船舶焊接质量影响要素分析

船舶焊接质量影响要素分析

于雷

身份证号码：430821198707118216

摘要：随着现代船舶向大型化、高附加值的方向发展，对船舶的性能和结构要求越来越高。船舶焊接质量对提高船舶的耐蚀性、耐压耐波、耐低温性能，保证船舶正常营运等都有重要的意义。但由于船体结构复杂，焊接过程中产生的焊接缺陷会影响船舶的结构和性能。本文通过对影响船体焊接质量因素进行分析，找出了关键因素，为控制船体焊接质量提供了依据。

关键词：船舶；焊接质量；影响要素

引言

焊接是船舶制造中最常用的加工方法之一，在造船企业中，焊接是一个极其重要的生产工序，焊接质量直接关系到船体建造的质量。在船舶焊接过程中，必须坚持“预防为主，预防相结合”的原则。在造船过程中，除要正确掌握好焊接工艺参数外，还应根据不同的船舶类型和结构形式进行有效的质量控制。其目的是在保证焊接质量的同时，缩短船舶建造周期，降低生产成本。

一、焊材选择

焊接材料的选择是焊接质量的重要环节。焊材的质量对焊接接头的力学性能、微观组织结构和力学性能有直接的影响，而且还对焊接接头的疲劳强度产生影响。因此，焊材的选择是船舶焊接质量控制的关键因素之一。常用的焊材有手工电弧焊焊丝、埋弧焊焊丝和气焊丝气割焊条等，其型号、规格等参数需满足船体结构设计要求。根据船体结构形式、根据结构特征及焊接技术，选用合适的焊材。通过选择合适的工艺及参数，可获得良好的焊缝形状，力学性能达到设计要求，同时减少了焊接应力，提高了焊接接头的抗疲劳性能，保证船体结构的正常使用。

一般情况下，船体结构多为厚板结构，母材厚度大，且板厚相差悬殊；当薄板采用手工电弧焊时，要保证焊缝成形美观、无气孔、夹渣和咬边等缺陷。当采用气焊丝气割时，由于焊缝金属较薄，电弧产生的高温金属飞散严重。因此在选择焊接材料时应根据实际情况选择合适的焊材。对于板厚大于等于6mm的结构焊条、手工电弧焊焊丝、气焊丝气割焊条等焊材应尽量选用性能较好的焊条和焊丝。

二、焊接工艺参数选择

在此基础上，提出了一种新的焊接方法。正确选取焊接参数是改善焊接质量的有效途径、减少缺陷、保证焊接质量都具有重要意义。选择焊接工艺参数时要根据母材类型、厚度、接头形式以及坡口形式等因素综合考虑。根据母材类型的不同，对同一种焊缝材料，采用不同的焊接工艺参数进行焊接，所得的结果是不一样的。例如，对于普通碳素结构钢，如果采用钨极氩弧焊（TIG）时，其最佳工艺参数为：焊条直径3mm，坡口间隙2mm，电弧电压115V，焊丝速度80~100mm/min。由以上数据可以看出在同样的焊接条件下采用不同的焊接工艺参数可以获得不同的焊缝质量。

在实际生产中通常采用多层多道焊或多层焊+填充层+盖面层等方法来控制焊缝厚度及宽度。对于低合金钢的焊缝可以采用较小的焊条直径（如3mm）、较快的焊速、较小的电弧电压、较小的焊丝速度等工艺参数；对于厚钢板采用较大焊条直径（如5mm）、较高的电弧电压、较小的电流、较大的焊丝速度等工艺参数。如果采用钨极氩弧焊（TIG）进行焊接时，应尽量选择电流幅度比较大或频率比较低以及电弧电压比较高等参数。此外还应考虑到母材类型及厚度以及焊接位置等因素。一般来说在母材为碳素结构钢时，采用钨极氩弧焊（TIG）进行焊接时可采用较小的焊条直径（如3mm）和较快的电弧电压（如115V）以及较小的焊丝速度（如100~150mm/min）等工艺参数。

三、坡口形式和尺寸

坡口形式和尺寸是焊接时，被焊工件的开口角度和开口尺寸，坡口表面平整度，坡口角度是影响焊缝熔深的关键因素。坡口角度会影响到熔池金属的流动，熔池金属受力情况及熔深。一般情况下，在保证焊缝成型良好的前提下，应选择较小的坡口角度。此外，随着焊接技术的发展，目前出现了多层多道焊、多层焊自动焊焊缝成形质量好等先进工艺，而采用较大的坡口尺寸将会导致焊缝表面粗糙、成型差、局部过热等问题。

