船舶焊接技术的应用与发展研究

２２ 咬 边 ＿
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 称 为 咬边 。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 。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
焊 接过 程 中或 焊 接完 成 后在 焊 接 区域 中出现 的金 属 局 部破 裂 的表 现称 为 焊缝 裂纹 。焊缝 金 属从 熔 化状 态 到冷 却 凝 固 的过程 经 过 热 膨胀 与 冷 收缩 变化 ，有较 大 的冷 收缩 应 力存 在 ，而且 显微 组 织 也 有从 高 温 到低 温 的相 变过 程 而产 生 组织 应 力 ，更 加上 母 材非 焊接 部位 处 于 冷 固态 状况 ，与焊 接部 位 存在 很 大 的温 差 ，从 而产 生 热 应 力 等 等 ，这 些应 力 的 共 同 作用 一旦 超 过 了 材 料 的 屈 服 极 限 ，材 料将 发 生 塑性 变形 ，超过 材 料 的强 度极 限 则导 致 开裂 。焊 接 裂纹 可 能发 生 在焊 缝金 属 内部 或 外部 ，或者 在 焊缝 附 近 的母 材 热影 响 区内 ，或 者位 于母 材 与 焊缝 交 界处 。裂 纹 的存 在 大 大降 低 了焊接 接 头 的强 度 ，并 且焊 缝 裂纹 的 尖端 也 成 为承 载后 的应力 集
燕蟊
中点 ，成 为 结构 断裂 的起 源 。
应 用 方 法论
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２５ 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 。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 问 充分 的熔 合 等是 产 生 未焊 透产 生 的原 因 。在 焊 件 与焊 缝金 属 或 焊缝 层 问有 局 部未 熔 透现 象 称 为未熔 合 。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 问 清 渣 不 彻底 等 是产 生 未熔 合 的原 因。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 。
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应 用 方 法 论
科 藉８ ２２ １ ０年 蟊 １第期
船舶焊接 技术的应用 与发展研究
罗连俊
（ 江西省宜春市地方海事局 ，江西宜春 ３ ６ ０ ） ３００ 籀 薹 随着 时代的发展 ，科 学技术的进步 ，焊接 工艺在船舶工业 中 着举足轻 重的作 用，造船焊接技 术是现代造船模式的 起
２４ 裂纹 ．
重 要 的 国 内船厂 积极 学 习 国外 先进 技术 ，引进 外 国飞 机 的子 装配 和 焊接 生产 线 ， 自动 焊接 单 面焊 双面 成型 的新技 术 ，同时 ， 使用 半 自动或全 自动 的平 面焊 接 的船 体分 段 的体 系结 构气 渐 渐保 护角 焊接 工艺 。Ｃ 电垂直 自动焊工 艺在 船上 台大折 叠 ，焊接 垂 Ｏ气 直 的煤层 已被 广泛使 用 ，可 以使可 达 １ ｍ ３ ｍ ５ｃ 一 ０ｃ 的稳 定接 缝牢 固 地焊 接在 一起 ，使焊 接效 率大大 提高 ，远远 性能超 过 旧的技术 。 １ 焊 接设 备逐 步机械 化 、 自动化 ． ４ 焊 接过 程 中 ，焊 接设 备更 换 的进 展迅 速 ，逐 步 淘汰 原 来 的旋 转 式直 流弧 焊机 ，ｃ 保护 焊机 可广 泛的应 用 ，这是一 个长 期 ０气体 的经济价 值 的新设备 。 目前 ，国 内各大船 厂 的应用Ｓ Ｒｃ ’ 保 Ｃ ０气体
