船舶焊接质量控制（船舶与海洋工程专业毕业论文）

大连海事大学毕 业 论 文二一三年六月装订线船舶焊接质量控制专业班级： 姓 名： 指导教师： 大连海事大学I摘 要船体具有足够强度是船舶安全航行、正常营运的基础。要保证船体强度，在建造检验中，必须控制好造船材料、结构装配及结构焊接三环节的质量。而三个环节中，焊接又是船体建造中最重要又最难控制的一个环节。关键词：船舶焊接；检验；质量控制IIABSTRACTHull is the foundation of ship safety and normal operation. To ensure the strength of the hull, in the construction inspection, we must control the quality of building materials, structure, assembly and welding ring section. In the three part, welding is one of the most important and difficult to control the hull construction.Keywords: ship welding; inspection; quality control III目 录第 1 章 引言 .1第 2 章 焊接检验 .22.1 焊缝的焊前检验 .22.2 检验前的准备工作 .22.3 检验内容、精度标准与检验方法 .42.4 检验注意事项 .4第 3 章 焊缝的焊接规格和表面质量检验 .63.1 概述 .63.2 检验前的准备工作 .63.3 检验内容、精度标准与检验方法 .93.4 检验注意事项 .113.5 焊缝内部质量检验 .13第 4 章 无损探伤检验 .154.1 检验前的准备工作 .154.2 检验内容与评级标准 .154.2.1 钢质海船 .154.2.2 钢质内河船 .164.3 检验主要事项 .16结论 .17参考文献 .18致谢 .191船舶焊接质量控制第 1 章 引言在现代造船工业中，焊接已经成为一种不可替代的连接形式，相对于铆接等传统连接方法，焊接体现了其成本低，现场操作性强，有效减轻结构重量，而且也能很好的满足船舶水密连接的要求。焊接在因为它的巨大优点而成为造船工业最主要连接方法的同时，其本身存在的缺点也应引起足够重视。焊接是一种通过加热（或不加热） ，添加（或不添加）填充材料，同时在加压（或不加压）的情况下达到原子间结合，形成永久性接头的连接方法。针对目前船厂的焊接方法，主要属于焊接方法分类中的熔化焊，通过热输入的方式使得母材和填充材料熔化，从而形成焊接接头，这样的焊接方法将导致母材及焊接接头的组织、成分发生变化，并且在焊接过程中，焊接环境（油污、水、锈等） 、焊接设备、焊接工艺参数等都会对焊后组织产生影响，从而最终影响焊接接头的强度、韧性等各种力学性能。在整个造船成本中焊接成本约占 20%，焊接的施工量大，并且焊接质量好坏直接关系到船舶建造及运行安全，所以对焊接质量的控制就尤为关键。就焊接质量而言可以主要从焊接工艺制定和焊接检验两个方面进行控制。本论文主要讨论的是焊接检验方面的问题。2第 2 章 焊接检验2.1 焊缝的焊前检验接缝经定位焊后对其接缝间隙、坡口，以及对接缝错边、定位焊质量及焊缝清洁状况等项目的检验称为焊缝的焊前检验。