船舶结构焊接26焊缝及焊接接头
船舶钢结构焊接中的常见问题与控制措施
船舶钢结构焊接中的常见问题与控制措施摘要：钢结构自重轻并且塑型和韧性也比较好，在很多制造业中应用广泛。
为了提升船舶钢结构焊接质量，提升现阶段船舶生产能力，有效减少船舶故障发生机率，延长船舶使用寿命。
钢铁产业的发展也在大步向前，各种新型钢材接连不断地出现，我国是钢铁使用大国，所以做好钢结构保护措施十分重要。
基于此，笔者展开以下探讨。
关键词：船舶钢结构焊接；常见问题；控制措施一、钢结构焊接变形的主要形式1.纵向缩短和横向缩短变形。
这是由于钢板对接后焊缝发生纵向收缩和横向收缩所引起。
2.角变形。
钢板V形坡口对接焊后发生的角变形，是由于焊缝截面形状上下不对称，引起焊缝的横向缩短上下不均匀。
X形坡口的对接头，当焊接顺序不合理，造成正反两条焊缝的横向缩短不相等时，也会产生角变形。
3.弯曲变形。
焊接梁或柱产生弯曲的主要原因是焊缝在结构上布置不对称所引起。
丁字形梁焊缝位于梁的中心线上方，焊后焊缝纵向缩短引起弯曲变形4.扭曲变形。
扭曲变形原因较多，装配质量不好和配件搁置不当，以及焊接顺序和焊接方向不合理都可能导致变形，但归根到底还是焊缝的纵向或横向缩短所引起。
5.波浪变形。
主要是由于焊缝的纵向缩短对薄板边缘产生的压应力而造成的；其次是由于焊缝横向缩短所造成。
二、船舶钢结构焊接常见问题及成因1.船舶钢结构焊接变形使得钢材在高温条件下会发生体积膨胀，导致钢材焊接的接口处极易发生变形，从实际情况来看，船舶钢结构焊接变形可以划分为横向收缩变形、纵向收缩变形、角变形、挠曲变形等类型。
船舶钢结构在焊接过程之中，产生的高温使得焊接钢材的焊接部分与未焊接部分在温度上产生一定的差异，进而在钢材内部产生焊接应力，这种应力如果超过合理的范围，将会导致钢结构发生变形。
由于应力方向的不同，产生了纵向收缩变形与横向收缩变形两种，具体来看纵向收缩变形发生在船舶钢结构焊接处的纵向位置，在纵向位置上发生收缩变形；横向收缩变形则发生在船舶钢结构焊接处的横向位置，在横向位置上发生所收缩变形。
船舶结构焊接技术与工艺
船舶机械焊接
用于船舶机械设备制造和 维修，如发动机、齿轮箱、 泵等。
焊接工艺的优缺点分析
手工电弧焊优点
气体保护焊优点
设备简单、操作灵活、适应性强，可用于 各种位置的焊接。缺点：焊接效率较低， 质量受操作人员技能影响较大。
焊接效率高、质量稳定、熔深大、焊接变 形小。缺点：设备成本较高，操作技术要 求较高。
为了减少焊接过程中产生的污染，应采取有效的控制措施，如使用低烟尘焊接材料、安装烟尘净化装 置、降低噪音等，以保护环境并符合环保标准。
焊接废弃物的处理与再利用
焊接废弃物处理
在船舶结构焊接过程中产生的废弃物， 应根据其性质和数量进行分类处理，如 对焊条、焊丝等金属废弃物进行回收再 利用，对有害废弃物进行无害化处理。
焊接材料的质量控制
焊接材料的质量检验
对焊接材料的外观、尺寸、化学成分、 机械性能等进行检验，确保焊接材料 的质量符合标准要求。
焊接材料的管理
建立焊接材料的管理制度，对焊接材 料的采购、储存、保管、发放等环节 进行严格控制，确保焊接材料的质量 稳定可靠。
04
船舶结构焊接设备与工 具
焊接设备的种类与选择
焊接安全防护措施
为确保焊接过程中的安全，应采取一系列安全防护措施，如设置焊接防护屏、使用防溅剂、定期检查焊接设备等， 以降低焊接过程中可能产生的危险。
焊接环保要求与污染控制
焊接环保要求
在船舶结构焊接过程中，应遵循环保要求，控制有害气体的排放和噪音污染，确保焊接作业符合国家 和地方环保法规。
焊接污染控制
焊接设备的性能要求
稳定性
高效性
可操作性
安全性
