A16 海洋工程中常见焊接缺陷的成因探讨及对策.pdf

52 卷 增刊 1 中 国 造 船 Vol.52 Special 1 2011 年 7 月 SHIPBUILDING OF CHINA July 2011 文章编号：1000-4882(2011)S1-0212-06 海洋工程中常见焊接缺陷的成因探讨及对策 董 新1 ，王海峰2 （1.天津蓝海工程检测技术服务有限公司 天津 300452; 2.海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津 300452 ） 摘 要 海洋工程钢结构制造过程中焊接接头、焊缝和热影响区是最容易产生各种缺陷的地方。缺陷，顾名思 义是一种欠缺、不足、不完善的地方，也包括物体的损伤。焊接缺陷可定义为不完善焊接施工所导致的工 件使用性能的不连续性；也可定义为由于原有或积累的影响，使部件或产品不能满足最低验收标准或规程 的一种或多种不连续〔焊接缺陷的研究是伴随着焊缝质量检测方法的进步而发展的〕；故对焊接缺陷及其 缺陷对焊接构件承载力的影响程度的研究是很有必要的。该文以外观检测方式、用PL19-3项目中出现的焊 接缺陷，探求钢结构焊接缺陷类型、特点及其产生缺陷的成因；并通过具体的案例进行分析，从而达到减 少缺陷产生及保证工程质量的目的。 关 键 词：缺陷；成因；对策 中图分类号：P753 文献标识码：A 1 0 引 言 海洋工程大型钢结构由于构件形状较复杂、外形尺寸较大、焊缝多、焊缝位置不对称、焊接时顺 序不妥、人员布置欠佳及操作不当等因素的影响，在制作焊接中常出现各种焊接问题，影响钢结构组 拼、安装的顺利进行，因而降低结构的承载力和使用寿命。焊接接头缺陷的存在会直接危及整个结构 的质量。海洋平台结构的焊接接头如果存在焊接缺陷，轻者不美观、降低焊缝强度等力学性能；重者， 将因焊缝开裂而引起平台倒塌等重大事故。将焊接接头缺陷控制在允许范围内，是每个焊接操作人员 及工程管理人员应尽的责任；因而，掌握各类焊接缺陷的性质、形成机理、影响因素、消除对策，寻 求正确的设计、施工方案，制造更为高质量的焊接结构，始终是焊接界和工程界十分关心的命题。 1 海洋工程常见的焊接缺陷及成因 焊接接头缺陷的类型很多，按其在接头中的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。外部缺陷位 于接头的表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到，如：咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔和裂纹等；内部 缺陷位于接头内部，必须通过各种无损检验方法或破坏性试验才能发现，如：未焊透、未熔合、夹渣、 气孔、裂纹等。本文主要分析外部缺陷。 1.1 焊瘤 焊瘤被描述为在焊趾或焊跟外的焊接金属的凸起。焊瘤能在焊件表面引起尖锐的缺口，掩盖由于 收稿日期：2011-05-30 ；修改稿收稿日期：2011-07-13 52 卷 增刊 1 董 新，等：海洋工程中常见焊接缺陷的成因探讨及对策 213 其应力集中而导致的裂纹扩展。焊瘤的出现通常是由于焊工使用了不适当的焊接技术；也就是说，如 果焊接时移动速度太慢，熔化的填充金属就将过多地填入接头。结果过多的熔化的填充金属溢出，并 留在母材表面而没有熔合（见图 1）。一般而言，只要电流大小适当，操作速度配合恰当，是不会产 生这种缺陷的。 1.2 咬边 焊缝与母材交界部位被烧熔形成凹陷或沟槽的现象，称之为咬边。当焊缝与母材交界处被熔去一 定深度，而填充金属又未能及时补充，即形成咬边（见图 1）。焊接时电流过大且焊速高时，以及焊 条角度不当时，都可能产生这种缺陷。 1.3 未焊透 熔焊时，焊接接头根部未完全焊透的现象，称为未焊透，如图 2所示。未焊透意味着焊接接头受 力截面减少，严重影响焊接接头强度，而且，它是应力最容易集中的地方。这种缺陷无法用肉眼发现， 一般要经 X光、超声波等探伤才能发现。形成未焊透的主要原因，是焊接电流太小、焊速过高（或坡 口角度太小）、钝边太厚及焊条直径过大等。