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船舶焊接中常见缺陷及解决方法


船舶焊接的缺陷及解决方法
船舶焊接质量是保证船舶的整体密闭性和强度、安全航行、生产 效率的决定因素。 焊接存在缺陷, 就有可能导致船毁人亡灾难的事故, 甚至会引起船舶的沉没。 焊接缺陷类别较多,分为外部缺陷和内部缺陷。常见的缺陷有气 孔、夹渣、焊接裂纹、未咬透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合 要求、咬边、焊瘤、弧坑等等。通过学习,在多年的生产实践中,总 结经验和体会如

下。 一、 气孔 焊接是熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴叫气孔。 产生主要原因有:坡口边缘不清洁,有水分、油污和锈迹;焊条 或焊剂未按规定进行焙烘,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外,低 氢型焊条焊接时, 电弧过长, 焊接速度过快; 埋弧自动焊电压过高等, 都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在,使焊缝的有效截面减 小,过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。 预防产生气孔的办法是:选择合适的焊接电流和焊接速度,认真 清理坡口边缘水分、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接 材料。不使用变质焊条,当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时, 应严格控制使用范围。埋弧焊时,应选用合适的焊接工艺参数,特别 是薄板自动焊,焊接速度应尽可能小些。 二、 夹渣 残留在焊缝中的熔渣叫夹渣。 夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。

夹渣的原因主要是:焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣;坡口角 度或焊接电流太小,或焊接速度过快。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。进行埋弧焊封底时,焊丝偏离焊缝中心,也 易形成夹渣。 防止产生夹渣的措施是: 正确选取坡口尺寸, 认真清理坡口边缘, 选用合适的焊接电流和焊接速度,运条摆动要适当。多层焊时,应仔 细观察坡口两侧熔化情况,每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应 彻底清除,使用埋弧焊时还要注意防止焊偏。 三、 咬边 焊缝边缘留下的凹陷即为咬边。 产生咬边的原因是由于焊接电流过大、焊条条速度快、电弧拉得 长或焊条角度不对等。 埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因, 都会造成焊件被熔化去一定深度, 而填充金属又未能及时填满而造成 咬边。 咬边减小了母材接头的工作截面, 从而在咬边处造成应力集中, 故在重要的结构或受动载荷结构中,一般是不允许咬边存在的。 防止产生咬边的具体办法是:选择合适的焊接电流和运条手法, 随时注意控制焊条角度和电弧长度;埋弧焊工艺参数要合适,特别要 注意焊接速度不宜过高,焊机轨道要保持平整。 未焊透、 四、 未焊透、未熔合 焊接过程中焊条接头根部未完全熔透的现象,称为未焊透;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。未焊透或

未熔合是一种比较严重的缺陷,由于未焊透或未熔合,焊缝会出现间 断或突变,焊缝强度大大降低,甚至引起裂纹。因此,在船体的重要 结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。未焊透和未熔合的产 生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、 电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没 有清除干净, 或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条 手法不当,电弧偏在坡口一边等原因,都会造成边缘不熔合。 防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸, 合理选用焊接 电流和速度,即合理的焊接工艺参数;坡口表面氧化皮和油污要清除 干净;封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔 合情况。 五、 焊接裂纹 焊接裂纹是一种危害极大的缺陷。 结构的破坏多是从裂纹处开始 的,在焊接过程中要坚决措施防止出现裂纹,在焊接后要采用各种方 法检查有无裂纹。一经发现裂纹,应彻底清除,然后给予修补。 焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程 中产生的裂纹称为热裂纹,其特征是焊后立即可见,且多发生在焊缝 中心,沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面,呈现氧化 色彩,裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔 点杂质(如 FeS 等)。由于这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,凝固后的 塑性和强度又极低。因此,在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的 凝固收缩作用下,熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开,或在

