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摘要：焊接工艺在船舶工业中起着举足轻重的作用，随着时代的发展，科学技术的不断进步，应不断优化焊接工艺，以使其更好地为船舶工业的发展服务。本文对船舶焊接中几种常见缺陷原因及防止措施进行了探讨。。
关键词：焊接工艺；船舶；缺陷；预防
引言
船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，在船舶修造中占据重要地位，是保证船舶安全航行和作业的重要条件。若焊接存在缺陷，就可能造成结构断裂、渗漏，甚至引起船舶沉没。因此，正确识别常见船舶焊接缺陷的特征与形成机理，及时发现并采取相应防范措施，对船舶修造、营运意义重大。
1.缺陷种类及防止措施
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。
1.1气孔
焊缝金属中的气体(N2、CO、O2)在金属凝固以前来不及逸出而残留在焊金属内形成的孔穴，称为气孔，如图1所示。这是是一种常见的缺陷，分为球形气孔、条形气孔、虫形气孔以及缩孔等。气孔产生原因包括：焊接区保护受到破坏；焊坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊接材料受潮，烘焙不充分；焊接电流过大或过小，焊接速度过快；采用低氧型焊条时，电源极性错误，电弧过长，电弧电压偏高；引弧方法或接头不良；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度，破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的方法是1)选用适当的焊条并注意烘干；2)焊接前清洁被焊部份；3)降低焊接速度,使内部气体容易逸出；4）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。
焊后残留在焊缝中的熔渣，称为夹渣，如图2所示。有圆形、椭圆形和三角形等不同的形状，存在于焊接母材坡口侧壁交界处，或存在于焊道与焊道之间。夹渣可以是单个颗粒状分布，也可以是长条状或线状连续分布。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。由于夹渣的外形很不规则，因此会严重影响接头的性能。此外，还会降低焊接接头的塑性和韧性，特别是在夹渣尖角处容易产生很大的内应力而形成焊接裂纹。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。埋弧焊时焊接改向相反方向焊接,或将母材尽可能改成水平方向焊接。
1.3咬边
由于操作方法不当，焊接规范选择不正确，如焊接电流太大、电弧过长、运条方式和角度不当、坡口两侧停留时间太长或太短，在焊缝的边缘上形成的凹陷称为咬边，如图3所示。咬边将减少母材的有效截面积、在咬边处可能引起应力集中、特别是低合金高强钢的焊接，咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹。船体的重要结构和船用高压容器、管道等，均不允许存在咬边。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。使用CO2气体保护焊时应降低电弧长度及速度，在水平角焊时,焊丝位置应离交点1-2mm。
1.4未熔合
焊接时焊缝与母材之间或焊缝与焊缝与之间为完全熔化的现象称为未熔合。按其产生的部位又可分为边缘未熔合、焊缝根部未熔合及层间未熔合。未熔合是一种面积缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。多层焊时，层间和坡口侧壁渣清理不干净，焊接电流偏小，焊条偏离坡口侧壁距离太大，焊条摆动幅度太窄，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，焊件坡口表面未清除干净的氧化膜、油污以及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。防止产生未熔合的办法是适当加大的焊接电流，正确地选择焊接工艺参数，注意坡口及层间部位的清洁。
1.5未焊透
未焊透是指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。如图4所示。单面焊时，焊缝熔透达不到根部为根部未焊透；双面焊时，在两面焊缝中间也可形成中间未焊透。未焊透产生的原因主要包括以下：1)焊接电流小，熔深浅；2)坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；3)磁偏吹影响；4)焊条偏芯度太大；5)层间及焊根清理不良。防止产生未焊透的措施有合理选用焊接电流和速度，正确选取坡口尺寸，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化情况。使用CO2气体保护焊时，应增加焊接电流和速度，降低电弧长度，增加开槽度数.增加间隙减少根深。
1.6焊接裂纹
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成新界面产生的裂缝。在焊接接头中可能遇到各种类型的裂纹。通常分为热裂纹和冷裂纹。焊接金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹成为热裂纹。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。冷裂缝一般指焊接接头冷却到较低温度时所产生的裂缝。这类焊缝可能焊后立即出现，也可能延迟几小时，几天甚至更长时间。焊缝和热影响区均可能产生冷裂缝。焊件材料淬硬倾向大，焊缝金属会氢量高，焊接应力大等会造成冷裂纹的产生。防止产生冷裂缝的主要措施是选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；严格遵守焊接材料的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；结构破坏多从裂缝处开始。一经发现，应查明原因，彻底清除，然后给予修补。
2.船舶焊接技术
2.1系统化和自动化的高效船舶机器人焊接
焊接机器人是计算机技术、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。
2.2船舶多丝弧焊
船舶多丝弧焊分为多丝明弧焊接和多丝埋弧焊接两种工艺。船舶主要采用的高效焊接技术是多丝埋弧焊，主要应用于拼板平直焊缝的焊接。埋弧焊的焊接质量和焊接外缝较好，我国各大船厂在平面分段装焊流水线上引进了先进的三丝、四丝等不同型号的埋弧焊机和专用工装。
2.3双丝船舶气电立焊
相比传统的焊接分段合龙(例如:焊条电弧焊、药芯焊接或活性气体保护焊)，气电立焊尤其适用于各种大厚度船板焊接及船舶高效焊接组装，采用双丝气电立焊高效焊接技术加振荡装置可以确保厚钢板的熔深，可采用更细的焊丝，以获得更小的热输入。
3.结束语
综上所述，船舶焊接中存在缺陷的识别、检验、防止是一个复杂的学科，需要更多研究和探索。随着科学技术的发展，船舶焊接技术也在不断的进步，极大地提高了生产效率和焊接质量，推进了我国船舶试事业又好又快发展。
参考文献
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[2] 陈家本. 我国造船焊接技术的发展与展望[J]. 机械工人. 2000(08)
[3] 卢意,曹元军,朱艳. 船舶焊接中的缺陷与防治措施[J]. 现代制造技术与装备. 2015(02)
论文作者:李俊
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：船舶论文; 裂纹论文; 气孔论文; 焊条论文; 电弧论文; 电流论文; 缺陷论文; 《基层建设》2016年第34期论文;