船舶焊接質(zhì)量檢驗(yàn)探討

張明

摘要：焊接質(zhì)量的好壞，直接影響船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和船舶的密性是否滿足要求，進(jìn)而影響到船舶的航行安全。文章結(jié)合船舶檢驗(yàn)工作實(shí)際，分析了船舶焊縫質(zhì)量缺陷及成因，并提出了解決焊縫質(zhì)量缺陷的方法和措施。

關(guān)鍵詞：船舶;焊接;缺陷;檢驗(yàn)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：U671.8-A-57-204-2

0 引言

2020年廣西區(qū)內(nèi)建造完工船舶達(dá)到718艘，作為廣西新建船舶集中地，貴港承擔(dān)了全區(qū)70%的造船量，船長(zhǎng)由2010年的50 m、1 500載重噸，提高到現(xiàn)在的90 m、5 500載重噸，為貴港港貨物吞吐量破億噸作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。船舶建造行業(yè)是一項(xiàng)勞動(dòng)密集型的重工行業(yè)，而船舶焊接質(zhì)量是船舶安全航行的重要基礎(chǔ)和保障。嚴(yán)格按照船舶焊接工藝規(guī)程[1-2]施焊是保證船舶焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。以抓焊接質(zhì)量為抓手，制定和執(zhí)行適應(yīng)實(shí)際的船體裝配、焊接工藝規(guī)程，加強(qiáng)對(duì)船廠質(zhì)量管控的監(jiān)督，推動(dòng)船廠落實(shí)船舶安全質(zhì)量責(zé)任制，強(qiáng)化造船企業(yè)安全質(zhì)量主體責(zé)任的落實(shí)，是船舶檢驗(yàn)部門實(shí)施監(jiān)管的重要手段。

1 焊縫質(zhì)量缺陷及成因分析

1.1 焊縫質(zhì)量缺陷

現(xiàn)階段，無論是焊縫外觀質(zhì)量，還是內(nèi)部質(zhì)量，形勢(shì)都不容樂觀。焊縫外觀檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題有：對(duì)接焊有錯(cuò)位、咬邊、裂紋、夾渣、未焊透、焊縫高度低于母材等;角接焊縫焊腳高度不夠、焊?jìng)覆?、焊縫不連續(xù)、間斷焊骨材端部未施包頭焊等。焊縫無損檢測(cè)用X射線檢測(cè)的初次檢測(cè)合格率偏低，約為50%～60%;返修復(fù)拍的合格率偏低，有時(shí)未達(dá)到規(guī)范要求的100%合格也未進(jìn)行二次返修。這些問題反映出焊工平時(shí)不重視焊接質(zhì)量，船廠對(duì)返修管理不規(guī)范，需要返拍過關(guān)時(shí)，才被動(dòng)重視返拍焊縫質(zhì)量。通過拍片發(fā)現(xiàn)，船體外板對(duì)接焊縫存在較多的裂紋和未焊透，由于這兩類缺陷具有延伸和擴(kuò)大的特性，屬于最危險(xiǎn)的焊接缺陷，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的危害性也是巨大的，應(yīng)引起足夠的重視。

1.2 焊縫質(zhì)量缺陷成因分析

應(yīng)著重檢查船體焊接普遍存在的三大危害性缺陷，對(duì)造成缺陷的原因進(jìn)行分析并提出解決辦法。由于焊接工藝的不合理，導(dǎo)致裂紋、未焊透、未熔合三大船體焊接危害性缺陷形成。目前主要存在于采用雙面焊單面坡口的焊接工藝，分別有艏、艉段，以及底部與舷側(cè)分段的對(duì)接合龍焊縫，無論是手工焊或者是CO2氣體保護(hù)焊，其裝焊過程為：拼板→不開坡口（或者坡口刨深不足）情況下先焊板縫內(nèi)側(cè)→反面碳弧氣刨清根→燒焊。這種做法會(huì)出現(xiàn)兩種情況：（1）反面碳弧氣刨清根足夠深度甚至刨穿孔，這時(shí)內(nèi)側(cè)（或者說正面焊）焊縫變得很薄，在焊接應(yīng)力下（或者熱脹冷縮）容易將該焊縫拉斷，形成裂紋，俗稱爆焊;（2）反面碳弧氣刨清根不夠深，這時(shí)坡口留下很厚的鈍邊，反面燒焊時(shí)電弧難以熔解鈍邊，形成未焊透。