在实际工作中应根据船体结构特点及焊接技术条件，选择合理的坡口形式。目前，采用最多的坡口形式为V型坡口、T型坡口及V型坡口。

V型坡口是由若干个V形或U形焊道组成的焊缝形式，其焊接方法简单，成本低。这种焊缝能使熔深增加约2~3mm，但是由于焊缝长度增加了1/3左右，且会降低母材金属强度。其优点是焊缝成形好，但成本高、效率低、操作技术要求较高。

V型坡口和U型坡口由于其优点而被广泛应用于船舶建造中。此外，还可以根据焊接工艺和母材厚度等条件选择相应的坡口形式和尺寸。

四、装配方法

装配方法是指在制造过程中所采用的方法，是保证焊接质量的一个重要因素。装配方法对焊接质量有重要的影响，装配过程中的任何操作不当，都可能造成焊接缺陷。

船体装配时，结构一般是由很多个分段组成，每个分段一般都是由若干个舱室组成，舱室之间都有很多大尺寸的接缝（包括内、外甲板及压载舱等）。在进行舱室组装时，每一舱室的组合方式及大小尺寸都不一样，因此，对船体结构的变形要求也不同。舱室组合方式主要有：平面式、侧推式、纵剖式、斜穿式。每一种组合方式都有其特殊的要求。

由于船舶结构复杂，所使用的构件大多是厚板焊接结构，因此对装配方法也有一定要求。船体装配主要是将各舱室组装在一起，船体各舱室之间的接缝要尽量少。装配时如果各舱室之间相互错装或漏装将造成接缝过多，易产生焊缝缺陷。因此，要采用合理的装配方法。如在压载舱板与压载舱之间有很多对接焊缝，为减少对接焊缝数量及装配难度，可在压载舱板上开孔与压载舱对接焊；在舱室内多个壁板拼接处采用坡口对接焊；在大型结构件上如甲板板架等处采用对接焊焊缝；对一些重要的结构如压载舱、系泊舱、甲板室等采用V型坡口焊接。另外，装配时要注意相邻舱室的相对位置及相对尺寸要求。

五、装配质量检查

在造船时，为了确保船体的焊接质量，必须对船体的组装质量进行检验，装配质量检查一般通过对结构和焊缝进行尺寸测量和检查来完成。装配质量检查的内容包括：装配误差，如装配间隙、外形和尺寸偏差；焊接表面的不平整，裂纹，气孔，夹杂等，如咬边和未焊透等。装配质量检查的目的是确保船体结构尺寸满足图纸要求。

组装质量检测的重点是检测焊缝的位置和尺寸，以及焊缝的外观，并根据装配方案对测量数据进行分析。由于船体焊接质量受多种因素的影响，因此在船体焊接过程中，应当重视对各种因素的控制。船体结构的装配质量是由技术人员、设计人员和生产部门共同完成的，技术人员可以通过设计图纸、材料信息等，对船舶焊接进行合理安排；生产部门也应严格按照技术文件要求对船体焊接进行工艺控制。装配质量检查对船体焊接质量具有重要影响，因此，应当严格按照技术文件和工艺文件的要求进行装配质量检查。由于船体焊接部位存在的特殊性，在装配过程中，需要考虑对船体结构进行焊接的部位和位置。焊接部位包括：分段、船壳、舱壁、甲板、水线、舱室底板、侧板等；焊接位置包括：长边对中位置（对中）、短边对接位置（对接）和角接位置（角接）等。

六、结束语

综上所述，焊接是船舶建造中重要的工序之一，它是由许多相互连接的构件按一定顺序排列，用熔化或钎焊而成的各种构件。焊接是船舶建造中最重要的工序之一，也是船体建造中质量控制最关键的工序之一。由于船体结构复杂，焊接部位较多，如果焊接质量不高，不但影响船体的结构性能，还会造成焊缝内部出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。在船舶建造过程中，由于焊接变形和热裂纹等原因而造成的返修量占整个船体建造过程返修量的一半以上。因此，焊接质量对船舶建造的质量和船舶的安全营运具有重要影响。

参考文献

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