)嚴(yán)格遵守焊接

20、材料(焊條、焊劑)的保管、烘焙、使用制度，謹(jǐn)防受潮；3)仔細(xì)清理坡口邊緣的油污、水份和銹跡，減少氫的來源；4)根據(jù)材料等級、碳當(dāng)量、構(gòu)件厚度、施焊環(huán)境等，選擇合理的焊接工藝參數(shù)和線能量，如焊前預(yù)熱、焊后緩冷，采取多層多道焊接，控制一定的層間溫度等；5)緊急后熱處理，以去氫、消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織回火，改善接頭韌性；6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以減少焊接應(yīng)力。六、其他缺陷焊接中還常見到一些焊瘤、弧坑及焊縫外形尺寸和形狀上的缺陷。產(chǎn)生焊瘤的主要原因是運條不均，造成熔池溫度過高，液態(tài)金屬凝固緩慢下墜，因而在焊縫表面形成金屬瘤。立、仰焊時，采用過大的焊接電流和弧長，也有可能出現(xiàn)焊瘤。產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時間過短，或焊接突然中斷，或焊接薄板時電流過大等。焊縫表面存在焊瘤影響美觀，并易造成表面夾渣；弧坑常伴有裂紋和氣孔，嚴(yán)重削弱焊接強(qiáng)度。防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施嚴(yán)格控制熔池溫度，立、仰焊時，焊接電流應(yīng)比平焊小10-15%，使用堿性焊條時，應(yīng)采用短弧焊接，保持均勻運條。防止產(chǎn)生弧坑的