船舶焊接缺陷类别_产生原因和防止措施93
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船舶焊接缺陷类别_产生原因和防止措施93
总第178期；2009年第4期；舰船电子工程；ShipElectronicEngineerin；189；船舶焊接缺陷类别、产生原因和防止措施；吴晖杜忠民敖庆章；(海军驻438厂军事代表室武汉430060)；摘要分析焊接缺陷类别和产生原因以及检验方法,了焊；关键词船舶;焊接缺陷;质量检验中图分类号TG44；,andPreventiveMethodsof；Shi
总第178期2009年第4期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVol.29No.4　189船舶焊接缺陷类别、产生原因和防止措施吴　晖　杜忠民　敖庆章(海军驻438厂军事代表室　武汉　430060)3摘　要　分析焊接缺陷类别和产生原因以及检验方法,了焊接缺陷的外观。关键词　船舶;焊接缺陷;质量检验中图分类号　TG441.7,andPreventiveMethodsofShipWieldingDefectsWuHui　DuZhongmin　AoQingzhang(NavyforceRepresentativeOfficein438Factory,Wuhan　430060)Abstract　Byanalyzingclass,generatingcauseandcheckmethodsofweldingdefects,preventivemethodsaresumma2rizedwithactualworkingexperience.Appearanceofweldingdefectsareshowedagainstexampleofwork.Keywords　ship,shipwieldingdefect,qualitycheckClassNumber　TG441.71　引言焊接是一门古老的学科,是通过加热或加压,或者两者并用,并在必要时采用填充材料,使焊件达到原子结合的一种工艺加工手段。船舶制造中广泛采用的是金属焊接。据统计,一艘船舶包含分布在全船各部位的焊缝长达数十公里,通过焊缝的连接保证着船舶能够承受风浪的冲击、压力交变的考核,确保船舶能安全航行和完成使命任务。要保证船上数十公里焊缝能达到设计规范和使用要求,必须要求我们对焊接中可能产生的缺陷有一个全面认识,对产生原因进行分析,并有针对性的制定预防措施。多,如钢材和焊条质量,坡口加工和装配精度,坡口表面清理状况以及焊接设备、工艺参数、工艺规程、焊接技术、天气状况等等,任何一个环节处理不当都会产生焊接缺陷,影响焊缝质量。焊接缺陷按其在焊缝中的位置不同可分为外部缺陷和内部缺陷。常见的焊接外部缺陷有:焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表面夹渣及焊接裂纹等;内部缺陷有:气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透等。对于外部缺陷的检查主要通过的是目测、焊规测量、放大镜(5X)检查、着色检查、磁粉检查等手段;而对内部缺陷的检查主要采用X射线检查、超声波检查、压力试验。2.1　焊缝外形尺寸和形状2　焊接缺陷在船舶建造过程中,影响焊接质量的因素很焊缝外形尺寸和形状方面的缺陷是指焊缝的表面形状与原设计的几何形状偏差,主要有焊缝外表高低不平,焊缝宽窄不齐,焊缝外形尺寸过大3收稿日期:日,修回日期:日作者简介:吴晖,工程师,研究方向:舰船总体验收。杜忠民,工程师,研究方向:舰船总体验收。　190吴　晖等:船舶焊接缺陷类别、产生原因和防止措施总第178期(小)和焊趾角过小等均属焊缝外形尺寸或形状不2.5　孔穴符合要求。产生的原因主要是焊件坡口角度不对,装配间隙不均匀,焊接电流过大或过小,运条速度和角度不当和焊工操作技术不高等。预防措施是改善以上方面的不足,调整合理的焊接参数,匀速焊接;尤其是在角焊时更要注意焊条与母材的角度,在仰焊和横焊时适当减少焊接电流。2.2　咬边孔穴可以分为气孔和缩孔两大类,其中气孔是指在焊接时,在熔核、焊缝或焊接热影响区内残留气体形成的孔穴;缩孔是指焊缝凝固时焊缝金属中产生的孔穴。产生孔穴的主要原因有:充填金属与母材坡口表面未清理干净;焊条或焊剂受潮、变质;保护气体流量小,纯度低;焊接电流过大,焊条发红等。。,使焊缝的有效咬边如图1是指由于焊接参数选择不当或操作工艺不确,,并图1　和X射线探伤图,,:认真清理坡口区域;、烘焙焊接材料;选择合适的焊接电流和焊接速度;在气体保护焊中控制气体纯度和流量。2.6　夹渣可能在咬边处造成应力集中。船体的重要夹渣如图2是指焊后残留在焊缝中的熔渣。和气孔一样,由于夹渣的存在,焊缝的有效截面减小,过大的图2　焊缝夹渣示意和X射线探伤图结构和船用高压容器、管道上均不允许存在咬边。产生咬边的原因有焊接电流太大,运条速度过快或手法不稳;而在角焊时,造成咬边的主要原因是运条角度不准或电焊电弧拉得太长。预防咬边的措施是选择合适的焊接电流和运条手法,角焊时应注意控制焊条角度和电弧长度。