芻議船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接中的常見(jiàn)問(wèn)題與控制措施

葉中振

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)焊接是船舶制造的重要工序，也是保證船舶密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵所在。文章探討了在船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接中的常見(jiàn)問(wèn)題，然后針對(duì)每一個(gè)問(wèn)題分別提出了相關(guān)的控制措施。

【關(guān)鍵詞】船舶；鋼結(jié)構(gòu)；焊接；控制

引言

在船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接的過(guò)程中，時(shí)常會(huì)有很多病害，普遍的就有焊縫的外形尺寸與形狀不達(dá)標(biāo)、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(duì)船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接中所出現(xiàn)的種種問(wèn)題，分析總結(jié)，并提出了對(duì)應(yīng)的預(yù)防與控制措施，目的就是為了增強(qiáng)焊接的質(zhì)量，打好基礎(chǔ)。

1.鋼結(jié)構(gòu)焊接

1.1 鋼結(jié)構(gòu)焊接方法

焊接普遍應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的連接，是目前鋼結(jié)構(gòu)連接使用最主要的方法之一。目前鋼結(jié)構(gòu)鏈接使用最為主要的方法是焊連。同時(shí)在鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝等領(lǐng)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(dòng)焊、手工焊、半自動(dòng)與自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊等。

1.2 工藝要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)焊接的工藝要點(diǎn)有以下幾個(gè)方面，第一是要選好焊接方法、確定焊接參數(shù)和焊條、焊絲、焊劑的規(guī)格等。第二是焊接過(guò)程中要預(yù)熱和準(zhǔn)確定點(diǎn)焊接。第三是焊接順序合適，焊后處理等。

2.船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及其原因探討

2.1 焊接出現(xiàn)變形

2.1.1 側(cè)彎扭曲

在焊接的實(shí)踐當(dāng)中，很多因素都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)側(cè)彎，主要的原因包括：構(gòu)建組在進(jìn)行組裝的時(shí)候，對(duì)應(yīng)的平臺(tái)沒(méi)有布置好；或者是沒(méi)有均勻的設(shè)置加工構(gòu)件組裝之間的間隙；也有的是在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中，由于不清楚起吊點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，從而導(dǎo)致側(cè)彎。

扭曲在焊接變形里也是比較常見(jiàn)的一種，導(dǎo)致扭曲的主要原因包括：節(jié)點(diǎn)角的鋼拼接的不是十分嚴(yán)密，間隙也不夠平均；還有就是在對(duì)構(gòu)件進(jìn)行翻身加工的時(shí)候，沒(méi)有特別加固那些剛度較差的構(gòu)件，雖然有時(shí)候進(jìn)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(fā)生的變形

之所以會(huì)發(fā)生局部變形，要從以下幾個(gè)方面考慮。首先，構(gòu)件本身存在問(wèn)題，例如有些構(gòu)件的剛性過(guò)小，這樣十分容易發(fā)生收縮；其次，在加工操作的過(guò)程當(dāng)中，工作人員的操作水平也是不可忽視的；最后，在進(jìn)行應(yīng)力集中釋放的時(shí)候時(shí)布置不均勻以及沒(méi)有水平放置等等，這些都十分容易造成在焊接過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題。

2.2 焊縫缺陷

2.2.1 焊縫尺寸不合要求

導(dǎo)致焊縫尺寸不合格的原因包括：焊接電流過(guò)大或過(guò)??；運(yùn)條速度和角度不當(dāng)；構(gòu)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(shí)候，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而產(chǎn)生的空穴。形成氣孔的原因如下：不注意坡口邊緣的清潔問(wèn)題，有水漬、油污以及銹跡；不按照要求焙烘焊條或者焊劑，導(dǎo)致焊芯銹蝕以及藥皮變質(zhì)并剝落等。除此之外，低氫型焊條在進(jìn)行焊接的時(shí)候，電弧太長(zhǎng)而且焊接速度較快；還有在埋弧自動(dòng)焊的時(shí)候電壓過(guò)高等等，這些都極易導(dǎo)致在焊接的時(shí)候出現(xiàn)氣孔。

2.2.3 裂紋

出現(xiàn)裂紋不僅僅只因?yàn)楹笚l自身質(zhì)量有嚴(yán)重問(wèn)題，還因?yàn)闆](méi)有準(zhǔn)確設(shè)置定位點(diǎn)。因?yàn)槿绻跇?gòu)件上設(shè)置的定位點(diǎn)較少或者是在測(cè)量的時(shí)候，零件本身就有很大的誤差，這樣就會(huì)發(fā)生在組裝的時(shí)候組裝困難的情況。此外，就自身厚度很大的構(gòu)件而言，如果沒(méi)有預(yù)熱就進(jìn)行焊接的話，也是十分容易導(dǎo)致開裂的。

2.2.4 夾渣

夾渣指的是焊接過(guò)程當(dāng)中的冶金反應(yīng)的產(chǎn)物。夾渣形成的原因包括：焊層的形狀不規(guī)范、坡口角度的設(shè)計(jì)不合適。與此同時(shí)，在電流很小的狀態(tài)下，如果焊速太快，也極有可能導(dǎo)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(shí)候，產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生焊瘤主要還是因?yàn)椴僮鞑皇炀毝疫\(yùn)條方法不正確，此外還有一個(gè)重要原因，那就是焊縫的間隙過(guò)大。

