船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接中常見病害成因分析及控制探討

胡硯明 王帥

摘 要：為了提升船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，提升現(xiàn)階段船舶生產(chǎn)能力，有效減少船舶故障發(fā)生機率，延長船舶使用壽命。文章以船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接作為研究中心，著眼于現(xiàn)階段船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接的實際，明確焊接常見病害，分析病害引發(fā)原因，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)過往經(jīng)驗，采取針對性的技術(shù)手段，持續(xù)推進船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接病害控制工作的穩(wěn)步進行。

關(guān)鍵詞：船舶；鋼結(jié)構(gòu)焊接；常見病害成因；控制

中圖分類號：U671.8 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0139-02

Abstract： In order to improve the welding quality of ship steel structure， enhance the current production capacity of ships， effectively reduce the probability of ship failure， and extend the service life of ships， this paper takes the welding of ship steel structure as the research center， focuses on the actual situation of ship steel structure welding at the present stage， clarifies the common welding diseases， analyzes the causes of the diseases， and on this basis， sums up the past experiences and adopts relevant technical measures， so as to continue to promote the ship steel structure welding disease control work steadily.

Keywords： ship； steel structure welding； causes of common diseases； control

前言

鋼結(jié)構(gòu)焊接作為船舶生產(chǎn)體系的重要組成部分，受制于傳統(tǒng)焊接方法以及技術(shù)方案，現(xiàn)階段工作人員在開展焊接作業(yè)的過程之中，極易發(fā)生各類病害，導(dǎo)致船舶鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性受到極大的削弱。為了有效應(yīng)對這一情況，提升船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接效能，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接病害的科學控制，強化船舶生產(chǎn)能力，進一步促進船舶生產(chǎn)體系升級，文章在全面分析船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接常見病害以及成因的基礎(chǔ)之上，以科學性原則、實用性原則為先導(dǎo)，吸收過往有益經(jīng)驗，在現(xiàn)有的技術(shù)框架下，從多個維度出發(fā)，采取行之有效的技術(shù)方案，控制鋼結(jié)構(gòu)焊接病害的發(fā)生，理順整個船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接流程，為現(xiàn)代化船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接體系的構(gòu)建提供理論參考。

1 船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接常見病害成因

船舶鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，受到多種因素的影響，極易發(fā)生各類病害，從過往情況來看，如果沒有采取合理高效的應(yīng)對手段，實現(xiàn)焊接病害的處理，將會在很大程度上，影響船舶鋼結(jié)構(gòu)使用質(zhì)量，縮短使用壽命，造成額外的費用支出。為了提升焊接病害控制工作開展的有效性，技術(shù)人員應(yīng)當分析焊接常見病害，明確病害發(fā)生機理，以期為后續(xù)各項病害控制工作的開展提供方向性引導(dǎo)。

1.1 船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接變形

使得鋼材在高溫條件下會發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致鋼材焊接的接口處極易發(fā)生變形，從實際情況來看，船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接變形可以劃分為橫向收縮變形、縱向收縮變形、角變形、撓曲變形等類型。船舶鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程之中，產(chǎn)生的高溫使得焊接鋼材的焊接部分與未焊接部分在溫度上產(chǎn)生一定的差異，進而在鋼材內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力，這種應(yīng)力如果超過合理的范圍，將會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形[1]。由于應(yīng)力方向的不同，產(chǎn)生了縱向收縮變形與橫向收縮變形兩種，具體來看縱向收縮變形發(fā)生在船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接處的縱向位置，在縱向位置上發(fā)生收縮變形；橫向收縮變形則發(fā)生在船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接處的橫向位置，在橫向位置上發(fā)生所收縮變形。船舶鋼結(jié)構(gòu)角變形的發(fā)生是由于鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程之中由于工作人員不合規(guī)的操作導(dǎo)致焊接位置發(fā)生結(jié)構(gòu)移動。撓曲變形通常情況下，表現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)焊接處發(fā)生拱狀彎曲，并且變形程度存在一定的差異，從實際情況來看，鋼材質(zhì)量的好壞是影響撓曲變形的重要因素。船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中時常會咬邊病害，所謂的咬邊是指焊接邊緣出現(xiàn)凹陷，目前形成船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫咬邊的原因是多方面的，具體來看，焊接過程中，電流過大、運條運行速度過快以及電弧過長等因素，使得焊件被熔化之后形成一定的深度，而這一深度并沒有被填充金屬及時填充完全，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)凹陷。咬邊病害導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)接頭的工作截面大大降低，使得船舶鋼結(jié)構(gòu)咬邊外部應(yīng)力逐步集中，工作截面所受荷載增加，破壞了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量帶來消極影響。

