船舶焊接质量检验探讨

张明

摘要：焊接质量的好坏，直接影响船舶结构强度和船舶的密性是否满足要求，进而影响到船舶的航行安全。文章结合船舶检验工作实际，分析了船舶焊缝质量缺陷及成因，并提出了解决焊缝质量缺陷的方法和措施。

关键词：船舶;焊接;缺陷;检验

文献标识码：U671.8-A-57-204-2

0 引言

2020年广西区内建造完工船舶达到718艘，作为广西新建船舶集中地，贵港承担了全区70%的造船量，船长由2010年的50 m、1 500载重吨，提高到现在的90 m、5 500载重吨，为贵港港货物吞吐量破亿吨作出了不可磨灭的贡献。船舶建造行业是一项劳动密集型的重工行业，而船舶焊接质量是船舶安全航行的重要基础和保障。严格按照船舶焊接工艺规程[1-2]施焊是保证船舶焊接质量的基础。以抓焊接质量为抓手，制定和执行适应实际的船体装配、焊接工艺规程，加强对船厂质量管控的监督，推动船厂落实船舶安全质量责任制，强化造船企业安全质量主体责任的落实，是船舶检验部门实施监管的重要手段。

1 焊缝质量缺陷及成因分析

1.1 焊缝质量缺陷

现阶段，无论是焊缝外观质量，还是内部质量，形势都不容乐观。焊缝外观检验中经常发现的问题有：对接焊有错位、咬边、裂纹、夹渣、未焊透、焊缝高度低于母材等;角接焊缝焊脚高度不够、焊伤母材、焊缝不连续、间断焊骨材端部未施包头焊等。焊缝无损检测用X射线检测的初次检测合格率偏低，约为50%～60%;返修复拍的合格率偏低，有时未达到规范要求的100%合格也未进行二次返修。这些问题反映出焊工平时不重视焊接质量，船厂对返修管理不规范，需要返拍过关时，才被动重视返拍焊缝质量。通过拍片发现，船体外板对接焊缝存在较多的裂纹和未焊透，由于这两类缺陷具有延伸和扩大的特性，属于最危险的焊接缺陷，对船舶结构强度的危害性也是巨大的，应引起足够的重视。

1.2 焊缝质量缺陷成因分析

应着重检查船体焊接普遍存在的三大危害性缺陷，对造成缺陷的原因进行分析并提出解决办法。由于焊接工艺的不合理，导致裂纹、未焊透、未熔合三大船体焊接危害性缺陷形成。目前主要存在于采用双面焊单面坡口的焊接工艺，分别有艏、艉段，以及底部与舷侧分段的对接合龙焊缝，无论是手工焊或者是CO2气体保护焊，其装焊过程为：拼板→不开坡口（或者坡口刨深不足）情况下先焊板缝内侧→反面碳弧气刨清根→烧焊。这种做法会出现两种情况：（1）反面碳弧气刨清根足够深度甚至刨穿孔，这时内侧（或者说正面焊）焊缝变得很薄，在焊接应力下（或者热胀冷缩）容易将该焊缝拉断，形成裂纹，俗称爆焊;（2）反面碳弧气刨清根不够深，这时坡口留下很厚的钝边，反面烧焊时电弧难以熔解钝边，形成未焊透。

此外，因地面沉降或船体变形，支撑船体的部分水泥墩离空（拆除胎架支承角钢移除水泥墩，在艏艉部比较常见），造成船体局部应力过大，即加大对这些焊缝的牵拉力度，也可能促使焊缝拉裂形成裂纹。

目前已被船厂广泛采用的CO2气体保护焊+陶瓷衬垫焊，其装焊过程为：拼板（8～10 mm板厚）→预留8～10 mm间隙→不开坡口→安装间隔为1 m左右的定位码板→反面贴陶瓷衬垫→单面焊双面成形。其不开坡口焊接工艺容易造成熔敷金属与母材之间的未熔合及未焊透，主要原因是母材熔合面与焊缝面在熔池内部容易形成锐角，特别是打底焊后造成熔融深度难以到位。在实际的施焊中，不论是平焊、立焊、横焊，如要消除此熔池内的锐角，则需要对前一道焊缝进行深度打磨平滑以增大焊接面的夹角，还要由高水平、责任心强的焊工细心施焊，难度相当大。另外还需船厂投入大量的人力物力进行质量管控。然而现阶段大量的新船建造形势，受生产成本、质检员数量、验船师数量的影响，这种不合理的焊接工艺使质量管控难以到位，是造成焊接未熔合未焊透的主要原因。

