关于船舶焊接问题毕业论文

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船舶焊接毕业论文船舶焊接毕业论文-谈船舶焊接中的常见缺陷的成因和防止措施摘 要：船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键。本文详细介绍了船舶焊接中几种常见的缺陷原因并提出防止措施。关键词：船舶焊接 缺陷 防止措施船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，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，甚至引起船舶沉没。据对船舶脆断事故调查表明，40%脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。在乡镇船舶造船中，船舶的焊接质量尤为突出。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，以确保航行安全。船舶焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。一、气孔气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、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份、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、夹渣夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生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，埋弧焊要注意防止焊偏。三、咬边焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。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，或到咬边深度有所限制。防止产生咬边的办法是：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，焊机轨道要平整。四、未焊透、未熔合焊接时，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是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，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非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，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。产生焊瘤的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，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。对焊缝缺陷进行修正时应注意：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；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，应重新修正，直至合格。焊补次数不得超过规定的返修次数。如果要其它的可以补充

中小型船舶船体结构的缺陷补偿

摘 要：扼要分析和阐述了中小型船舶船体结构在装配过程中的缺陷,对难于采取返修的典型缺陷,提出了可以采取补强的可行性方案。

关键词：船体结构；结构强度；缺陷；补偿

船舶下水之前，造船厂检验部门将对船体结构（包括线型）进行全面的测量以及完整性的验收，以便将可靠的数据及有关资料提供给船级社和验船机构备查审核。鉴于船体是一个复杂的结构体，尽管在各道工序中实施了严格的管理措施以及按照工艺规程操作，由于工作量大，结构复杂，局部处施工条件差，因此仍免不了还会存在一定数量的缺陷。在这种情况下，采取适当的补强乃是保证船体结构局部强度的一种有效手段。下面就以实例来探讨缺陷的补强方法。

1 分段或总段对接处肋距超差

按照船体建造精度要求，对于已完成的分段或总段对接大接缝，心须测量其间的肋骨间距，并规定了极限误差值。因为一旦超差，将在一定程度上影响船体强度。一般可在大接缝区域适当位置增加中间肋骨或在相邻两肋骨间增设数道纵桁予以补强，对于局部偏差的，可在局部增设纵桁，但纵桁两端必须作必要延伸，以防止产生应力集中。

2 船体外表变形超差

船体外板线型平顺与否是衡量一艘船舶船体建造质量的标志之一。根据船体建造精度要求，规定了在一个肋距内或在一米长度范围内外板的不平度误差。船体外板的变形超差，最常见于线型变化曲率较大的艏艉部及相邻分段对接的大接缝区域。当然应首先考虑尽量利用工装夹具及冷热加工等措施矫正外板超差处的不平度。对于不平顺面积较小的外板，可按图1所示补强，图中表示了分段接缝处外板的缺陷及补强办法，如采用扁钢补强，则扁钢尺寸可取比肋骨型号略小的型材进行补强。

对于相邻肋骨间不平顺面积较大的外板，在不平顺处采用纵横向十字交叉结构的型材补强，纵横向型材的两端应分别削斜过渡。

3 外板上肋骨腹板与理论平面超差

对于中小型船舶的艏艉段，一般在胎架上以甲板为基准面采用反造法进行建造。这样在吊装肋骨框架定位时，如若肋骨框架稍有扭曲或定位时未与甲板上的中心线相垂直，这样就会造成肋骨腹板与外板连接后所形成的角度不符要求，焊后就称为肋骨腹板变形，对于由此形成的缺陷，由于结构空间狭窄，特别是在焊后很难矫正。所以选用肘板进行补强就显得既方便又实际。

4 船体结构节点构件连接尺寸超差

船体是一个复杂的结构体，船体内部构架密集，各种型式的构件纵横相交，形成了所谓结构节点。例如纵骨与肋板相交、龙骨与舱壁相交、横梁与纵桁相交等等。这些相交的结构节点，若在施工中因技术不熟练或稍有疏忽大意，就会造成节点处相交构件连接尺寸间隙过大，致使无法施焊，直接影响结构的刚度和强度。

A 横梁与肋骨相交处间隙过大

如图2所示，横梁与肋骨间间隙安装后为30mm。对于中小型船舶，船体建造精度要求中间间隙应在10~20mm之间，最大不得超过20mm。针对上述缺陷，可以考虑用割换一段肋骨来处理。但由于肋骨与舷侧板焊接已结束，动用割炬切割会使该区域舷侧板因受热而产生局部变形，同时由于肋骨多了一条对接缝，将影响肋骨本身的强度。故可考虑图2中适当加大肘板尺寸的办法予以补强,使肘板与肋骨相交的焊缝长度能满足原有焊缝长度的要求。

B 纵骨穿过构件处割空超差

对于中小型船舶，纵骨架式结构的底部和甲板，当纵骨穿过实肋板或横梁时，规范要求该节点处的纵骨腹板与实肋板或横梁应进行焊接。但往往因装配时划线有误，使切割后间隙过大，难于施焊，如图3a所示，为了弥补该缺陷，一般可采用与实肋板或横梁等厚度的补板予以补强，见图3b所示。补板尺寸可据该处纵骨大小而定。