1.2 船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫缺陷

受制于多種因素的作用，現(xiàn)階段船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫病害較為嚴重，在很大程度影響了船舶鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，對船舶使用壽命帶來極為不利的影響，增加了船舶維護保養(yǎng)工作開展的困難程度。船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫病害主要有焊縫尺寸不合要求、氣孔較多、裂紋較大以及未熔合等多種類型。為了實現(xiàn)船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫病害的科學控制，技術(shù)人員著眼于實際，對焊縫病害產(chǎn)生原因進行分析，以期為后續(xù)病害控制工作的開展提供了方向性的引導(dǎo)。船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫不合要求的出現(xiàn)原因，主要與人工操作有關(guān)，在實際施工作業(yè)的過程中，工作人員由于沒有采取規(guī)范的焊接操作方式，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)焊接部位邊緣平整度不符合要求，焊接縫出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性偏差，影響整個船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量。焊接縫氣孔的出現(xiàn)，主要是由于熔池之中的氣泡在凝固過程中，焊接縫坡口存在污垢，使得氣泡無法完全溢出。船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫裂紋，主要是由于焊條質(zhì)量不符合要求，使得焊條的連接作用難以完全發(fā)揮[2]。船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫過程會出現(xiàn)夾渣的情況，焊接過程中由于電流較小，并且焊接速度較快，導(dǎo)致焊縫之中存在大量的殘渣。焊縫病害如果得到不到有效控制，將會對船舶生產(chǎn)質(zhì)量帶來極大的消極作用，無形之中增加了船舶維修、保養(yǎng)成本。為了保證船舶鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，技術(shù)人員在焊接過程之中，應(yīng)當采取針對性的控制手段，從多個維度出發(fā)，吸收過往有益經(jīng)驗，有效應(yīng)對焊縫病害，為后續(xù)船舶生產(chǎn)活動的開展創(chuàng)設(shè)了便利條件。

2 船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接病害控制方法

船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接焊接病害控制工作的實現(xiàn)，需要著眼于現(xiàn)階段船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接過程存在的問題，以病害類型與成因作為切入點，以現(xiàn)有的技術(shù)條件為支撐，在科學性原則、實用性原則的引導(dǎo)下，優(yōu)化病害控制方法，逐步形成船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接病害應(yīng)對體系。

2.1 船舶鋼結(jié)構(gòu)變形控制方法

為了有效提升船舶鋼結(jié)構(gòu)變形控制效能，技術(shù)人員在開展相關(guān)施工作業(yè)的過程之中，有必要從焊接溫度控制、焊接順序優(yōu)化以及鋼材種類選擇等幾個層面出發(fā)，形成系統(tǒng)高效的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制機制。在具體操作的過程之中，技術(shù)人員需要保證鋼材在焊接過程中，各個組成部分溫度保持一致，將鋼結(jié)構(gòu)膨脹程度保持基本一致，通過這種方式，降低船舶鋼結(jié)構(gòu)變形發(fā)生機率，進而達到控制變形的目的[4]。從船舶鋼結(jié)構(gòu)變形的成因來看，角變形的出現(xiàn)原因與焊接順序不合理有著極為密切的關(guān)系，為了有效應(yīng)對這一情況，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)變形的科學控制，技術(shù)人員需要在厘清船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接標準的基礎(chǔ)上，理順整個焊接過程，確保焊接技術(shù)符合實際的船舶鋼結(jié)構(gòu)施工需求，使得角變形控制在合理的范圍內(nèi)。技術(shù)人員在科學性原則與實用性原則的引導(dǎo)下，完成對焊接順序的調(diào)整以及角變形控制的合理控制，在整個焊接過程中，合理控制船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接變形程度。在不同的環(huán)境條件下，船舶對于鋼結(jié)構(gòu)的強度、塑性、韌性以及抗變形能力有著不同的要求，這種情況的出現(xiàn)，無疑增加了焊接作業(yè)操作難度[4]。因此在船舶鋼結(jié)構(gòu)材料選擇的過程之中，技術(shù)人員需要著眼于鋼材使用環(huán)境以及功能需求，綜合考慮焊接縫的位置，以及焊接縫的數(shù)量，綜合各類數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對鋼材類型的科學選擇，從材料層面出發(fā)，提升船舶鋼結(jié)構(gòu)的抗變形能力。在對船舶鋼結(jié)構(gòu)咬邊病害處理的過程之中，技術(shù)人員要分析現(xiàn)階段咬邊病害發(fā)生的主要誘因，在此基礎(chǔ)上，吸收過往有益經(jīng)驗，逐步優(yōu)化焊接操作方法，提升焊接工藝水平，對焊接過程中電流的大小進行調(diào)節(jié)，避免焊接電流過大帶來的咬邊病害發(fā)生機率。同時在這一過程中控制運條運行速度以及電弧長度，有效防治咬邊病害。