2 解决焊缝质量缺陷的方法和措施

解决双面焊裂纹问题：对板厚≥6 mm的实行双面坡口焊接，即：拼板→开内侧坡口→内侧烧焊→反面碳弧气刨清根→烧焊。开内侧坡口的作用在于加大内侧焊缝的厚度，反面清根时不至于太薄，以抵抗来自焊接和船体本身的应力，使焊缝不易被拉裂。另外，应时常检查墩柱离空情况，及时添补，避免船体支承情况发生改变，造成船体局部应力过大，焊缝被拉裂。

解决双面焊未焊透问题：在正面开坡口的情况下，注重反面用碳弧气刨彻底清根;确认坡口尺寸符合要求，坡口表面的氧化物和污渍要确保处理干净，保持表面的光洁;合理选用焊接电流和焊接速度，多道焊要彻底清根，焊接时运条摆动的频率要适当并时刻观察坡口两侧的熔合情况。

解决CO2气体保护焊+陶瓷衬垫焊单面焊双面成型的未熔合及未焊透问题：严格执行经认可的开坡口的CO2气体保护焊+陶瓷衬垫焊焊接工艺，焊前检查焊缝的坡口形式以及尺寸包括角度、钝边厚度和装配间隙。坡口角度主要影响电弧是否能深入到焊缝的根部，使根部焊透，进而获得较好的焊缝成形和焊接质量。在保证电弧能够深入到焊缝根部的前提下，应尽量减小坡口角度，一般应控制在40°～60°。钝边的大小直接影响根部的熔透深度;钝边越大，越不容易焊透;钝边过小或无钝边时容易焊透。装配间隙是背面焊缝成形的关键参数，间隙过大，容易烧穿; 间隙过小，很难焊透。应使用正确的药芯焊材和与坡口相对应的陶瓷衬垫。焊前应查验陶瓷衬垫的粘贴是否紧密牢固、没有受潮、坡口整洁，焊接时做好防风措施，尽量减少风的影响。焊接电流和焊接电压应调校匹配，焊接作业时焊材的摆动速度应匀速。

注意防控措施，加强对船厂落实其焊接工艺规程的检查。在现有的工艺条件下，必须确保其装配质量满足工艺文件要求。加强对焊接坡口的检查，切实落实广西船检中心《关于加强船体结构焊接检验的指导意见》的要求，对板厚≥6 mm的对接焊缝必须要求双面开坡口。其外形和尺寸必须满足要求，要求船厂应按船舶法规、规范要求，合理进行排板，避免出现小夹角焊缝及焊道间距过小的情况，塞焊的地方应预开好塞焊孔，需要削斜过渡的地方应按要求削斜。

焊工应严格按经认可的焊接工艺规程施焊。加强对焊接程序的检查，要求船厂严格按经认可的焊接工艺实行焊前坡口加工和清理、焊接及焊后清渣，确保分道焊的焊缝表面能清根彻底。验船师在检验中应着重抓好焊接工艺的落实，焊缝坡口必须经验船师检验合格后才能进行施焊。对强力甲板与舷侧顶列板和内舷板、机座纵桁腹板与面板和船底板等承受高应力的角焊缝，必须开坡口并经验船师检验合格，采用深熔焊或全焊透的方式施焊，焊后必须用水火打泡的方式消除热应力。

加强对焊工持证情况的检查。按要求做好焊工抽查考试，并在建造检验的各个报检阶段，采取定时或不定时的抽查、检查，检查焊工施焊的方式与部位是否与其所持的证书一致。

加强对焊接质量的近观检验，确保其外形没有明显缺陷。验船师对焊缝外观检验要深入到位，通过目测和借助检验工具（如钢卷尺、焊角规等），及时发现焊缝外观缺陷。对报检焊缝未清渣的，因无法进行焊缝外观检验，一律发出《检验意见通知书》，要求清渣和打磨飞溅。整改合格之后再进行焊缝外观检验。所有缺陷项目必须按相关工艺要求进行整改，并经检验合格（包括返修部分）。

3 结语

船舶焊接质量缺陷的形成长期困扰着造船企业和船舶检验部门，严重危及船舶的结构安全。根据企业装备、设备的实际情况，制定合适的焊接工艺规程，加强对工人焊接技术的培训，严格按批准的焊接工艺规程施工，加强对焊接质量的检验，才能从根本上消除焊接质量缺陷，保证船舶结构的安全。

参考文献

[1]中国船级社.钢质内河船舶建造规范（2016）[S].

[2]中国船级社.材料与焊接规范（2018）[S].

收稿日期：2021-03-18

作者简介：张 明（1985—），工程师，主要从事内河船舶建造检验和内河船舶營运检验及相关的内河船体图纸审图工作。