此外，因地面沉降或船體變形，支撐船體的部分水泥墩離空（拆除胎架支承角鋼移除水泥墩，在艏艉部比較常見），造成船體局部應(yīng)力過大，即加大對(duì)這些焊縫的牽拉力度，也可能促使焊縫拉裂形成裂紋。

目前已被船廠廣泛采用的CO2氣體保護(hù)焊+陶瓷襯墊焊，其裝焊過程為：拼板（8～10 mm板厚）→預(yù)留8～10 mm間隙→不開坡口→安裝間隔為1 m左右的定位碼板→反面貼陶瓷襯墊→單面焊雙面成形。其不開坡口焊接工藝容易造成熔敷金屬與母材之間的未熔合及未焊透，主要原因是母材熔合面與焊縫面在熔池內(nèi)部容易形成銳角，特別是打底焊后造成熔融深度難以到位。在實(shí)際的施焊中，不論是平焊、立焊、橫焊，如要消除此熔池內(nèi)的銳角，則需要對(duì)前一道焊縫進(jìn)行深度打磨平滑以增大焊接面的夾角，還要由高水平、責(zé)任心強(qiáng)的焊工細(xì)心施焊，難度相當(dāng)大。另外還需船廠投入大量的人力物力進(jìn)行質(zhì)量管控。然而現(xiàn)階段大量的新船建造形勢(shì)，受生產(chǎn)成本、質(zhì)檢員數(shù)量、驗(yàn)船師數(shù)量的影響，這種不合理的焊接工藝使質(zhì)量管控難以到位，是造成焊接未熔合未焊透的主要原因。

2 解決焊縫質(zhì)量缺陷的方法和措施

解決雙面焊裂紋問題：對(duì)板厚≥6 mm的實(shí)行雙面坡口焊接，即：拼板→開內(nèi)側(cè)坡口→內(nèi)側(cè)燒焊→反面碳弧氣刨清根→燒焊。開內(nèi)側(cè)坡口的作用在于加大內(nèi)側(cè)焊縫的厚度，反面清根時(shí)不至于太薄，以抵抗來自焊接和船體本身的應(yīng)力，使焊縫不易被拉裂。另外，應(yīng)時(shí)常檢查墩柱離空情況，及時(shí)添補(bǔ)，避免船體支承情況發(fā)生改變，造成船體局部應(yīng)力過大，焊縫被拉裂。

解決雙面焊未焊透問題：在正面開坡口的情況下，注重反面用碳弧氣刨徹底清根;確認(rèn)坡口尺寸符合要求，坡口表面的氧化物和污漬要確保處理干凈，保持表面的光潔;合理選用焊接電流和焊接速度，多道焊要徹底清根，焊接時(shí)運(yùn)條擺動(dòng)的頻率要適當(dāng)并時(shí)刻觀察坡口兩側(cè)的熔合情況。

解決CO2氣體保護(hù)焊+陶瓷襯墊焊單面焊雙面成型的未熔合及未焊透問題：嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)認(rèn)可的開坡口的CO2氣體保護(hù)焊+陶瓷襯墊焊焊接工藝，焊前檢查焊縫的坡口形式以及尺寸包括角度、鈍邊厚度和裝配間隙。坡口角度主要影響電弧是否能深入到焊縫的根部，使根部焊透，進(jìn)而獲得較好的焊縫成形和焊接質(zhì)量。在保證電弧能夠深入到焊縫根部的前提下，應(yīng)盡量減小坡口角度，一般應(yīng)控制在40°～60°。鈍邊的大小直接影響根部的熔透深度;鈍邊越大，越不容易焊透;鈍邊過小或無鈍邊時(shí)容易焊透。裝配間隙是背面焊縫成形的關(guān)鍵參數(shù)，間隙過大，容易燒穿; 間隙過小，很難焊透。應(yīng)使用正確的藥芯焊材和與坡口相對(duì)應(yīng)的陶瓷襯墊。焊前應(yīng)查驗(yàn)陶瓷襯墊的粘貼是否緊密牢固、沒有受潮、坡口整潔，焊接時(shí)做好防風(fēng)措施，盡量減少風(fēng)的影響。焊接電流和焊接電壓應(yīng)調(diào)校匹配，焊接作業(yè)時(shí)焊材的擺動(dòng)速度應(yīng)勻速。