焊接设备应具备稳定的 输出性能，以保证焊接 过程的稳定性和一致性。
船舶结构焊接及坡口型式选用规定[1]
![船舶结构焊接及坡口型式选用规定[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7402934fad02de80d4d84062.png)
船舶结构焊接与坡口型式选用规定1 范围本标准规定了船体结构的对接接头、T形接头及管子对接的坡口基本形式和尺寸。
本标准适用于手工电弧焊，单丝、多丝埋弧自动焊，CO气体保护自动、半自2气体保护半自动焊和埋弧自动焊组合焊）焊缝的设动焊，钨极氩弧焊（包括CO2计、生产和检验。
2 对接焊缝焊接2.1 对接焊缝焊接方法选择，见表1表1 对接焊缝焊接方法选择表1（续）2图1 对接焊缝标记方法2.3 对接焊缝坡口形式及适用范围(包括不同厚度对接过渡) 2.3.1 板厚度不同的两块板对接焊时，按表2所示标记施工。
表2 斜边过渡型式图2.3.2 平直分段拼板焊接采用FCB方法焊接，坡口见表3。
（其中包括平直外底板、内底板、舷侧外板、甲板、隔舱板等分段焊缝的焊接。
）表3 FCB法焊接坡口2.3.4 纵桁、平台板、大肋板、隔舱等分段采用双面埋弧自动焊，坡口见表5。
表5 双面埋弧自动焊焊接坡口表6气电垂直自动焊焊接坡口2.3.5.2 甲板、内底板、平台板接缝采用CO2衬垫焊与埋弧自动混合焊焊接坡口，见表7。
衬垫焊与埋弧自动混合焊焊接坡口表7 CO22.3.5.32.3.5.3外底板等大接缝采用CO2陶瓷衬垫焊焊接坡口型式，见表4。
3 角接焊缝焊接3.1角接焊缝焊接方法选择，见表8。
表8 角接焊缝焊接方法选择表10（续）表10（续）表10（续）4 圆钢的坡口型式圆钢的坡口型式，见表11。
表11 圆钢的坡口型式图2 中、小组立焊接方法示意5.2双底双壳船焊接方法示意见图3所示。
图3 双底双壳船焊接方法示意5.3双底单壳船焊接方法示意见图4所示。
CC图4 双底单壳船焊接方法示意。
船级社焊接工艺评定的标准
船级社焊接工艺评定的标准船级社焊接工艺评定的标准是指对于船只和海洋平台等船舶与海洋工程结构中的焊接工艺进行评定的一套标准。
船级社焊接工艺评定的标准起到了提高焊接质量和确保结构的安全可靠性的作用。
本文将详细介绍船级社焊接工艺评定的标准，包括评定的基本原则、评定的流程和具体的评定项目。
一、评定的基本原则船级社焊接工艺评定的基本原则主要包括技术先进性、全面性、可行性和规范性。
技术先进性指的是评定焊接工艺是否符合目前最新的技术标准和规范要求；全面性是评定过程中要考虑到所有相关因素，包括焊接材料、设备、环境等；可行性是评定结果是否可行，即所评定的焊接工艺是否能够在实际生产中应用；规范性是评定过程中要遵循的标准和规范。
二、评定的流程船级社焊接工艺评定的流程包括提交评定申请、评定准备、实施评定、评定结果的审查和确认等步骤。
1. 提交评定申请：评定申请人应向船级社提交评定申请，并提供相关的技术文件和资料，包括焊接工艺方案、焊接材料和设备的证书、验收记录等。
2. 评定准备：船级社会对评定申请进行评估，并组织评定准备工作。
评定准备包括确定评定范围、制定评定方案、组织评定人员等。
3. 实施评定：评定人员按照评定方案对焊接工艺进行评定。
评定内容包括焊接接头的准备工作、焊接参数的选择、焊接设备的调试和检验等。
4. 评定结果的审查和确认：评定人员将评定结果汇总，并提交给船级社，船级社将对评定结果进行审查和确认。
审查内容包括焊接工艺的技术可行性、符合的标准和规范等。
三、评定的项目船级社焊接工艺评定的项目主要包括焊接材料、焊接设备、焊接参数和焊接接头的评定。
1. 焊接材料的评定：焊接材料的评定主要包括选择、验证和控制。