接缝通常在装配工序施行定位焊后交焊接工序，该交阶段在船体建造流程中有如下工位：（1）部件装配定位焊后；（2）板列拼板定位焊后；（3）组件装配定位焊后；（4）型材端头拼接定位焊后；（5）胎架上拼板定位焊后；（6）分段制造定位焊后；（7）分段安装定位焊后。以上第 15 工位一般采用工人自控、专职检验员巡视，第 6 工位应由检验员检验，第七工位通常应提交验船师、船东检验，检验合格后经焊妥，若大接缝的对接形式并非衬垫焊，则反面用碳刨加工坡口后通常不再检验，待封底焊完工再交验。焊缝的焊接必须提供符合质量要求的焊接坡口，是确保焊接质量的必要措施。2.2 检验前的准备工作检验员要查阅部件、平面与曲面分段、立体分段的接缝装配精度及定位焊要求，分段安装后的大接缝的焊前检验。检验员首先应从外板展开工作图、分段工作图或船台焊接工艺文件中了解所检验船体的不同部位的大接缝采用何种焊接方法及相应的焊接坡口形状，以便在分段预修整时或在船台划余量线后气割焊接坡口时，检验员能掌握处于不同部位的大接缝坡口形状的准确性。船舶检验局的船舶建造检验规程规定：“船台安装分段对接焊缝的装配间隙、坡口、错边意见内部构架的连接等，均应经验船师检查合格后才允许进行施焊” 。对此，检验员应在交验前先预检。检验员检验时要带好焊缝量规与短钢尺。各种焊缝的焊接坡口形状用焊缝附后标注在图样上，主要焊缝符号，见表 2-1.表 2-1 主要焊缝符号3焊 缝序 号 示 图 备 注123456型名 称型钝 边型型单 边边 型钝 边型钝 单 寸脚 尺注 焊仅 标垫 板焊塞 焊焊封 底角 焊10987注：表列 17 的符号仅表示单面焊，表示双面焊应将符号标注在指引线横线上下。表 2-1 中焊缝符号只表达焊接坡口的形状，在图样上标注时还需增加钝边尺寸与坡口角度，其数值根据各船厂企业标准自行制订。通常对接焊缝在图样上即使不标注焊缝符号，对于船体主要结构应完全焊透，对于次要构件应达到最大限度焊透。角接焊缝需要开坡口焊接，必需在图样上绘出详图。42.3 检验内容、精度标准与检验方法表 2-2 检验内容、精度标准与检验方法检 验 内 容十字接头的错位角接缝的间隙搭接缝的间隙对接缝的错边手工焊根部间隙为 错 位 量为 较 薄 板 厚为 较 薄 板 厚为 错 边 量次 要 构 件主 要 构 件主 要 构 件次 要 构 件标 准14且且部 件 装 配分 段 制 造分 段 安 装分 段 安 装分 段 制 造部 件 装 配且 0.10.15且部 件 装 配分 段 制 造分 段 安 装精 度 标 准允 许且 0.150.2且检 验 方 法用 焊 缝 量 规 与短 钢 尺 检 测为 间 隙为 间 隙为 间 隙2.4 检验注意事项1.焊缝坡口区域的铁锈、氧化皮、油污、杂物及车间底漆应予清除，并保持清5洁和干燥。2.一般强度船体结构钢如施焊环境温度低于或等于-5时，应采用焊前预热措施。3.对高强度钢、铸钢和锻钢船体结构件的焊接应查阅所验船舶的有关工艺文件，严格执行焊接引弧、定位焊要求、焊前预热及焊后保温或处理等措施，并满足船规要求。4.船体分段大接缝的间隙与坡口形状符合船舶检验部门认可的焊接工艺规程规定，以确保焊缝能完全焊透。5.船体分段大接缝的焊缝间隙若有超差，可参阅船体建造精度标准和偏差许可中的方法进行修复。6.