凝固后不久被拉开,造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多 时,也易产生热裂纹。 防止产生热裂纹的措施是:一要严格控制焊接工艺参数,减慢冷 却速度,适当提高焊缝形状系数,尽可能采用小电流多层多道焊,以 避免焊缝中心产生裂纹;二是认真执行工艺规程,选取合理的焊接程 序,以减小焊接应力。 焊缝金属在冷却过程或冷却以后, 在母材或母材与焊缝交界的熔 合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现,也 有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。 冷裂纹产生的主要原因为: 1)在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织; 2)焊缝中存在有过量的扩散氢,且具有浓集的条件; 3)接头承受有较大的拘束应力。 防止产生冷裂纹的措施有: 1)选用低氢型焊条,减少焊缝中扩散氢的含量; 2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度,谨 防受潮; 3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹,减少氢的来源; 4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等,选择合理的 焊接工艺参数和线能量, 如焊前预热、 焊后缓冷, 采取多层多道焊接, 控制一定的层间温度等; 5)紧急后热处理,以去氢、消除内应力和淬硬组织回火,改善接

头韧性; 6)采用合理的施焊程序,采用分段退焊法等,以减少焊接应力。 六、其他缺陷 焊接生产中还常见到一些焊瘤、 弧坑及焊缝外形尺寸和形状上的 缺陷。 主要原因是运条不均,造成熔池温度过高,液态金属凝固缓慢下 坠,因而在焊缝表面形成金属瘤。立、仰焊时,采用过大的焊接电流 和弧长,也有可能出现焊瘤。产生弧坑的原因是熄弧时间过短,或焊 接突然中断, 或焊接薄板时电流过大等。 焊缝表面存在焊瘤影响美观, 并易造成表面夹渣;弧坑常伴有裂纹和气孔,严重削弱焊接强度。防 止产生焊瘤的主要措施严格控制熔池温度,立、仰焊时,焊接电流应 比平焊小 10-15%,使用碱性焊条时,应采用短弧焊接,保持均匀运 条。防止产生弧坑的主要措施是在手工焊收弧时,焊条应作短时间停 留或作几次环形运条。 有些缺陷的存在对船舶安全航行是非常危险的, 因此一旦发现缺陷要及时进行修正。对于气孔的修正,特别是对于内 部气孔,确认部位后,应用风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷,并使 其形成相应坡口,然后再进行焊补;对于夹渣、未焊透、未熔合的缺 陷,也是要先用同样的方法清除缺陷,然后按规定进行焊补。对于裂 纹,应先仔细检查裂纹的始、末端和裂纹的深度,然后再清除缺陷。 用风铲消除裂纹缺陷时,应先在裂纹两端钻止裂孔,防止裂纹延长。 钻孔时采用 8~12mm 钻头,深度应大于裂纹深度 2~3mm。用碳弧 气刨消除裂纹时,应先从裂纹两端进行刨削,直至裂纹消除,然后进

行整段裂纹的刨除。无论采用何种方法消除裂纹缺陷,都应使其形成 相应坡口,按规定进行焊补。 对焊缝缺陷进行补焊时注意一下几点: 1)缺陷补焊时,宜采用小电流、不摆动、多层多道焊,禁止用过 大的电流补焊; 2)对刚性大的结构进行补焊时,除第一层和最后一层焊道外,均 可在焊后热状态下进行锤击。每层焊道的起弧和收弧应尽量错开; 3)对要求预热的材质,对工作环境气温低于 0℃时,应采取相应 的预热措施; 4)对要求进行热处理的焊件,应在热处理前进行缺陷修正; 5) 对 D 级、E 级钢和高强度结构钢焊缝缺陷,用手工电弧焊焊 补时,应采用控制线能量施焊法。每一缺陷应一次焊补完成,不允许 中途停顿。预热温度和层间温度,均应保持在 60℃以上。 6)焊缝缺陷的消除的焊补,不允许在带压和背水情况下进行;必 须泄压和放水,保证安全生产。 7)修正过的焊缝,应按原焊缝的探伤要求重新检查,若再次发现 超过允许限值的缺陷,再次按工艺要求补焊,直至合格。焊补次数不 得超过工艺要求的返修次数。 以上是本人在多年的一线工作实践中所 积累的一点体会。有不足之处请指正

大连造船厂 2010-8-2

王振平


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