C 龙骨与横舱壁相交处间隙过大

龙骨包括中内龙骨与旁内龙骨。龙骨与横舱壁均属主船体的主要结构，它们对一艘船舶的纵横向强度起着重要的作用，特别是中内龙骨，是纵向连续构件。在中内龙骨与横舱壁相交的节点处，由于偶然操作不慎在装配时将中内龙骨多割了一部分，使该处腹板及面板与横舱壁无法施焊，见图4a所示，此时，如果因此而将一段连续的中内龙骨割换，则不论对重新装焊还是在外观乃至质量上都将留有不足，如果该处多割的间隙不超过12~15mm，则采用加装垫板的方式进行补强就显得既方便又可行。见图4b所示，垫板厚度可比间隙小3~5mm，其尺寸视该处中内龙骨尺度具体选用。如若多割的间隙较大，那么就不能随意增加垫板厚度，否则该节点将形成为“硬点”。此时应考虑采用割换或其它工艺措施来消除其缺陷。

D 上层建筑扶强材根部与甲板间空隙过大

中小型船舶的上层建筑结构，一般在胎架上制成整体分段后，再在主甲板上进行定位吊装。施工中常见围壁上的扶强材根部与甲板间隙过大，见图5a所示，此时，可在扶强材根部与甲板间加装肘板来补强，见图5b所示。

以上列举的几例，是中小型船舶船体装配中比较典型的常见缺陷。当然，缺陷的形成也有工序间联系不够、管理不善、未遵循工艺要求，有时也有违章作业等原因所致。对船体建造中的各种缺陷必须针对具体问题作具体分析，对不同船型、不同结构型式的船舶提出不同的方案，决不能一概而论。同时在实际工作当中，要多积累经验，改进造船工艺，不断提高船舶的建造质量。

参考文献

[1]船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社.1998，（12）.