评定时需要根据焊接接头的要求选择合适的焊接材料，并进行验收和控制。
2. 焊接设备的评定：焊接设备的评定主要包括选择、校准和维护。
评定时需要根据焊接接头的要求选择适合的焊接设备，并进行校准和维护。
3. 焊接参数的评定：焊接参数的评定主要包括选择和调试。
船用5059铝合金材料及焊接接头低温疲劳试验以及寿命评估
船用5059铝合金材料及焊接接头低温疲劳试验以及寿命评估目录一、内容概览 (2)1. 研究背景和意义 (2)2. 国内外研究现状 (3)二、船用5059铝合金材料性能研究 (5)1. 5059铝合金的概述及特点 (7)1.1 铝合金的分类与特性 (8)1.2 5059铝合金的性能及适用范围 (9)2. 船用环境下的性能变化 (10)2.1 船载环境对材料性能的影响 (11)2.2 5059铝合金在船用环境中的性能表现 (13)三、焊接接头性能分析 (14)1. 焊接工艺及参数优化 (15)1.1 焊接方法的选择 (16)1.2 焊接工艺参数优化研究 (17)2. 焊接接头的力学性能测试 (18)2.1 拉伸强度测试 (20)2.2 弯曲性能分析 (20)2.3 冲击韧性测试 (21)四、低温疲劳试验设计与实施 (22)1. 试验目的和原理 (23)1.1 试验的主要目的 (25)1.2 低温疲劳试验的原理和方法 (25)2. 试验材料与设备 (26)2.1 试验材料的准备 (27)2.2 试验设备的选择及校准 (29)3. 试验过程及步骤 (29)3.1 试样的制备与安装 (30)3.2 试验条件的设置与实施 (31)3.3 数据采集与处理 (32)五、低温疲劳试验结果分析 (33)一、内容概览本报告深入探讨了船用5059铝合金材料在低温条件下的疲劳性能及其焊接接头的寿命评估。
报告首先概述了铝合金材料的基本特性及其在船舶制造中的重要性，随后详细分析了5059铝合金的化学成分、机械性能以及焊接工艺的特点。
在此基础上，报告重点阐述了低温疲劳试验的方法、步骤和试验结果分析，揭示了焊接接头在不同低温环境下的损伤机制和寿命预测方法。
此外，报告还对船用5059铝合金焊接接头的低温疲劳寿命进行了系统的评估，包括试验数据整理、统计分析和寿命预测模型的建立。
报告总结了研究成果，并对未来研究方向和应用前景进行了展望，为船舶制造和材料科学领域提供了重要的参考。
船舶建造工艺之船舶焊接
船舶建造工艺之船舶焊接船舶焊接是船舶建造工艺中至关重要的一环，它直接关系到船舶的结构强度和航行安全。
船舶焊接工艺的发展经历了多年的演变和改进，如今已经成为船舶建造中不可或缺的一部分。
本文将就船舶焊接的工艺特点、材料选择、焊接方法和质量控制等方面进行详细介绍。
船舶焊接的工艺特点船舶焊接的工艺特点主要体现在以下几个方面：1. 大型结构：船舶是大型的结构工程，因此船舶焊接需要考虑到大尺寸结构的焊接工艺和设备，以确保焊接质量和效率。
2. 多种材料：船舶的结构材料涵盖了钢、铝合金、不锈钢等多种材料，因此船舶焊接需要考虑到不同材料的焊接特性和要求。
3. 耐腐蚀性要求：船舶长期处于海洋环境中，因此船舶焊接需要考虑到材料的耐腐蚀性能，以保证船舶结构的长期稳定性。
材料选择船舶焊接所使用的材料主要包括钢、铝合金和不锈钢等。
钢是船舶结构中最常用的材料，其焊接性能良好，适用于大部分船舶结构的焊接。
铝合金由于其轻质和良好的耐腐蚀性能，逐渐在船舶建造中得到广泛应用，其焊接需要考虑到氧化膜清除和预热等特殊工艺。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于船舶的特殊部位和设备，其焊接需要考虑到焊接接头的防氧化处理和后续的热处理工艺。
