《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方法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，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。
《现代化船舶的适用性》供你参考吧。这方面的论文很少，不行你自己再找一找吧。 地球的表面70%是蓝色的海洋，地球上的生物约有80%在海洋之中，海洋为人类的生存和发展提供了丰富的宝藏和无穷的资源。航海是人类认识、利用、开发海洋的基础和前提，现代化船舶自然应运而生。 在人类社会发展的进程中，欧洲国家率先从封建主义进入资本主义时代，各门类科学技术取得突飞猛进的发展。新的材料、机械、电气、电子、控制、铆焊等技术逐步应用于航海，形成了近代和现代航海科学技术。18世纪炼铁业的发展导致1787年制造出第一艘铁木船，1841年建造出第一艘铁质船。1858年出现了钢，1866年开始用钢造船。1769年双向蒸汽机研制成功，1783年制成蒸汽动力轮船。1876年内燃机研制成功，1903年则制成内燃机船。18世纪机械制造业发展与天文学结合，于1730年发明六分仪，1888年发现电磁波，1895年发明无线电报，尔后船舶采用无线电通信；1935年发明雷达，随即于1937年开始用于船舶探测目标、定位、导航与避碰；1957年发射第一颗人造地球卫星，1964年研制出卫星导航系统。航海科学技术的不断进步，使航海从技艺逐步发展成为科学技术，从帆船时代进入机动船时代，从地文航海和天文航海时代进入现代电子航海时代。目前，现代化船舶按其用途主要有如下种类： （一）干货船（Dry Cargo Ship） 根据所装货物及船舶结构、设备不同，可分为： 1．杂货船（General Cargo Ship） 定期航行于货运繁忙的航线，以装运零星杂货为主的船舶。这种船航行速度较快，船上配有足够的起吊设备，船舶构造中有多层甲板把船舱分隔成多层货柜，以适应装载不同货物的需要。 2．干散货船（Bulk Cargo Ship） 装载无包装的大宗货物的船舶。依所装货物的种类不同，又可分为粮谷船（Grain Ship）、煤船（Collier）和矿砂船（Ore Ship）。这种船大都为单甲板、大统舱。 二、冷藏船（Refrigerated Ship） 专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。船上设有冷藏系统，能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。 三、木材船（Timber ship） 专门用以装载木材或原木的船舶。这种船舱口大，舱内无梁柱及其它妨碍装卸的设备。船舱及甲板上均可装载木材。为防甲板上的木材被海浪冲出舷外，在船舷两侧一般设置不低于一米的舷墙和用于绑扎木材的立柱。。 四．集装箱船（Container Ship） 集装箱船可分为部分集装箱船、全集装箱船和可变换集装箱船三种。 （1）部分集装箱船（Partial container ship）。仅以船的中央部位作为集装箱的专用舱位，其他舱位仍装普通杂货。 （2）全集装箱船（Full Container Ship）。指专门用以装运集袋箱的船舶。它与一般杂货船不同，其货舱内有格栅式货架，装有垂直导轨，便于集装箱沿导轨放下，四角有格栅制约，可防倾倒。集装箱船的舱内可堆放三至九层集装箱，甲板上还可堆放多层。 （3）可变换集装箱船（Convertible Container Ship）。其货舱内装载集装箱的结构为可拆装式的。因此，它既可装运集装箱，必要时也可装运普通杂货。 集装箱船航速较快，大多数船舶本身没有起吊设备，需要依靠码头上的起吊设备进行装卸。这种集装箱船也称为吊上吊下船。 五、滚装船，又称滚上滚下船（Roll on/Roll off Ship） 滚装船主要用来运送汽车和集装箱。这种船一般在船侧或船的首、尾有开口斜坡连接码头，装卸货物时，或者是汽车，或者是集装箱（装在拖车上的）直接开进或开出船舱，其优点是不依赖码头上的装卸设备，装卸速度快，可加速船舶周转。 六、载驳船（Barge Carrier） 又称子母船。是指在大船上搭载驳船，驳船内装载货物的船舶。载驳船的主要优点是不受港口水深限制，不需要占用码头泊位，装卸货物均在锚地进行，装卸效率高。目前较常用的载驳船主要有“拉希”型（Lighter Aboard Ship，缩写为LASH）和“西比”型（Seabee）两种。 七、客船 又称邮轮，主要用于旅客运输，一般亦可承载少量货物。 八、特种船 用于原油、化工、天然气等特殊运输要求的船舶。 