注意防控措施，加強(qiáng)對(duì)船廠落實(shí)其焊接工藝規(guī)程的檢查。在現(xiàn)有的工藝條件下，必須確保其裝配質(zhì)量滿足工藝文件要求。加強(qiáng)對(duì)焊接坡口的檢查，切實(shí)落實(shí)廣西船檢中心《關(guān)于加強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)焊接檢驗(yàn)的指導(dǎo)意見》的要求，對(duì)板厚≥6 mm的對(duì)接焊縫必須要求雙面開坡口。其外形和尺寸必須滿足要求，要求船廠應(yīng)按船舶法規(guī)、規(guī)范要求，合理進(jìn)行排板，避免出現(xiàn)小夾角焊縫及焊道間距過小的情況，塞焊的地方應(yīng)預(yù)開好塞焊孔，需要削斜過渡的地方應(yīng)按要求削斜。

焊工應(yīng)嚴(yán)格按經(jīng)認(rèn)可的焊接工藝規(guī)程施焊。加強(qiáng)對(duì)焊接程序的檢查，要求船廠嚴(yán)格按經(jīng)認(rèn)可的焊接工藝實(shí)行焊前坡口加工和清理、焊接及焊后清渣，確保分道焊的焊縫表面能清根徹底。驗(yàn)船師在檢驗(yàn)中應(yīng)著重抓好焊接工藝的落實(shí)，焊縫坡口必須經(jīng)驗(yàn)船師檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行施焊。對(duì)強(qiáng)力甲板與舷側(cè)頂列板和內(nèi)舷板、機(jī)座縱桁腹板與面板和船底板等承受高應(yīng)力的角焊縫，必須開坡口并經(jīng)驗(yàn)船師檢驗(yàn)合格，采用深熔焊或全焊透的方式施焊，焊后必須用水火打泡的方式消除熱應(yīng)力。

加強(qiáng)對(duì)焊工持證情況的檢查。按要求做好焊工抽查考試，并在建造檢驗(yàn)的各個(gè)報(bào)檢階段，采取定時(shí)或不定時(shí)的抽查、檢查，檢查焊工施焊的方式與部位是否與其所持的證書一致。

加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量的近觀檢驗(yàn)，確保其外形沒有明顯缺陷。驗(yàn)船師對(duì)焊縫外觀檢驗(yàn)要深入到位，通過目測(cè)和借助檢驗(yàn)工具（如鋼卷尺、焊角規(guī)等），及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫外觀缺陷。對(duì)報(bào)檢焊縫未清渣的，因無法進(jìn)行焊縫外觀檢驗(yàn)，一律發(fā)出《檢驗(yàn)意見通知書》，要求清渣和打磨飛濺。整改合格之后再進(jìn)行焊縫外觀檢驗(yàn)。所有缺陷項(xiàng)目必須按相關(guān)工藝要求進(jìn)行整改，并經(jīng)檢驗(yàn)合格（包括返修部分）。

3 結(jié)語

船舶焊接質(zhì)量缺陷的形成長(zhǎng)期困擾著造船企業(yè)和船舶檢驗(yàn)部門，嚴(yán)重危及船舶的結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)企業(yè)裝備、設(shè)備的實(shí)際情況，制定合適的焊接工藝規(guī)程，加強(qiáng)對(duì)工人焊接技術(shù)的培訓(xùn)，嚴(yán)格按批準(zhǔn)的焊接工藝規(guī)程施工，加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)，才能從根本上消除焊接質(zhì)量缺陷，保證船舶結(jié)構(gòu)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]中國船級(jí)社.鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2016）[S].

[2]中國船級(jí)社.材料與焊接規(guī)范（2018）[S].

收稿日期：2021-03-18

作者簡(jiǎn)介：張 明（1985—），工程師，主要從事內(nèi)河船舶建造檢驗(yàn)和內(nèi)河船舶營運(yùn)檢驗(yàn)及相關(guān)的內(nèi)河船體圖紙審圖工作。