焊接方法船舶焊接的方法主要包括手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
手工电弧焊是最常用的焊接方法，适用于船舶结构的一般焊接，其操作简单，适用范围广。
埋弧焊适用于对焊缝质量要求较高的船舶结构，其焊接速度快，焊缝质量稳定。
气体保护焊适用于对焊接环境要求较高的船舶结构，如铝合金和不锈钢的焊接，其焊接过程中需要保护气体的使用，以确保焊接接头的质量。
质量控制船舶焊接的质量控制是船舶建造中的关键环节，其质量直接关系到船舶的结构强度和航行安全。
质量控制主要包括焊接工艺的制定和验证、焊接接头的质量检测和评定等方面。
在焊接工艺的制定和验证中，需要考虑到材料的选择、焊接方法的确定、焊接工艺参数的设置等方面，以确保焊接接头的质量和稳定性。
福建省船舶检验局焊接工艺
福建省船舶检验局焊接工艺一、焊工要求1.焊接人员应持福建省船舶检验局颁发的焊工合格证上岗，从事与其证书相习惯的工作，证书应在有效期内。
2.碳弧其刨开坡口，应安排技术力量强，经验丰富的人员上岗操作。
注：持有Ⅰ类焊工证书，合格项目为SⅠF10的焊工可从事厚度≤20㎜板结构的平焊。
持有Ⅱ类焊工证书，合格项目为SⅡV10与SⅡH10的焊工可从事厚度≤20㎜板结构的平、立焊与横焊。
持有Ⅲ类焊工证书，合格项目为SⅢV10与SⅢO10的焊工可从事厚度≤20㎜板结构的全位置焊接。
二、设备要求1.所有焊接设备的使用性能应良好；2.直流电源设备的极性，应选择直流反接。
三、焊材要求1.焊接材料的管理，应符合《焊接材料库房管理制度》要求。
2.所有焊接材料在使用前，应进行焙烘，酸性焊条未受潮，能够不焙烘，凡领用的焊条应置于保温筒或者焊条盒内，随用随取。
3.本船焊接材料应使用CCS认可的焊材，船体结构要紧使用酸性焊条，J422（E4303），但下述部位务必使用低氢焊条J507（E5015）。
3.1艏柱、艏柱及其与外板与船体构件的连接。
3.2主机座及其相邻构件的连接。
3.3辅机座，轴舵系。
3.4桅杆、吊艇架、系缆桩、导缆钳、锚机座、系缆机座、掣链器座、舷梯、吊机等受力较要的部位。
3.5纵桁材的对接缝4.焊条直径应根据板厚与焊接部位，分别选择φ3.2㎜、φ4㎜或者φ5㎜焊条。
5.施工中，未用完的焊材应即时交还焊材库，特别是碱性焊条，一次领用时间不得超过5小时。
四、工序要求1.所有下料，加工及安装，均应符合《船舶建造工艺》的要求。
2.碳弧气刨开坡口时，选用的碳棒直径7㎜，气刨电流360A－390A，压缩风机压力0.4－0.6Mpa，刨槽深度（H）－2/3〥（〥：板厚）刨槽宽度（B）＝1.2H，舭部圆弧（R）＝5－7㎜达到清根出白。
3.特别注意若上道工序不符合本工艺要求，不得进入下道工序。
五、焊接方法1.施工中，应注意正确的装焊程序，焊接电流及其合理的焊脚尺寸等，以免焊后产生较大的焊接变形与焊接应力，影响船体外型的光顺性及船体的主尺度。
船舶结构焊接26焊缝及焊接接头
焊缝是组成焊接接头的主体部分， 对接焊缝和角焊缝是焊缝的两种最基 本的型式
一、焊缝的形式和特点
对接焊缝 T形接头角焊缝 搭接接头角焊缝
1. 对接焊缝(butt weld)
（1）尺寸要素 熔宽、熔深、加厚高 B/H ： 叫焊缝形状系数
B h
H
(2) 坡口 groove： 根据设计或工艺需要，将焊件的待
图（b）是开坡口并焊透的丁 字（十字）接头，这种接头的应力 集中大大降低。
4、角接头 (corner joint)
两板件端面构成大于或等于30º， 小于135º夹角的接头。
图（a）是最简单的角接头，但承载能力差； 图（b）是采用双面焊缝从内部加强的角接头，承载能力较
大；
