船舶建造焊接质量与检验控制

摘 要：船舶主体结构安全主要取决于焊接质量与检验,及早发现焊接缺陷,客观评价焊接接头的质量,对于确保船舶安全航行和作业具有重要意义.本文以船舶建造焊接质量与检验为研究对象,分析了焊接接头常见的缺陷及控制措施,希望为确保船舶航行安全提供科学参考.

关 键 词：船舶焊接质量检验

船舶主要结构抵御自然灾害的能力和焊接质量的高低密不可分,当主体结构焊接质量较低时,船体结构将面临损坏的危险,严重时船舶也无法安全使用.因此只有提高焊接技术,不断消除焊接隐患,才能确保船舶的安全远行,才能提高船舶的使用寿命.同时对焊接接头进行必要的检验,也是减少废品的产生,及时发现缺陷和找到缺陷产生的原因的重要举措,有利于从各方面采取措施防止缺陷的产生.

1.焊接接头质量及其检验的意义

焊前检验是防止缺陷和产生废品的重要措施之一,必须引起足够重视.焊前检验内容包括技术文件（图纸、装焊工艺规程等）、母材、焊接材料（焊条、焊丝、焊剂和保护气体）、焊接设备、装焊工夹具、焊接坡口和边缘清理程度等.焊接主要焊缝（如船台装配接缝）的焊工,需经过一定规则的考试,合格者方才准许焊接.

焊接过程中检验是从焊接工作开始至焊接工作结束期间内的检验,主要检查焊接过程中使用的装焊工夹具、焊接工艺规程和焊接工艺参数执行情况、以及部件与分段装配质量、焊缝尺寸等.

成品检验是最后一个检验阶段,即在船体建造完毕,对焊接质量进行全面鉴定.

2.焊接接头的常见缺陷

2.1焊缝尺寸不符合要求

焊缝外表尺寸不符合要求主要表现在：外表高低不平、成形粗劣、焊缝尺寸不符合要求.主要是由于焊接电流过大或过小、运条角度不当、焊件坡口角度不对等原因造成的.具体缺陷如图1所示.常用的改善措施是加强焊条与母材的角度,实现焊缝成形均匀.

2.2咬边

在沿着焊趾的母材部位,由于焊接参数选择不当,或者操作工艺不正确,烧熔形成的凹陷或沟槽称为咬边,如2所示.咬边减弱了母材的有效面积,减弱焊接接头强度,并且更严重是造成应力集中,承受动载荷或交变载荷的结构,容易在咬边处产生裂纹,导致结构破坏.

2.3焊瘤

焊瘤主要是由于船舶焊接过程中,熔化的金属液体流淌到焊缝以外的材料上,常常出现在焊缝表面或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面.产生的原因大多是操作不熟练,运条不均或是焊接电流和弧长过高.焊瘤的出现不仅影响到船舶的美观度,而且容易导致船舶裂缝的产生.其应对措施主要有：提高操作熟练度,严格控制熔池温度,保持均匀运条等.此外还要注意,在立、仰焊时,焊接电流应小于平焊电流的10%左右.

2.4未焊透与未熔合

熔焊时,接头根部未完全熔透的现象叫未焊透,如图3（a）所示.焊道与母材之间或焊道与焊道之间,未能完全熔化结合的部分称为未熔合,如图3（b）所示.未焊透与未熔合都降低接头的力学性能.与夹渣相似,它也容易引起裂纹.

3.船舶焊接质量检验控制方法3.1射线探伤

3.1.1射线的性质

就本质而言,射线与无线电波和可见光一样,也是一种电磁波,但波长更短些.射线具有以下一些性质：①可以直线传播；②能穿透各种物质,如金属、木材、水泥等,但透过后能量要衰减；③具有光化作用,使照相软片感光；④能使某些物质产生光电效应,如使钨酸钙,硫化锌等放出荧光；⑤有反射,折射和干涉现象；⑥能使气体电离；⑦能产生生物效应,具有伤害和杀死细胞作用.

人们利用射线的这些性质,研究成多种射线检验方法,如电离法、荧光屏观察法、照相法和工业电视法.目前造船工业中广泛使用的是X射线照相法.

3.1.2射线照相法

图4所示为用X射线透照对接接头的情况.产生X射线的装置是X光管,焊件放在正对X光管窗口的下方适当距离处,在焊件下面放置装于特制暗盒内的照相软片.X射线透照焊件以后,再经暗室处理,便可在X射线底片上看到焊缝的轮廓.由于焊缝有余高而比母材厚,所以通过焊缝的射线强度比通过母材的射线强度弱,对软片感光作用差,因而在底片上看到的焊缝较母材亮.裂纹、气孔、夹渣及未焊透等缺陷阻碍X射线穿透的能力比焊缝金属弱,透过的X射线强度大,对软片作用强,于是在明亮的焊缝上呈现出黑色缺陷的形状.

3.2超声探伤

超声探伤的优点是：灵敏度高、设备轻巧、使用灵活方便、探测速度快、效率高、成本低、对人体无害,所以应用比X射线探伤还要广泛.

超声波和声波一样,是弹性介质中的一种机械振动,两者所不同的地方在于,超声波的振动频率高于人的听觉范围,在20kHz以上；同时还具有下述一些性质：①可以在任何介质中进行传播,②在传播中具有良好的方向性；③在两种介质的界面处发生反射和折射.因而超声波在金属材料和焊接质量检验中获得了广泛的应用.

在用超声波检验之前,应将焊缝两侧母材表面的飞溅、熔渣、污物除掉并磨平,还要涂上耦合剂（如机油、变压器油或水玻璃）,以利于超声波传入焊件.

焊缝中有无缺陷、缺陷的种类、大小、数量和存在位置等全根据荧光屏上的脉冲来判断,而不象X射线照相法那样根据底片作判断,即缺乏直观性,因此要求检验人员具有丰富的实践经验.

尽管超声波探伤具有效率高、成本低的优势,但船舶厂应综合射线照相与超声探伤技术各自的优势,以达到对船体板焊缝的完全检验.如：可以运用超声探伤技术对焊缝缺陷部位进行检测,再利用射线照相来确定缺陷的性质,这样既可以实现对焊缝缺陷准确定位,科学应对,又可以保障检验效率,降低船舶检修成本.

4.结语

良好的船舶建造质量是既是稳定我国船舶建造大国地位的基础,又是确保船舶安全航行与作业最要条件.通过以往经验,40%左右的船舶事故都是由于焊接质量问题引起的,其中焊缝质量缺陷尤为突出.因此随着科技的进步,一方面船舶行业应学习先进的焊接和检验技术,另一方面还要对焊接接头质量有科学客观的评价,只有这样才能确保焊接质量,才能真正解决焊接缺陷对船舶带来的损害,才能保障船舶航行及作业安全.