20世纪下半叶，伴随整个科学技术的迅猛发展，航海科学技术的进步日新月异，其重要标志为： 1) 船舶大型化 在20世纪60年代，1万载重吨的船就可称为“万吨巨轮”，目前最大的散货船为30多万载重吨，特大型的油轮已达50万载重吨（ULCC）。集装箱船近年来也越来越大，我国已有11000标准箱的集装箱船（中远亚洲号）投入营运，大型豪华客轮达到14万吨级。 2) 船舶专业化 长期以来海洋运输船舶主要是客船、普通货船和油船。二十一世纪的今天，集装箱船、滚装船（Roll-Roll）、液化气船（LNG、LPG）等专业化特种船舶迅速增多。 3) 船舶高速化 为了与高速公路、高速铁路运输竞争，近20年来，30节（1节为每小时航行1海里，1海里等于1.852公里）以上的小型高速气垫船、水翼船、水动力船、喷气推进船快速研制并大量投入使用。当前的集装箱船速度可达25-30节，大约比过去的普通货船快一倍。 4) 船舶自动化 20世纪70年代计算机在船上广泛应用，从船舶在机舱设置集中控制室到出现无人值班机舱和驾驶台对主机遥控遥测，船舶机舱自动化成为趋势。随着驾驶台的自动化仪器设备不断研发和应用，近10年来建造的新型船舶基本上都可称之为驾机合一的自动化船舶，其中一部分自动化程度高的船舶被称之为“高技术船舶”。 5) 导航定位电子化 当前，传统的陆标定位、天文定位方法已成为特殊情况下的补充手段，无线电导航定位方法经过了无线电测向仪（1921）、雷达（1935）、劳兰A（1943）、劳兰C（1958）、卫星导航系统（1964）、全球定位系统（1993）的发展历程，进入高精度卫星导航定位时代。全球定位系统(GPS)可在全球范围内全天候为海上、陆上、空中和空间用户提供连续的、高精度的三维定位、速度和时间信息，使船舶、飞机和汽车等运载工具的导航与定位发生了划时代的变革。 6) 避碰自动化 为在能见度不良情况下发现来船而进行避碰，船用雷达发挥很大作用。20世纪70年代研制出的自动雷达标绘装置（APPA）和雷达的结合被称之为自动避碰系统。该系统可自动采取和跟踪目标，自动显示来船的位置、航向、航速、相对运动和碰撞危险数据。20世纪末开发了船舶自动识别系统（AIS），可连续向其他船舶传送船舶自身数据并接收其他船舶的数据，有利于减少因船舶识别和避碰决策失误引起的船舶碰撞事故。 7) 海图电子化 传统的纸质印刷海图已不适应船舶自动化和航海智能化的发展要求，电子海图显示与信息系统在近十几年研发成功并不断完善。该系统不但能很好地提供纸质印刷海图的有用信息，而且取代了传统的手工海图作业，综合了GPS、APPA、AIS等各种现代化的导航设备所获得的信息，成为一种集成式的航海信息系统，被称为是航海领域的一场技术革命。 8) 航海资料数字化 航海所需的各种图书资料原都采用纸质印刷形式。随着计算机技术和互联网技术的发展，航海通告潮汐表、灯标表等出现了电子版和网络版，有利于航海图书资料内容的迅速更新，使用上也更加便捷。 9) 通信自动化 无线电报、无线电话、电传和传真在船上采用，比船舶采用手旗与灯光进行通信已是很大的进步。1957年第一颗人造卫星升空，拉开了卫星通信的序幕。1979年国际海事卫星组织（Inmarsat）宣告成立，1982年开始提供全球海事卫星通信服务，Inmarsat可以为海陆空提供电话、电传、传真、数据、国际互联网及多媒体通信业务。船舶使用了全球海上遇险与安全系统（GMDSS），使船与船、船与岸台全方位和全天候即时沟通信息。GMDSS还能提供紧急与安全通信业务和海上安全信息的播发，以及进行常规通信。GDMSS在船上的使用导致了驾驶与通信合一，传统的船舶报务员已被取消。 10) 航行记录自动化 为了在船舶发生海上事故后查明事故原因，从中吸取教训，采取针对性防范措施，俗称为船舶“黑匣子”的航行数据记录仪（Voyage Data Recorder，VDR）已在船舶普遍配置，有利于海上事故原因分析。 11、航海服务与支持系统 自从无线电报开始用于船岸之间的通信，船公司、岸基航海服务机构和管理部门就开始通过无线电通信影响、协助和控制船舶的航海活动，采用了无线电航行警告系统（Radio Navigational Warning） 、 船舶定线制（Ship Routing）、 船舶报告系统（Ship Report System） 、 船舶交通服务（Vessel Traffic Services）等支持并服务于船舶安全航行的保障系统，极大地提高了船舶的安全系数。 21世纪是海洋世纪，海洋已成为人类第二大生存和发展空间，世界各国未来的竞争将在海洋上展开，充分开发和综合利用海洋资源是世界各国进一步发展的必然要求。国际贸易和大宗货物运输以及未来维护国家权益和安全的领域将主要是海洋。在我们对现代化的船舶有了一定了解的基础上，笔者愿意在下一篇拙文中同您一起登上现代化的巨轮，感受一下船舶的具体工作。