图（c）和（d）开坡口易焊透，有较高的强度，而且在外观 上具有 良好的棱角，但要注意层状撕裂问题；
在只用侧面角焊缝焊成 的搭接接头中，不但沿焊 缝长度上应力分布是不均 匀的，而且在母材断面上 应力分布也是不均匀的
如图a中的横截面A-A,在焊缝附近出现较大正应力，其 应力集中非常严重。为了改善这一断面上的应力分布，常 增添一条正面角焊缝，这样就形成了联合角焊缝的搭接接 头，如图b所示。增添正面角焊缝后A-A断面上的正应力分 布变得较为均匀,最大切应力降低,故此断面上的应力集中得 到改善，由于正面角焊缝承担了一部分外力，以及正面角 焊缝比侧面角焊缝刚度大、变形小，所以侧面角焊缝的切 应力分布也得到改善。设计搭接接头时，采用联合角焊缝 的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。
焊部位加工装配成一定几何形状的沟槽。
开坡口 bevelling(of the edge)： 用机械、火焰或电弧等工艺方法加
工坡口的过程. 开坡口的目的：焊透
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尺寸。承担静载荷时，如材料塑性良好，角焊缝的
截面形状对承载能力没有显著影响。承担动载荷时，
下图中凹型比平型的承载能力高，凸型的最低。不
等边的，当长边平行于载荷方向时，承受动载效果
较好。
3、其它焊缝型式
Slot weld
Plug weld
Spot weld Edge weld ; Edge joint
一、焊缝的型式和特点
焊缝是组成焊接接头的主体部分， 对接焊缝和角焊缝是焊缝的两种最基 本的型式
一、焊缝的形式和特点
对接焊缝 T形接头角焊缝 搭接接头角焊缝
1. 对接焊缝(butt weld)
（1）尺寸要素 熔宽、熔深、加厚高 B/H ： 叫焊缝形状系数
B h
H
(2) 坡口 groove： 根据设计或工艺需要，将焊件的待
二、焊接接头的型式及特点
焊接接头的基本形式： 1）对接接头 2)搭接接头 3)丁字（T型）接头 4)角接头
1、对接接头
特点：受力好，装配精度要求高。截面变化 平缓，应力集中小，受力状态是各种接头中 最好的。但是它的装配要求较高，如果两边 母材上下错动，或间隙过大、过小都不行。
例如：船体外壳板都是对接接头，如果下料不 准确，大了一点，那怕是半公分，就不能保 证焊接质量，必须再切一刀。但是如果一下 切多了，或者没有考虑到焊后收缩变形小了 2~3公分，那么对不起，这快钢板就只好报 废了，对国家，对人民，对你的工厂都将带 来一定的损失，对你个人吗？一个月的奖金 就别拿了。
由于搭接接头的正面角焊缝与作用力偏心，所 以承受拉力时接头上产生附加弯曲应力，如下 图所示。为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝 之间的距离应不小于其板厚的4倍。
（2）侧面角焊缝的搭接接头 中的工作应力分布
用侧面角焊缝连接的搭接 接头中其应力分布更为复杂。 在焊缝中既有正应力又有切 应力，切应力沿焊缝长度上 的分布是不均匀的，当受拉 力P作用时,沿侧面角焊缝长度 上切应力分布如图中qxa所示 (qxa为单位长度焊缝承受的切 力）。
、坡口加工：v型和x型坡口可用气割或等离子切割，亦可 用机械切割加工。但u型和双u型坡口，一般需要刨边机加工。
、焊接变形：采用不适当的坡口型式容易产生较大的焊接 变形，如果坡口形势适宜工艺合理，则可有效的减少焊接变 形。
2 、角焊缝
角焊缝按其截面形状可分为四种，如下图所示，
角焊缝的大小用焊角高度k来表示，通常称k为焊角