[2]华乃导主编.船体修造与工艺[M].大连：大连海事大学出版社，2000，（

-4现代焊接2007年第11期总第59期he present situation for the application of the shipping welding technologyT1焊接技术对船舶建造重要性2我国船舶焊接技术的起步与发展焊接工作量占船体建造总工作量30%~40%，焊接成本占船体建造成本的30%~50%。同时，焊接技术能扩大造船总量、缩短造船周期、稳定焊接质量、提高经济效益、减轻劳动强度等。造船焊接技术起步于50年代手工电弧焊；50年代中期引进埋弧自动、半自动焊；50年代末期~70年代末，试验半自动CO焊、重力焊、下行焊、衬垫单面焊获得成功；80年代初，船总大力发展高效焊技术，成立高效焊接技术指导组，推广应用各种高效焊2江南造船（集团）有限公司焊接研究所所长倪慧锋船舶焊接技术应用现状高效化率表1船总船厂高效化率统计表年份002001200220032004CO气体保护焊埋弧自动焊船总船厂高效化率变化趋势接工艺。船舶焊接具有工件庞大、形状复杂、施工环境差等特点。主要有以下三种焊接方法：①埋弧自动焊：普通单、双丝埋弧焊、FCB法、RF法、FAB法；②CO气体保护焊：常规CO半自动焊、双丝自动焊（MAG）、自动角焊、CO气保护单面焊、CO气电垂直自动焊；③手工焊条焊：铁粉焊条焊、下行焊条焊、深熔焊条焊、重力焊、普通焊条焊。船总船厂高效化率统计表如表1所示。铜衬垫单面埋弧自动焊（FCB）原理：焊缝反面采用铜衬垫支撑,其上铺设衬垫焊剂，利用通气软管将铜垫板压紧在坡口背面，正面焊接，反面同时成形。应用：主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板、隔板等的拼板对接焊。特点：双丝、三丝（多丝）焊，熔敷效率高；单面焊实现焊缝反面成形，节省工时；装配定位焊缝可在坡口内实施；坡口形状、焊接条件的波3我国船舶焊接三大主要方法2 22 2动允许范围广；长焊缝焊接需要大型门架结构支持；易产生热裂纹，特别是厚板终端裂纹。热固型焊剂衬垫单适用拼板平对接单面焊；反面成形依靠焊剂衬垫；可实现大线能量焊接表2 FCB、RF工艺比较不同点相同点FCB法错边、板厚差适应性低需要足够大且均匀压紧力反面必须采用铜衬垫支撑RF法错边、板厚差适应性强可依靠板列自重无需铜衬垫面埋弧焊（RF法）原理：一种单面自动埋弧焊方法,可以得到均匀的背面焊道。焊接只在正面一侧进行，背面是含有热硬化性树脂的衬垫焊剂，它的下部是装有底层焊剂的焊剂袋，再下部是通气软管,它们都被放置在衬垫外壳之内，依靠密封的通气软管将焊剂压紧在坡口背面。FCB、RF工艺比较如表2所示。焊剂石棉衬垫单面埋弧焊（FAB）原理：利用柔性衬垫材料装在坡口背面一侧，并用铝板和磁性压紧装置将其固定的单面埋弧焊。特点：具有良好柔性，对较大接头错边、变形、不等厚接头有好的适应性，使用操作灵活、方便。应用：平板及背面侧有曲率的对接焊，如弯曲外壳板、甲板、底板。适用于船体分段中合拢、船台（船坞）大合拢。 T排制作自动角焊。无需装配焊接；焊接速度快；焊接变形小。船体纵骨自动角焊。双丝双电弧；平直分段纵骨焊接；同时焊接4纵骨8条缝。简易CO自动角焊。专用自动焊2现代焊接2007年第11期总第59期X-5Analects第21届中国焊接博览会论文精选接小车，轻便、灵活、易携永久磁铁、导向机构，避免脱离焊接线，适用于长直焊缝，立角焊具有摆动功能，可以调整摆动速度、摆动幅度、中心位置与左右停留时间，焊缝两端需要补焊。 CO垂直气电自动焊原理：焊接时采用CO专用药芯焊丝，焊缝正面通过水冷铜滑块强制成形，反面借助于衬垫也同时成形的一种高效焊接方法。特点与应用：高熔敷效率，生产效率比手工焊提高5~7倍；焊丝伸出长度控制在恒定值，适应变化的焊接条件；单道焊可焊接最大板厚32mm；坡口间隙必须严格控制；用于船台（船坞）大合拢垂直对接缝，如船体外侧壳板、隔板。双丝MAG焊。双电极双摆动CO气体保护单面焊双面成形，无间隙装配，可在坡口内侧定位焊，坡口背面敷粘贴型陶瓷衬垫，送丝机和丝盘与焊机一体化，可进行长拼缝连续焊，22mm板厚拼接可一次焊接完成，焊接效率是普通CO焊的8倍，适用大合拢主甲板、内底板对接，中合拢平板对接。普通CO气保护单面焊。船厂应用最广泛的焊接工艺，设备投资少，高效且工艺实施方便，打底焊第一道焊接是关键，可在平、立、横多个位置施焊。焊条高效化。重力焊：平直角焊缝，一人可同时操作多台；铁粉焊条：药皮中加入铁粉，提高熔敷效率；下行焊条：改变药皮渣系，提高电弧吹力、熔渣凝固点温度；深熔焊条：可焊透板厚12mm以下对接焊缝。搅拌摩擦焊（FSW）1991年，由英国焊接研究所（TheWelding Institute-TWI）发明。焊接过程属于固相焊接，核心技术是搅拌头,焊接工艺参数包括搅拌头旋转速度、焊接速度、倾斜角度、焊接压力。高质量焊接接头，无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，焊接变形小，无需焊接材料,焊前工件表面清理要求低，焊接过程中无飞溅、烟尘、噪音等环境污染。适用制造大型船舶铝合金结构件，挪威、日本、澳大利亚等国的船舶制造公司生产预成形结构件（一般为板材或挤压型材），使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的预成型结构件的装配。单道焊接铝合金厚度达100mm，双道焊接达180mm。激光复合焊（Laser-Hybrid）激光+常规MIG或MAG焊，与单纯激光焊比较有许多优点：可有效利用激光能量，电弧先将母材熔化，提高激光吸收率。增加熔深，利用激光束作用于电弧形成的熔池底部，进一步提高焊接熔深。稳定电弧，激光使气体电离产生等离子体，有助于电弧稳定。降低焊缝装配精度，装配间隙由增大至1mm。船舶建造的激光焊大部分采用大功率CO激光器，主要用于大型豪华邮轮、高速滚装/客滚船、军用舰艇等高附加值的军民用舰船薄板及合金材料焊接，可以保证船体结构轻盈，焊缝性能好，表面成形美观，构件不变形。应用船厂：德国Meyer（玛亚）船厂、Blohm+Voss（博隆·福斯）船厂、丹麦Odense（欧登塞）船厂、德国Kv-aerner Warnow（克瓦尔纳·瓦诺）船厂。焊接机器人计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的完美结合，适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产以及狭窄舱室短焊缝全位置焊接。有固定机械臂式焊接机器人、可移动便携式离线编程焊接机器人。上世纪90年代初，日本船厂已开始使用焊接机器人,随后又研制出自动切割机器人。2003年，韩国现代重工研发出5种获得国际认证的焊接机器人，用于造船焊接。具有焊接重现性好，环境适应性强、智能化程度高的优点。船舶行业发展需求。造船总量不断上升，2015年预计可突破3000万吨；船舶大型化，船型多样化；进一步提高船舶市场国际竞争力。船舶焊接技术发展方向。CO气保护焊自动化程度不断提高，应用范围扩大；手工焊条焊应用逐步减少，焊接机器人（智能化焊接系统）尝试应用；焊接设备趋向低能耗，高负载持续率，数字化。船舶焊接中存在的问题。造船模式相对落后；大型焊接系统国产化率低；高性能焊接材料依赖进口；国产船用钢板大线能量焊接适应性；焊接技术人员流失严重，工艺开发能力不足；生产组织管理不够完善；工艺研究成果转化为生产应用比率不高。22222224国外船舶焊接先进技术5国内船舶行业焊接技术发展趋势