2.2 船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接縫病害控制方法

為了進一步提升現(xiàn)階段船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)施工質(zhì)量，有效應(yīng)對焊縫病害，技術(shù)人員在病害治理的過程之中，立足于實際，全面梳理焊縫病害的基本類型與成因，在此基礎(chǔ)上，從多個維度出發(fā)，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，穩(wěn)步實現(xiàn)船舶鋼結(jié)構(gòu)焊縫病害控制工作的實現(xiàn)。在操作過程之中，施工人員需要在分析鋼結(jié)構(gòu)焊接具體情況的前提下，對鋼結(jié)構(gòu)焊接坡口的角度、裝配間隙以及各項焊接技術(shù)參數(shù)進行確定，并將其作為施工作業(yè)框架，推動鋼結(jié)構(gòu)焊接活動的有序進行，達到控制焊縫病害的目的。除了采取這種應(yīng)對方式之外，焊接人員還需要采取積極的技術(shù)措施，進行焊縫病害的預(yù)防工作，在預(yù)防工作開展的過程之中，技術(shù)人員應(yīng)當統(tǒng)籌分析各類需求，合理選擇鋼材類型，從源頭上保證焊縫質(zhì)量，降低焊縫病害發(fā)生機率[5]。在完成鋼材類型選擇的基礎(chǔ)上，組織專業(yè)人員對鋼材開展處理工作，例如清除焊絲中存在的油污以及水分，借助于材料處理的控制方式，在很大程度上避免了焊縫病害的出現(xiàn)。焊縫氣孔的應(yīng)對，要求施工人員在焊接作業(yè)開始之前，應(yīng)當組織專業(yè)人員，對鋼材坡口位置進行清潔，保證鋼材坡口的清潔程度，避免殘渣對于焊縫病害防治工作帶來的不利影響。同時對焊條、焊接劑的溫度進行控制，調(diào)節(jié)焊接溫度，避免溫度過大或者過小，導(dǎo)致氣體難以有效排除?，F(xiàn)階段隨著我國船舶生產(chǎn)能力的提升，船舶體積逐步增加，為了適應(yīng)這一情況，生產(chǎn)企業(yè)采取大體積鋼結(jié)構(gòu)施工方式，以降低施工作業(yè)難度。大體積鋼結(jié)構(gòu)焊接工序較多，難度較高，在對大體積鋼結(jié)構(gòu)部件焊接的過程之中，技術(shù)人員事先采取預(yù)熱處理，保證整個鋼結(jié)構(gòu)溫度的一致性，避免溫度差異過大引發(fā)的裂縫。

3 結(jié)束語

為了確保船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接施工活動的有序開展，減少病害危害性，保證整個焊接質(zhì)量，促進船舶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)體系升級。文章以鋼結(jié)構(gòu)焊接作為切入點，在分析焊接病害的基礎(chǔ)上，分析病害成因，在此基礎(chǔ)上，采取科學高效的控制手段，有效應(yīng)對船舶鋼結(jié)構(gòu)病害，延長船舶鋼結(jié)構(gòu)使用壽命，提升鋼結(jié)構(gòu)焊接效能，為后續(xù)船舶加工活動的進行創(chuàng)造了便利條件。

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