对于两块板材以夹角小于 50相交而形成的角焊缝，若小于 50狭小处的角焊难以焊接，则另一面的角焊缝坡口必须大于 45，如坡口角度不足，应刨削之，且焊接时应用小直径焊条进行多道单面焊。7.海船或甲板边板厚度大于或等于 12mm 的内河船，在船中 0.5 船长区域内，强力甲板与舷顶列板的角接缝应开坡口，一般应完全焊透。8.主机座的纵桁腹板厚度大于或等于 14mm(内河船大于或等于 12mm)时，纵桁腹板与水平面板的角接缝应开左右对称的 K 型坡口，以达到最大限度焊透。9.起重桅柱的本体焊缝均应完全焊透，本体贯穿甲板时，则与本体连接处应开双面坡口，本体根部与甲板焊接的边缘应开单面坡口，并确保焊透。10.若全焊透对接焊缝因结构原因无法进行封底焊时，经验船师同意，允许加固定垫板进行对接焊，此种接头的坡口形式及装配间隙应保证其在衬垫上能完全焊透。6第 3 章 焊缝的焊接规格和表面质量检验3.1 概述焊缝的焊接规格是指对焊缝的型式与尺寸的规定。焊接的型式有对接焊缝、角接焊缝、搭接焊缝与塞焊。其中角接焊缝型式中还分别有双面填角焊、双面全焊透角焊、交错断续角焊、链式断续角焊与挖孔焊等。焊缝尺寸指对接焊缝的宽度、余高与侧面角。交接焊缝指焊脚尺寸或焊喉厚度、焊缝长度与焊接间距等。搭接焊缝均为周边连续角焊。长孔塞焊通常不必在孔内填满焊肉。焊缝表面质量检验是焊缝质量检验时首先应检查的，经检查合格后再按要求抽样检查其内部质量，最后进行焊缝的密性试验。焊缝的焊接规格与表面质量，是验船师与船东必须检验的项目，但二者的侧重点有所不同，验船师侧重检查焊接规格，它涉及船体强度，而船东侧重检查焊缝的表面质量与飞溅颗粒，它涉及以后进行涂装的涂层质量与寿命。3.2 检验前的准备工作检验员检验前应阅读所验分段工作图与焊接工艺文件，了解各种焊缝所在钢材的牌号，应选用的焊条牌号及焊接规格。检验员还应了解各种焊缝的型式与标注方法，中国船级社的钢质船舶入级与建造规范规定见表 3-1，中国船舶检验局的内河钢船建造规范规定见表 3-2.表 3-1 海船规范的焊缝型式7序 号 角 焊 缝 名 称 型 式 与 标 注 方 法 备 注124356交 错 断 续角 焊 缝双 面 全 焊透 角 焊 缝双 面 深 熔角 焊 缝双 面 连 续角 焊 缝并 列 断 续角 焊 缝挖 孔 焊用 于 一 般 结 构 焊 件 厚 度1,焊 喉 厚 度焊 脚 高 度用 于 受 应 力 较 大 的 结 构深 熔 焊 条 国 产 牌 号 为。 适 用 于板 厚板 厚 12的 对 接 焊8的 角 接 焊用 于 受 高 应 力 的 结 构断 续 角 焊 缝 两 端 部位 连 续 包 焊焊 缝 长 度焊 缝 间 距焊 缝 节 距焊 缝 节 距焊 缝 间 距焊 缝 长 度断 续 角 焊 缝 两 端 部位 连 续 包 焊孔 端 部 周 围 应 连 续包 焊表 3-2 内河船规范的焊缝型式8角 焊 名 称双 双 面 连 续 角 焊 缝双 面 全 焊 透 角 焊 缝双 双 单 面 连 续 角 焊 缝交 错 断 续 角 焊 缝并 列 断 续 角 焊 缝一 面 连 续 角 焊 缝一 面 断 续 角 焊 缝型 式 与 标 注 方 法表中： K焊脚高度； l焊缝长度； e焊缝间距 1交错断续角焊缝与并列断续角焊缝可替代使用。 