关键 ，开发和推广 高效焊接技 术提 高造船质量和效率的重要途径 ，同时降低生产成本、缩短造船周期 ，整体上对促进 造船业
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的发展 具有重要 的意义。文章在 分析船舶焊接工艺应用现状 与问题的基础上 ，对焊接 工艺的未来发展前景作 了 望。 展 关键词 船舶焊接技术 ；焊接 工艺；节能环保 ；机械化； 自动化 中圈分类号 Ｕ６ １ 文献标识码 Ａ 文章编号 １７ — ６ 卜 （ １）９ 一 １Ｏ Ｏ ７ ６ ３ ９ ７ ２ ２ ２ Ｏ ８— ２ Ｏ Ｏ
随着 中国经济 的快速发 展 ，作 为现代工业 技术 的基础技术 的造 船焊 接技术是 评价造 船质量 的一个 重要指标 ，焊接 的工时 和成本在 船体建造中占整个船体建造工时和成本的３ ％至５ ％，焊接效率直 ０ ０ 接影 响到造 船周期 和船舶建 造成本 。因此 ，充分 认识到 的发展和 应 用 焊接技 术的应 用现状 ，深 刻分析 当前存在 的 主题 要 问题 ，并采 用 新 技术 ，加快 发展 的步伐是摆在世 人面前 的重要课题 。 １船舶焊接技术的应用现 状
缝 、角焊 缝 、搭接 焊缝 和塞 焊 。角 焊缝 类 型分 别 角 焊缝 的单 面 ， 双 面全 熔 透 角 焊 、缝 交错 断续 角 焊 、 接链 断 续 角 焊 、 缝挖 孔 焊 接 。焊缝 表 面 质量 检验 焊 接 质量 的 检验 应 首先 检查 的项 目， 即使 检验和批准后 ，其内部最终焊缝气密性试验的质量抽查。 ３３ 焊缝 内部 检验 质量 ． 焊缝 质量 检查 中发 现 的焊 接 规格 尺 寸和 表 面质 量 的 检查 和修 复缺 损 的完 成 ，并 重新 检 查 和批 准 。 内部 品质 的 焊接 ，可用 于测 试射线 ，超声波，渗透 ，磁粉探伤 ，或其它适当的方法。另外 ， 液压、气动 、煤油 （ 实际上渗透探伤试验 ）也可以被用作 内部的 焊 缝 质量检 查装 置 。
１３ 焊接 新工 艺得 到应用 与推广 ．
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 就是 气孑 。焊接 中存在 气 孔 ，会 降低 焊缝 的强度 ，破 坏焊 缝 的 Ｌ 密 封性 ，焊缝 的有 效 面 积减 小 。一 般在 两种 情 况下 生 成 并分 为两 类 ：一 是 在 高 温 下 溶 解 在 液 态 金 属 中 ，气体 的 突 然 下 降 的 溶解 度 ，如氢气 ，氮气等，二是溶解在液态金属的气体 ，如ｃ 等。主 ０ 要 是 因为 芯锈 蚀 或 药皮 变质 ，剥落 ；焊条 或 焊剂 未 烘烤 ；焊伞 边 缘 不 洁 ，存 在水 分 、油 脂 和铁 锈 ；保 护湿 气 体污 染 或交 通 ，焊 接 电流过 大 、电压太 高 、太长 电极 伸长 率 ；焊 接太 快 。
经 多 年发 展 的 动力 积蓄 ，船 舶 焊接 技术 在 国际 船舶 工 业结 构
护 焊 ，焊 接技 术 的改进 ，逆 变Ｃ 体保 护焊 应用 程序 的频率 逐 渐 Ｏ气
提 高 。 Ｃ 体保 护 焊机 的应 用 和 推广 ，可 以减少 焊 接 耗材 ，降 ０气 低 了焊工 的数 量 ，降低 成本 的焊接 工艺 ，提 高焊 接效 率 的焊 接 工 艺 的发 展 ，有 着 深远 的影响 。
２ 焊接 存在 的问题及缺陷
２１ 气 孔 ．