– 在正面角焊缝的搭接接头中力线弯曲较为严重，应 力分布很不均匀，根据测试结果可以看出，在角焊 缝的根部A点和焊趾B点都有较大的应力集中，如图 2—27所示，其数值与许多因素有关，如焊趾B点的 应力集中系数就是随角焊缝的斜边与水平边的夹角 θ而变化的，减小其夹角θ和增大熔深焊透根部， 可以降低应力集中系数。
气焊，手弧焊，自动焊的熔透深度逐步增加，则板厚及钝边 高度也可相应增加。
、焊接材料的消耗量：对于同样厚度的焊接接头，采用x型 坡口比v型坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，构件越 厚节省越多。
、可焊到性：它是选择坡口型式的重要条件之一，一般地 说，要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接条 件而定。对不能翻转的和内经较小的容器，为了避免大量的 仰焊及不能或不便从内侧施焊，都宜采用v型或u型坡口。
（3）根据搭接接头中角焊缝受力的方 向可将其分为：
1）正面角焊缝 (front 源自illet weld) ——与力的作用方向垂
直的角焊缝；
2）侧面角焊缝 (side fillet weld) ——与力的作用方向平
行的角焊缝 ；
3）斜向角焊缝——与力的作用方向呈一定角 度的角焊缝。
– （1）正面角焊缝的工作应力分布
焊部位加工装配成一定几何形状的沟槽。
开坡口 bevelling(of the edge)： 用机械、火焰或电弧等工艺方法加
工坡口的过程. 开坡口的目的：焊透
坡口的类型
卷边坡口 平对坡口 V型坡口
U型坡口
X型坡口
K型坡口
（3）选择坡口的原则
、根据板厚和焊接方法选择坡口，保证熔透。
在只用侧面角焊缝焊成 的搭接接头中，不但沿焊 缝长度上应力分布是不均 匀的，而且在母材断面上 应力分布也是不均匀的
如图a中的横截面A-A,在焊缝附近出现较大正应力，其 应力集中非常严重。为了改善这一断面上的应力分布，常 增添一条正面角焊缝，这样就形成了联合角焊缝的搭接接 头，如图b所示。增添正面角焊缝后A-A断面上的正应力分 布变得较为均匀,最大切应力降低,故此断面上的应力集中得 到改善，由于正面角焊缝承担了一部分外力，以及正面角 焊缝比侧面角焊缝刚度大、变形小，所以侧面角焊缝的切 应力分布也得到改善。设计搭接接头时，采用联合角焊缝 的搭接接头，不但可以改善应力分布还可以缩短搭接长度。
3、丁字（十字）接头
(cruciform joint; cross-shaped joint)
丁字（十字）接头是将相互垂 直或近似垂直的被连接件用角焊缝 连接起来的接头
特点： 可以承受各个方向的力和力矩； 有较大应力集中
丁字（十字）接头在船体上的应用非常 广泛，比如船的纵横骨架、扶强材等。 它的种类也较多，常见的如下图所示。
2、搭接接头 (lap joint)
（1）缺点：
应力集中大, 受力状态不好, 疲劳强度低
（2）优点：
对装配的要求不高
– 受力差，装配要求简单。
– 它的特点刚好和对接接头相反，应力分 布很不均匀，疲劳强度低，但是它们的 焊前准备工作几装配要求却很简单。你 看它，下料时大一点，小一点，只要不 过火对接头性能就没有太大的影响，正 是因为这个优点，搭接接头在某些对强 度要求不高的结构上应用比较广泛，如： 大型贮罐的底板。
形成这种两端应力大，中间应力小的主要原因，是因 为搭接板材不是绝对刚体，在受力时本身产生弹性变形所 至。当侧面角焊缝的搭接接头焊缝较长时这种应力分布的 不均匀程度就更大，因此采用过长的侧面焊缝将使应力集 中增加，是不合理的。一般规范规定，侧面焊缝长度不得 大于50k。
（3）联合角焊缝的搭接接头 中的工作应力分布