2检验员必须关心下列船体构件施焊时是否采用了低氢焊条：（1）船体分段的环形对接缝；（2）船体大接缝处的纵桁材对接处(仅指海船);（3）具有较大刚度的构件，如首框架、尾框架、尾轴架等，及其与外板和船体骨架的接缝(仅指海船);（4）桅杆、吊货杆、吊艇架、系缆桩、拖钩架等与其相连接的构件的焊缝；（5）功率不小于 220kW 的主机基座及其相连接的构件；9（6）碳当量大于 0.41%的钢材或高强度刚的焊接。3.3 检验内容、精度标准与检验方法1、对接焊缝余高下限不得低于钢板表面，上限不得超过下列值：当板厚 t10mm 时，为 3.5mm；当板厚 t10mm 时，为 4.5mm。2、角焊缝的焊脚尺寸 K 必须大于或等于 0.9K。K 为规定的焊脚尺寸。3、断续焊缝的每段焊缝的有效长度不得小于图样规定的长度要求。4、包角焊焊缝检验1）凡构件的角焊缝在遇到构件切口处及构件的末端，均应有良好的包角焊。2）包角焊缝的双面连续角焊缝长度见注意事项第二条，焊脚尺寸不得小于设计焊脚尺寸。3）包角焊缝不应有脱焊，未填满的弧坑等焊接缺陷。5、焊缝外形检验、1）焊缝外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基体金属之间应平缓地过度，不应有截面的突然变化。2）焊缝的侧面角必须小于 903）焊道表面凹凸，在焊道长度 25mm 范围内，高低差 b-a 不得大于 2mm，4）多道多层焊表面重叠焊缝相交处下凹深度，不得大于 1.5mm5）对接焊缝焊道宽度差，在 100mm 范围内不得大于 5mm6、焊缝表面质量检验1）焊缝不得存在表面裂纹、烧穿、未熔合、夹渣和未填满的弧坑。102）焊缝表面不允许有高于 2mm 的淌挂的焊瘤。3）焊缝表面不允许存在由于熔化金属淌到焊缝以外未熔化的基体金属上的满溢。 满 溢 满 溢 焊 瘤 高 度4）船体外板、强力甲板和舱口围板等重要部位的对接焊缝，咬边深度 d 允许值为：当板厚 t6mm 时，d0.3mm，局部 d0.5mm；当板厚 t6mm 时，d0.5mm，局部 d0.8mm。其他部位的对接焊缝及角接焊缝的咬边深度 d 允许值为：当板厚 t6mm 时，d0.5mm；当板厚 t6mm 时，d0.8mm。见下图。5）船体外板、强力甲板和舱口围板等重要部位以及要求水密的焊缝不允许有表面气孔。6）其它部位的焊缝，1m 长范围内允许存在 2 只气孔，气孔的最大允许直径：当构件的板厚 t10mm 时，为 1mm；当构件的板厚 t10mm 时，为 1.5mm。7）在船体的外板、强力甲板正面、上层建筑外板、甲板室外围壁等暴露的焊缝及其周围，飞溅颗粒应全部去除干净8）其他内部焊缝在 100mm 长度两侧，飞溅应不多于 5 个，飞溅颗粒直径不得大于 1.5mm。7、CO 2气体保护电弧焊角焊缝表面质量标准11CO2气体保护电弧焊角焊缝在角焊缝焊脚尺寸、焊缝的侧面角、多道焊表面重叠焊缝相交处的下凹深度、淌挂的焊瘤、满溢、咬边深度及表面气孔等方面的表面质量标准与上述第 6 条相同，其他不同处尚有下述三条：1）焊缝凸度Z1mm+0.15a2）焊缝凹凸度Z0.3mm+0.05a3）焊脚尺寸不对称偏差Z1mm+0.15a, 且28、检验方法应先将焊缝表面的熔渣、两侧的飞溅和其他污物清除，然后用目视和焊缝量具，必要时借助放大镜检测。3.4 检验注意事项1、必须注意中国船级社钢质海船入级与建造规范规定的船体结构下列部位应采用双面连续角焊缝。