2.3　焊瘤夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的主要原因是焊焊瘤是指在焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤,常出现在立、横、仰焊的焊缝表面或无衬垫单面焊双面成形焊缝背面。焊缝表面存在焊瘤不仅会影响美观而且容易造成焊缝表面夹渣。产生焊瘤的主要原因是运条不均匀、操作不够熟练,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。预防产生焊瘤的主要措施是熟练掌握操作技术、严格控制熔池温度;在立、仰焊时,焊接电流应较平焊小10%～15%。2.4　弧坑件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣,坡口角度或焊接电流太小,或焊接速度过快;多层焊道清理不彻底;钨极与熔池或焊丝断路。预防产生夹渣的主要措施是正确选择坡口尺寸,认真清理坡口边缘;选用合适的焊接电流和焊接速度,适当调整焊条的倾斜角度,运条摆动要适当;氩弧焊应尽量采用高频引弧;多层焊时,仔细观察坡口两侧熔化情况,清理层间焊道。2.7　未焊透未焊透如图3是指在焊接中根部未完全熔透的现象;还有一种未焊透,即在焊接过程中,由于焊接电流过大,焊条熔化过快,一旦操作不当,焊件边图3　根部未焊透示意和X射线探伤图弧坑是由于断弧或收弧不当,在焊道末端形成的低洼部分称为弧坑。由于弧坑低于焊道表面,且弧坑中常伴有裂纹和气孔等缺陷,因而该处焊缝强度严重削弱。产生弧坑的原因是熄弧时间过短,焊接突然中断;薄板时焊接电流过大。预防产生弧坑的主要措施是在起弧和收弧时,焊条应作短时间停留或作几次环形运条。缘或者前一道焊层未能充分受热熔化,熔敷金属却已覆盖上了,造成熔敷金属未能很好和焊件边缘熔合在一起。未焊透是一种比较危险的缺陷,焊缝出现间断或突变部位,焊缝强度大大降低,甚至引起2009年第4期舰船电子工程　191裂纹。因此,船舶重要结构和高压管上均不允许存在未焊透。产生未焊透的主要原因是焊件装配间隙或坡口角度太小,焊件边缘清理不干净,焊条直径太大,电流太小,运条速度过慢以及电弧太长等。预防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,封底焊的清根要彻底,运条摆动要适当,注意坡口两侧的熔合情况。2.8　焊接裂纹(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度,谨防受潮;3)清理坡口及边缘的油污、水份和锈迹;4)选用碳当量低的母材、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)降低冷却速度,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,采用分段退焊和对称施焊等方法,。补焊处有一近似工字形状的裂纹。经过初步打磨后如图4,该裂纹依然图4　某船外板补焊裂纹“工”字裂纹焊接裂纹在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,焊接接头中局部区域金属原子间的结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙,是一种在固态下局部断裂产生的缺陷,果。纹,。一经发现裂纹,。焊接裂纹可分热裂纹、冷裂纹两大类。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,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P、S、C等)不均匀分布在焊缝中心和最后凝固部位,这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,且凝固后的塑性和强度又极低。在外界结构拘束应力足够大和焊拉应力作用下,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。预防产生热裂纹的措施是: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;认真执行工艺规程,选取合理的焊接程序,以减小焊接应力;控制母材和焊接材料中的有害P、S、C含量。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,提供了敏感的基体;2)焊缝中存在有过量的扩散氢,氢的气体分子会形成很大的内压力,直接形成裂纹;3)接头承受有较大的拘束应力。预防产生冷裂纹的措施有:1)改进焊接结构设计,改善焊缝拘束条件;2)严格遵守焊接材料存在,证明不是表面的裂纹。经过金相检查、微观组织检查,认真分析后认为该缺陷属于放射状的裂纹。产生的原因是在母材损伤后,施工人员未按照工艺要求补焊,且补焊是焊条未按要求烘培、焊接规范超标,造成补焊组织中存在气孔、夹渣,低熔点的夹渣不均匀分布在焊缝中心,在焊接应力下形成为微裂纹。同时热影响区晶粒粗大,晶界过热变宽证实了施工人员在补焊中采用了大规范违规补焊。在后续工作中因该处受力变化,产生了新的应力,微裂纹扩展为非穿透性的宏观裂纹。3　检验方式焊缝缺陷的存在,严重影响着船体的强度和密闭性,因此利用合理的方式和阶段对船舶焊缝进行检验,是保证船舶建造质量的主要措施。