调整 的 浪潮 中抓 住 机遇 ，在 生 产技 术 的生 产数 量 ，生 产效 率 等方 面得 到 了很 大 的提 高 ，实 现 了跨越 式 发展 ，在 国际航 运业 中 占据 越来越重要 的位置 。船舶焊接工艺实现发展和进步，在造船业的 焊接工艺的应用水平 不断提高 ，焊接材料 ，焊接设备 和焊 接方 法 ，实 现了不 断更新 ，在 造船行 业 的发展起 着重要 的作 用 。 １１ 焊接 方法 实现不 断优化 ． 随着焊 接 工艺 以及焊 接设 备 和 焊接 材料 ，先 进 的开 发 ，焊 接 方法也 进行 了改 进 ，得 到 了优化 发展 。现在 被广 泛应用 的Ｃ ０气体 保 护角 焊缝 角焊 自动或 半 自动 的方 法 大大 提高 了 焊接 的效 率 ，促 进船 舶工业 的快 速发展 。 １２ 焊 接材 料更加 优质化 ＿ 船 舶焊 接工 艺 的逐 步推 进 ，更 接 近 国际化 的 发展 方 向 ，焊接 材 料也将 被更 新 。 当前 ，国 内造船 过程 中 ，主要使 用 的电极 ，Ｃ ， Ｏ 气 体保 护 焊 丝和埋 弧 焊 焊接 材料 的焊 接 材料 。其 中 ，当建造 的船 体 ，普通的手动重力焊接杆和高效铁粉电极 的电极。一般分为不 同的实 芯焊 丝和 药芯焊 丝Ｃ ． 体保 护 电弧焊接 制造 工艺 生产 的 目 ０气 的 ，一 般分 为普 通 药芯 焊丝 ，金属 芯药 芯 焊丝 气体 保 护焊 和垂 直 通量 芯 线 。金 属芯 药 芯焊 丝具 有 良好 的性 能 ，开 发和 利用 国际先 进船 厂 的竞 争 。此 外 ，埋 弧焊 焊 接材 料是 一 种 已经被 下 的青 睐 ， 造船业 ，焊接材料 ，它的工作环境，并确保在造船行业使用的焊 材 焊接 缝 隙 的质 量 比 。逐 步 优化 国 内焊接 材 料 的发展 正 在迅 速减 少 ，国 内各大 船 厂手 工焊 条 ，焊 接材 料 生产 和应 用 的不 断更 新 和 发 展 。双 丝埋 弧 自动 焊接 ，如 国 内焊 材 逐步 替代 进 口焊 材金 属 粉 芯药芯 焊丝本 地化 ，药 芯焊 丝用量稳 步增 长 ，继 续优 化其性 能 。
４ 船舶焊接 工艺 的发展展望
船舶焊接工艺随着信息技术的发展 ，仍呈现出较大的发展空 间 。焊 接工 艺更 加 趋 向机 械化 、 自动化 发展 方 向 ，并 注重 节 能 、
高 效 的发展模 式 。 １ 焊 接工艺 的机 械 化 、 自动 化发 展方 向焊 接工 艺机 械化 、 自 ） 动 化是 船舶 工业 的一 大发展 趋势 。 ２） 接材 料 的发展 将不 断促 进焊 接工 艺进 步 。到２ １年 时 ， 焊 ００ 我 国已经 成 为世 界 一流 的造船 大 国 ，但 不得 不 承认 ，在船 舶 制造 中 ，焊接 技 术水 平 相 比于 日本 和 韩 国等 国家 ，还存 在 着一 定 的差 距 ，焊接 材 料 的使 用上 ，还 明显 落后 于 这些 先 进 国家 。未 来 的发 展 中 ，应 努力 实 现焊接 材料 的现 代化 ，以推动焊 接工 艺 的发展 。 ３） 究机 械手 、机 器人 焊接 。科 学技 术 的飞速 发展 ，数 字化 研 信 息技 术 的 日新月 异 ，都将 对 船舶 焊接 工艺 产 生重 要影 响 。 在焊 接 工 艺未 来 的发 展 中 ，相 关技 术人 员 也 应充 分 意识 到 这一 点 ，并 大 胆进 行创新 ，尝试研 发更 高端 的 、具有 引领性 的焊 接工 艺 。
电弧拉 得太 长等 。 ２３ 夹 渣 ．
夹 渣或 夹杂 物 是 由 于炉 渣不 干净 ，在 焊缝 金 属 中 的残 余 物 。 炉 渣 将 焊 接 接 头 的 延 展 性 和 韧 性 的 降 低 ；尖 角 渣 ，导 致 应 力 集 中 ，特别 是 用于 淬火 倾 向较 大 的焊 接 金属 ，容易 产 生焊 接 裂纹 ， 在 所 说 的熔 渣风 口浪尖 上 形成 巨 大 的压力 。形成 的主要 原 因是 焊 件表 面 ，焊 接前 清 理不 良 （ 如油 ，锈 等 ），焊 料层 之 间 的清 理不 彻底 ，覆盖 潮湿 和 焊 接材 料选 择 不 当 ，电极 ；焊缝 边 缘有 氧 切 或 碳弧 气 刨残 留渣 ，焊 接 电流 过小 ，焊 接 速 度太 快 。另 外 ，使 用 酸 电极 时 ，由于 电流 太小或 所输 送 的物品 和不 当形成 糊剂 残余 物 。