1）风雨密甲板和上层建筑外围壁边界的角焊缝，包括舱口围板、升降口和其他开口处2）液体舱、水密舱室的周界3）机座和机器支承结构的连接处4）尾尖舱内所有结构（包括舱壁扶墙材）的角焊缝5）装载化学品和食用液体货舱的所有角焊缝6）液舱内所有的搭接焊缝7）船首 0.25L 区域内，主要、次要构件与船底板连接处的所有角焊12缝8）中桁材与平板龙骨的连接角焊缝9）厨房、冷冻库、配膳室、盥洗室、浴室、厕所和蓄电池室等处的周界角焊缝10）船体所有主要、次要构件端部与板材连接的角焊缝和肘板端部与板材连接的搭接焊缝11）其他特殊结构、在高强度钢板上安装附件和连接件时的角焊缝应特殊考虑12）散装货船的货舱肋骨及其上下肘板与舷侧外板、上下边舱的底板之间的所有角焊缝2、当船体构件采用断续角焊缝时，对下列部位的规定长度内应采用双面连续角焊缝1）凡焊缝长度在 300mm 以内者2）肘板趾端应不小于连续骨材的高度，且不小于 75mm3）桁材、肋板、强横梁、强肋骨的端部应不小于腹板高度，4）纵骨切断处端部削斜时，不小于 1 个肋距5）骨材端部削斜时，应不小于削斜长度；骨材端部以焊接固定时，应不小于骨材高度6）各种构件的切口、切角、开孔（流水孔、透气孔等）的两端，应按下述规定：当板厚 t12mm 时，长度75mm当板厚 t12mm 时，长度50mm7）各种构件对接缝的两侧，长度不小于 75mm8）构件上堵漏孔至密性舱壁的角焊缝9）甲板机械下构件的角焊缝3、检验员应了解焊脚尺寸与焊脚的含义不同，检验员应检测的焊脚尺寸是指角焊缝横截面中最大等腰直 角三角形中直角边的长度，并非检测至焊趾的长度。13焊 脚 尺 寸焊 脚4、应重视船体水密构件的焊缝堵漏工艺措施，常用方法列举如下1）双层底分段内的海底阀箱、污水井、测深仪舱、计程仪舱等要求水密的舱室其周围贯通构件应开堵漏孔2）双层底分段内的水密肋板尤其两舷呈尖角型的区域除了焊双面连续角焊缝外在内底边板边缘的水密肋板肋位处应开堵漏孔以便在内底板厚度堆焊堵漏3）外板纵缝若为衬垫焊，如果纵缝里面没有水密舱壁则其水密壁两侧的衬垫不得垫至舱壁，应留空一层垫板板厚的空隙，以便水密舱壁两侧能通焊堵漏，4）尾轴支架等船体附件若支脚深入船体后装焊在水密壁板上，则外板上的腹板应在水密舱壁处间断，以便在间断处堆焊堵漏，5、在巡视检查中应监督电焊工的操作质量1）焊工必须持有认可的焊工合格证书，方可从事与其证书等级相应的焊接工作2）焊工必须带齐必备的工具，遵守焊接材料保管与使用规定，采用规定的焊接材料，选用合适的焊接参数，执行焊接工艺。多层施焊，每层都应敲清焊渣，焊毕应敲清焊渣与飞溅，并对所暴露的焊缝缺陷修复妥当3.5 焊缝内部质量检验焊缝内部质量检验应在焊缝焊接规格尺寸与表面质量检验所发现的缺陷修补完工并复检合格后进行。焊缝内部质量可采用射线超声波探伤或其他适当的方法， （如对焊缝表面或接近表面的内部缺陷可采用渗透探伤或磁粉探伤）进行无损探伤焊缝射线探伤是采用照相法焊缝经射线透照后焊缝缺陷的照片底片上显现出各种特征，通过辨认和判别觉得焊缝内部缺陷的性质位置及大小，然后按经验验船师确认的有关标准评定质量等级.