我们对焊接质量的检验方法,一般分焊前检验、焊接过程检验和焊后检验。焊前检验主要是对焊材质量检查、坡口检查、装配质量检查、设备检查、焊接环境检查、焊工资格和焊接设备的检查,通过检查确保焊前的各个环节满足工艺要求。焊接过程检验主要包括焊接环境检查、焊接工艺规范检查、焊接人员布置检查、后热检查、焊道检查等。焊后检验一般包括外观检查、无损检验、密性试验和强度试验。外观检查是一种常用的简便质量检验方法,通过目测(或利用5X放大镜)进行检查,能够发现焊缝表面咬口、气孔、夹渣、焊接表面裂纹、弧坑、焊瘤以及焊缝的外形尺寸和形状不符　192吴　晖等:船舶焊接缺陷类别、产生原因和防止措施总第178期合要求等外部缺陷。无损探伤分渗透、磁粉探伤、超声波探伤和射线探伤,能够发现以上所列举的焊缝各类外部和内部问题。密性试验是一种检验船体致密性的试验方法,分灌水、充气、冲水、真空或煤油试验等方法,通过检查焊缝是否渗漏来判定焊缝质量。强度试验是对有设计强度要求的焊缝进行水压试验,通过水压模拟外界受力进行焊缝及结构的强度检查。较好的指导性。但对于焊接可能存在的缺陷的认识是一个复杂的学科,具体问题还需采取以上检验方法外的宏观微观组织检查、金相试验和冲击弯曲试验来进行分析。参考文献[1]李绍成,梁协铭.焊接技术及质量检验[M].东南大学出版社,2000[2]陈祝年.焊接工程师手册[].:机械工业出版社,2002[3][M:,1993.].上海:上海科学技术出版社,4　结语本文总结了笔者在造船中常见的焊缝缺陷,并进行了分类和分析,(上接第95页)　　自聚焦算法[11],它能够一定程度补偿运动误差带来的影响,同样适合于WBSAS成像。基本原理是:当基阵向前运动时,假设声介质是稳定的,调整发射信号的周期,使得在无运动误差的情况下,此次发射时收/发基元的等效相位中心与上一次发射时收/发基元的等效相位中心重合。此时,二者接收到的信号相同,二者相位差为零,从而使成像观察得到冗余信息。但是,在基阵受到误差干扰时,两个等效相位中心也将不再重合,测得二者的时延和相位差,估计出载体的运动误差。移位相位中心法是非基于模型的自聚焦方法,是一种非参量的最佳估计方法。它对各种形式的载体运动误差都可以估计,具有较好的鲁棒性。但是,移位相位中心法不能补偿介质的起伏对回波信号的影响。[2]李军,从卫军,易杏莆,马小明.宽带合成孔径声纳实验研究[J].水雷战与舰船防护,):15～19[3]李启虎.声纳信号处理引论[M].海洋出版社,1985:96～98,162～169[4]IanG.Cumming,FrankH.Wong,DigitalProcessingofSyntheticApertureRadarData:AlgorithmandIm2plementation[M].ARTECHHOUSE,INC.5[5]蒋小奎.合成孔径声纳图像重建与运动补偿算法研究[D].西北工业大学,[6]姜南.合成孔径声纳成像和运动补偿技术的研究[D].哈尔滨工程大学,[7]常文革.超宽带合成孔径雷达[J].系统工程与电子技术,):55～58[8]OsgoodCE,TannenbaumPH,SuciGJ.Themeas2urementofmeaning[M].Urbana:UniversityofIlli2noisPress,1957[9]Curlander,J.C.andMcDonough,R.N.SyntheticAp2ertureRadar:systemsandsignalprocessing[M].JohnWiley&Sons,Inc.,1991[10]CarraraWalterG,GoodmanRonS,MajewskiRon2aldM.Spot-lightSyntheticApertureRadarSignalProcessingAlgorithm[M].ArtechHouse,1995[11]R.W.Sheriff,SyntheticApertureBeamformingwith7　结语国内对合成孔径声纳成像的研究始于20世纪90年代,目前还处于原理样机试验阶段。WBSAS成像仍然存在着许多理论和工程实现问题有待于进一步完善。参考文献[1]李军,霍国正,郑一鸣.合成孔径声纳新进展[J].舰船AutomaticPhaseCompensationforHighFrequencySonars[C].IEEEProceedingsofthe1992SymposiumonAutonomousUnderwaterVehicleTechnology,June5电子工程,):46～50包含各类专业文献、行业资料、幼儿教育、小学教育、中学教育、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、外语学习资料、船舶焊接缺陷类别_产生原因和防止措施93等内容。
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排，是由于焊接时气温过低而且未采用加热措施造成的，气孔是由于风大等原因，弧坑收缩是焊接手法的事。我个人理解，水平有限，仅供参考。
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