2.2.6 未熔合

未熔合指的是母材之間有局部沒(méi)有融合的情況，導(dǎo)致未熔合發(fā)生的因素有：坡口設(shè)計(jì)不規(guī)范、間隙過(guò)小，焊絲的角度不對(duì)，電流過(guò)小而電弧過(guò)長(zhǎng)。

3.預(yù)防措施及處理方法

3.1 對(duì)于焊接變形的處理方法和預(yù)防措施研究

3.1.1 側(cè)彎扭曲的處理方法和預(yù)防措施分析

在焊接進(jìn)行之前，要通過(guò)掛線監(jiān)察平臺(tái)檢查水平性，同時(shí)保持構(gòu)件在運(yùn)輸與退房的過(guò)程當(dāng)中受力相當(dāng)，切忌側(cè)向產(chǎn)生大應(yīng)力?？刂婆で囊c(diǎn)就是在進(jìn)行下料之前，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要有放樣，然后根據(jù)放樣的尺寸進(jìn)行下料工作。

如果側(cè)彎已經(jīng)形成，可以在側(cè)面使用三角加熱的方法來(lái)矯正，有時(shí)也可用千斤頂做輔助。而扭曲已經(jīng)形成，可以采用火焰烘烤與千斤頂共同作用的方法進(jìn)行矯正。

3.1.2 局部變形的處理方法和預(yù)防措施

首先，在設(shè)計(jì)階段就要確保加工構(gòu)件的每個(gè)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(gòu)件，要逐步的矯正之后才可以進(jìn)行焊接組裝。而如果已經(jīng)出現(xiàn)了局部變形，輕微的直接使用火烤就行，情況較嚴(yán)重的需要火烤并輔之以千斤頂。

3.2 焊縫缺陷的預(yù)防措施及處理方法

3.2.1 焊縫尺寸不合要求的預(yù)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(jī)械加工；選擇正確的工藝參數(shù)；同時(shí)也要根據(jù)裝配間隙的變化隨時(shí)調(diào)整運(yùn)條的角度與速度。

3.2.2 裂紋的預(yù)防措施及處理方法

控制裂紋重點(diǎn)在材料的質(zhì)量，即要控制母材與焊接材料中的有害雜質(zhì)含量，尤其是硫、磷的含量，通常來(lái)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(xì)處理焊絲上的油污與水分等。

3.2.3 氣孔的預(yù)防措施及處理方法

在進(jìn)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(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行；選取適當(dāng)?shù)暮附与娏?，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(jìn)行重新焊接。

3.2.4 焊瘤的預(yù)防措施及處理方法

盡可能的使用短弧焊接，即弧長(zhǎng)小于等于焊條直徑；焊接電流要適當(dāng)，要注意適當(dāng)?shù)丶涌旌附拥乃俣龋跃S持熔池溫度穩(wěn)定；運(yùn)條角度要正確；熔池的大小要以各焊接部位為依據(jù)來(lái)嚴(yán)格控制。

3.2.5 弧坑的預(yù)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(fù)運(yùn)條幾次；埋弧自動(dòng)焊需要分成兩步來(lái)按“停止”按鈕。而有些弧坑已經(jīng)超出了規(guī)定范圍，要補(bǔ)焊補(bǔ)平。

3.2.6 咬邊的的預(yù)防措施及處理方法

對(duì)于咬邊而言，一定要嚴(yán)格按照焊接工藝的規(guī)程來(lái)進(jìn)行，選擇適宜的電流與焊接速度，選用恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)條方法與角度，電弧不宜過(guò)長(zhǎng)。同時(shí)，對(duì)于咬邊比較嚴(yán)重的焊縫要補(bǔ)焊。

3.2.7 夾渣的預(yù)防措施及處理方法

將坡口及焊層間的熔渣清理干凈；適當(dāng)加大焊接電流，必要時(shí)縮短電弧，增加電弧停留時(shí)間；根據(jù)熔化情況，調(diào)整焊條角度和運(yùn)條方法。對(duì)于夾渣嚴(yán)重的焊縫，可用氣弧刨刨掉重新施焊。

3.2.8 末熔透的的預(yù)防措施及處理方法

預(yù)防未熔透這一毛病最基本的方法就是使用較大的電流進(jìn)行焊接；在進(jìn)行角焊縫的時(shí)候，使用交流可以防止磁偏吹；坡口設(shè)計(jì)規(guī)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(xiàn)象的產(chǎn)生。

4.結(jié)束語(yǔ)

船舶質(zhì)量的關(guān)鍵就在于船舶鋼結(jié)構(gòu)的焊接，規(guī)范準(zhǔn)確的焊接也能為船舶的安全航行與作業(yè)提供堅(jiān)強(qiáng)后盾。因?yàn)橐坏┰诤附舆^(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)，那么整個(gè)船的質(zhì)量也很有可能就不達(dá)標(biāo)，在使用過(guò)程中就出現(xiàn)滲漏或者結(jié)構(gòu)斷裂等現(xiàn)象，情況嚴(yán)重就有可能導(dǎo)致船舶沉沒(méi)，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅，并帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)船舶脆斷事故的調(diào)查結(jié)果，40%脆斷事故的導(dǎo)火線都是焊縫小毛病。在船舶的制造過(guò)程中，船舶鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量問(wèn)題是重點(diǎn)考察對(duì)象。在對(duì)船舶進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)焊縫的檢驗(yàn)尤為重要。因此，要盡早發(fā)現(xiàn)這些病害問(wèn)題，找出病因，把焊接毛病控制在一定范圍內(nèi)，以確保船舶航行、作業(yè)的安全。

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