焊缝超声波探伤是由探头在焊缝两侧向焊缝发出超声波束，当遇到缺陷或焊接接头底面时，就分别产生反面波束，然后根据反射信号在荧光屏上显示的脉冲波形来判断缺陷的性质，位置及大小按有关标准评定的焊缝质量等级焊缝射线探伤由于直观性壁超声波强，又便于底片保存备查，因此它是焊缝内部质量检验的主要检验方法，广泛用于外板板缝及纵向主要构件的对接缝检验，超14声波探伤对面积性的缺陷如裂纹、未焊透等的显现比射线探伤敏感，主要用于自动焊缝和角焊缝。例如用于舷顶列板与强力甲板边板的角焊缝检验15第 4 章 无损探伤检验从事焊缝无损检测的人员必须具有有关船级社认可的无损检测人员资格证书方能从事与其证书相应的种类和等级的无损检测工作。4.1 检验前的准备工作检验员在船体分段开工建造时，应将船体焊缝无损探伤布置图交验船师，该图内容为反应船体左右舷的外板板缝的外板展开图与强力甲板板缝平面图，图中应包含大接缝和纵向主要构件的位置，如肋位号、纵骨号、纵桁编号、板列编号等均应标注完整，以便于检测人员寻找船体焊缝无损探伤的数量查阅所验船舶的焊接工艺文件，探伤位置先由检验员标注于探伤布置图上，然后交验船师审阅。无损探伤的重点部位如下：（1）船中 0.6 船长区域内的强力甲板、舷顶列板、舷侧外板、船底板等纵横焊缝交叉处和船体分段的环形焊缝；（2）船中 0.6 船长区域内的平板龙骨，对接焊缝和圆弧舷板的对接焊缝；（3）强力甲板舱口角隅板的对接焊缝；（4）船中 0.6 船长区域内的纵向骨架和纵舱壁扶强材的对接焊缝；（5）机舱内底板与主机基座面对接焊缝；（6）起重桅（柱）的环形对接焊缝。经验船师认可的船体焊缝无损探伤布置图在船体建造过程中，验船师根据需要对无损探伤数量和位置做局部更改。此图检验员应妥善保管，不得外传。焊缝内部质量检验必须在焊缝焊接规格尺寸与表面质量检验合格后进行。4.2 检验内容与评级标准船体焊缝无损探伤的数量和位置，根据不同船舶的入级要求，按相应的船级社建造规范由船厂技术部门编制在有关船体焊接工艺的文件中。有关规范与专业标准目录，提供如下：4.2.1 钢质海船（1） 钢质海船入级与建造规范(中国船级社)（2）CB/T3177 船舶钢焊缝射线照相和超声波检测规则（3）CB/T3558 船舶钢焊缝射线照相工艺和质量分级（4）CB/T3559 船舶钢焊缝手工超声探伤工艺和质量分级16（5）CB*3127 焊缝射线照相技术条件4.2.2 钢质内河船内河钢船建造规范 （中华人民共和国船舶检验局）其中：（1）船长30m 的船舶焊缝无损探伤检查比例，见下表表 4-1 焊缝无损探伤检查比例表检查部位 检查百分比（%）船体分段大合拢的焊缝长度 L65m 30mL65m53船中部强力甲板、舷顶列板、外板、平板龙骨端接缝2其他的对接缝 抽查（2）船长30m 的船舶按内河小型船舶建造检验规程 4.3 检验主要事项1、对无损探伤评片的等级，由具有 2 级或 2 级以上资格证书的人员进行复评审核，然后出具报告2、被评定为不合格的焊缝，应及时进行返修，返修工艺可参阅船体建造精度标准和偏差许可3、如返修后经探伤复查仍不合格，对该段焊缝中认为缺陷有可能延伸的一端或两端延伸增加检查，直至达到邻近合格的焊缝为止。4、当所有被检焊缝一次合格率低于 80%时，应对重要部位的焊缝追加检查，其数量占总检查段数的 10%-20%，并应对全部焊接工艺引起注意。17结 论不可否认，在当今船舶界，焊接质量的好坏直接影响到船舶的安全性，稳定性，经济性，美观性等。尤其是在收到金融危机冲击后，焊接质量的好坏甚至直接关系的一个船厂能否接到订单，维持自身的