常见船舶焊接技术的缺陷

常见船舶焊接技术的缺陷、检验及其对策

摘要：对船舶焊接中气孔、夹渣、咬边、未焊透、裂纹、焊瘤等常见缺陷的特征现象进行描述，从焊接材料、焊接工艺等方面对其成因机理进行分析，在此基础上针对每种常见焊接缺陷的预防提出相应具体措施。

关键词船舶焊接缺陷焊缝质量检测前言

船舶焊接技术在船舶修造中占有重要地位，是一项技术性、专业性很强的系统工程。先进的造船、高效的焊接技术，可以提高船舶的建造效率，降低船舶建造成本，同时, 也是企业提高经济效益的有效途径。作为船舶工业的关键工艺——船舶焊接技术日新月异，先进焊接与切割设备层出不穷，船舶制造业焊接技术的迅速提升, 已成为推动我们造船总量快速增长的助推器。焊接是保证船舶的整体密性和强度的关键，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。如果焊接存在着缺陷，就有可能造成结构断裂、渗漏，甚至会引起船舶的沉没。根据对船舶脆断事故的调查表明，40%脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。在中国的乡镇船舶建造中，船舶的焊接质量问题尤为突出。在对船舶进行检验的过程中，对焊缝的检验尤为重要。因此，应及早发现缺陷，把焊接缺陷限制在一定范围内，以确保船舶的航行安全。据统计，船体焊接工时占船体建造总工时的30%~40%，焊接成本占船体建造总成本的30%~50%。焊接中接头金属不连续、不致密或连接不良等现象，称之为焊接缺陷，容易造成船舶渗漏、断裂，

甚至引发重大安全事故。因此，正确识别常见船舶焊接缺陷的特征与形成机理，及时发现并采取相应防范措施，对船舶修造、营运意义重大。

船舶焊接缺陷的种类很多，常见的焊接缺陷有由于化学冶金、凝固或固态相变过程中的产物造成的，如夹渣、气孔、裂纹等；有焊接过程中操作不当或者焊接参数不正确而造成的，如焊缝尺寸不足和外形缺陷、咬边、未焊透等。每种焊接缺陷的成因机理不同，特征不同，需要根据不同的缺陷采取相应的防范措施。

二、焊接缺陷及成因

气孔

气孔就是焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的空穴。形成气孔的气体主要分为两类：一是高温时溶于液体金属，凝固时溶解度突然下降的气体，如H2、N2等；二是熔池中化学冶金反应中形成而又不溶解于液体金属的气体，如CO、H2O 等。两种气体的来源和化学性质都不同，所以气泡的形成条件与气孔分布的特征也不一样。焊接时产生气孔的主要原因有这样几个方面：焊条或焊剂未按规定焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落；坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；保护气体污染、潮湿或流量不足；焊接电流过大，电压过高，电极伸长过长；焊接速度过快等。焊接中气孔的存在，是焊缝的有效面积减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝的紧密性。另外，气孔还将造成应力集中，降低焊缝的强度和韧性。夹渣焊接产生的冶金反应物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，

未能逸出，或者多道焊接时由于清渣不干净，残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。根据夹渣的形态，可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。造成夹渣的主要原因有：焊件表面焊接前清理不良(如油、锈等)，焊层间清理不彻底；焊条药皮受潮以及焊接材料选择不合适；焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；焊接电流太小，焊接速度过快等。另外，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。夹渣外形很不规则，大小相差悬殊，对接头性能影响比较大。此外，夹渣会降低焊接接头的塑性和韧性；夹渣的尖角处，造成应力集中。特别是对于淬火倾向较大的焊缝金属，容易在夹渣尖角处产生很大的内应力而形成焊接裂纹。

咬边

咬边是由于焊接时焊接参数选择不当或操作工艺不正确,当焊接金属没能填满母材焊趾或焊根的熔化凹槽时,使焊缝边缘留下的凹陷。过深的咬边，不仅减小母材的工作截面，而且会在咬边处造成应力集中。船体重要结构，对咬边深度均有严格限制，特别是关键构件不允许存在咬边。造成咬边的主要原因有：焊接电流过大；焊接速度过快或运条不稳，以致没能加上足够的填充金属；在角焊时,造成咬边的主要原因是运条角度不准或电焊电弧拉得太长等。咬边使母材金属接头的有效工作界面减少，从而在咬边处造成应力集中，减弱了焊接接头的强度，承载后有可能在咬边处产生裂纹，甚至引起结构的破坏。所以，

在重要的结构或受动载荷较强的结构中，（如，船体的重要结构和船用高压容器、管道等）一般是不允许咬边现象的存在，所以对咬边的缺陷，必须严格控制绝对杜绝咬边缺陷的发生。

图咬边

未焊透、未熔合

未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透，抑或是焊件边缘或者前一道焊层未能充分受热熔化,熔敷金属却已覆盖上了,造成熔敷金属未能很好和焊件边缘熔合在一起。未焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。未焊透产生的原因是焊接电流太小；运条速度太快；焊条角度不当或电弧发生偏吹；坡口角度或对口间隙太小；焊件散热太快；氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。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。产生未熔合的原因有：焊接线能量太低；电弧发生偏吹；坡口侧壁有锈垢和污物；焊层间清渣不彻底等。未焊透和未熔合不仅使焊接接头的机械性能降低，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后会引起裂纹。

图未焊透、未熔合

裂纹

焊接裂纹是船舶建造与使用过程中，焊接区产生各类裂缝的总称。它是在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏形成新界面而产生的缝隙。焊接裂缝是接头中最危险的一种缺陷，船体结构的破坏多从裂缝开始。根据其产生的温度不同，可分为热裂缝和冷裂缝。

5.1热裂缝

热裂缝是在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到高温区产生的焊接裂缝。产生热裂缝的主要原因：焊接熔池中存在有低熔点杂质。由于这部分杂质熔点低，结晶凝固最晚，而且凝固以后的塑性和强度又极低，因此当外界结构拘束应力足够大时，由于焊缝金属的凝固收缩以及不均匀的加热和冷却作用，熔池中的这部分低熔点杂质，或在凝固过程中就被拉开，或凝后不久被接开，造成晶间开裂。

5.2冷裂缝

冷裂缝一般是指焊接接头冷却到较低温度时所产生的裂缝。产生冷裂