金屬材料焊接中的主要缺陷及防止措施

陳安榮

摘 要：在各個行業的發展中都會應用到金屬材料，而在金屬材料出現的問題中，大多是由焊接缺陷導致的，嚴重的影響到金屬材料的使用功能和使用壽命。本文就重點對金屬材料焊接中的缺陷及其形成原因進行了分析，并提出了相應的防治措施，以期為焊接人員提供一些理論依據。

關鍵詞：金屬；焊接；缺陷；措施

在連接金屬材料的方法中，焊接是我們最熟悉，也最常用的，其在機械制造等工業制造中應用的非常廣泛，所以其質量的重要性不言而喻。在檢修一些鋼制設備的時候我們發現，差不多40 %金屬問題都是由于焊接缺陷引起的，不管是在制造鏟平時，還是在工程施工過程中，金屬材料的焊接質量都應受到足夠的重視，并且做好預防措施，盡量將焊接缺陷控制在最小。

1 金屬材料焊接中的主要缺陷

1.1 氣孔缺陷

金屬焊接過程中比較常出現的缺陷就是氣孔，而氣孔缺陷主要包括內部氣孔、接頭氣孔、外表氣孔這三種。在金屬焊接的時候氣孔產生氣孔的原因有下列機電：沒有對焊接部件的坡口位置進行清潔、部件焊接位置有水分或銹跡、在焊接前沒有烘培焊條或焊劑（表1）、焊芯質量不合格等等。除此之外，在焊接過程中低氫型的焊條電弧太長，焊接速度較快也是造成氣孔的主要原因之一。氣孔缺陷會在一定程度上減少焊接縫的有效面積，并且，過大的氣孔還會嚴重破壞金屬構件的強化，對焊縫金屬的致密性造成嚴重影響。

表1 各類焊條的的烘干溫度與時間

焊條類別 烘干溫度

（℃） 烘干時間

（小時） 備注

國外堿性焊條 250 3 現場剩余焊條次日使用前烘干100℃，1小時

國內酸性焊條 150 1～2

國內堿性焊條 350 1～2

1.2 裂縫裂紋

這也是比較常見的也比較嚴重的焊接缺陷，焊接中的裂紋主要包括兩種，即冷裂紋（冷卻或者冷卻后產生的，通常都是出現在焊接金屬母材或者母材與焊接交界的熔合線上，可能焊接后立即可見也可能經過一段時間后可見）和熱裂紋（焊接金屬在由液態結晶轉為固態的過程中產生的，在焊縫中心常見并且焊后立馬可見），是引發結構問題的初始點。其產生的主要原因是：

熱裂紋、焊接熔池中存在一些凝固點高、熔點低，塑性低、強度差的雜質結晶例如鐵，而這些物質在凝固的工程中，碰到了非常大的外界結構約束應力，再加上在焊接金屬凝固收縮作用下，就很容易被拉開或者凝固不多時被拉開，這樣晶體就會出現裂紋。一般的焊件焊條中都含有銅、硫等雜質，這也是造成熱裂紋出現的一個原因。

冷裂紋。它的產生與熱裂紋的產生完全不同，需要具備三個條件即：生成淬硬組織于焊接熱循環的熱影響區；過量擴散的氫存在于焊縫中造成濃集；接頭的承受拘束應力較大，這樣裂紋就會產生了。

1.3 未焊透、未熔合

未焊透、未熔合現階段出現頻率較多的一種問題，如果該問題出現，縫隙就容易存在間斷或者是驟然的變化等，將它的強度減弱，還極易出現裂縫等。

未焊透指的是在處焊接的時候結構尾部沒有全部的熔透的問題；未熔合指焊件與焊縫金屬或焊縫層之間存在局部未熔透的現象。其產生原因是：

1、存在焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑過大、電流太小、速度太快、電弧過長等現象；

2、坡口附近的污物沒處理好；

3、處理時，該位置有熔渣進入，導致金屬的熔合無法有效開展，運條手法不當，電弧偏在坡口一邊等而造成邊緣不熔合。

1.4 夾渣

夾渣的含義是在焊縫中存留的熔渣，對焊縫強度和致密性影響較大。當焊接邊緣有氧割或碳弧氣刨時會產生殘留熔渣；當坡口角度太小、焊接電流太小、焊接速度太大時也會產生熔渣；當焊條的性質為酸性或者運條不合理就會產生糊渣，但是當呈堿性時就產生夾渣。

1.5 焊瘤及弧坑

產生焊瘤的原因主要有：運條不均勻，熔池溫度過高；電流過大，電弧過長等。弧坑的成因有：熄弧時間過短，而有中斷現象出現，薄板焊接的電流太大；焊縫表面有焊瘤，極易導致表面產生夾渣。

2 防止措施

2.1 氣孔

焊接電流和焊接速度一定要恰當選擇，從而確保電流和速度能夠滿足相應的要求；采取針對性的措施，對于坡口邊緣的水分、油污和銹跡人很清洗；清理和保管好焊接材料；確保焊條的質量合格；對于埋弧焊，其焊接速度和線能量盡可能的小。

2.2 裂紋對策

1、熱裂紋：首先可以減小焊接的應力，這就需要嚴格按照工藝流程執行，合理地對焊接工藝進行選取；其次焊接工藝的參數必須嚴格把控，冷卻的速度也要適當把握，并且焊接的形狀系數要適當的提高；最后減少焊接中心裂紋的產生還可以采用小電流多層多道焊。

2、冷裂紋：第一是關于焊條的選擇，一般是低氫型的目的是減少氫在焊縫中的擴散量，減少氫的含量還可以通過清掃坡口邊緣油污、水分等；第二切記焊接材料不能受潮，嚴格按照保管使用守則執行，焊接工藝的選擇和線能量要有依據的選取；第三主要是改變接頭的韌性和焊接應力，方法是：去氫消除內應力、淬硬組織回火；焊接程序合理化、分段退焊法等。

2.3 未焊透、未融合的防止措施

要想防止未焊透和未融合的缺陷應當選取正確的坡口尺寸及焊接電流、速度。其次要將坡口的表面氧化皮和污垢等清理干凈。要徹底清根封底的焊條，讓運條適當擺動。最后需要密切注意坡口兩側的融合。

2.4 夾渣缺陷的預防

防止夾渣缺陷的措施有：選取的坡口尺寸要正確，并對坡口的邊緣進行清理，同時選用的電流及焊接速度要合適，運條過程也要適當。如果是多層焊接，對于坡口位置的熔化情況要認真觀察，要仔細清理清理每一層的坡口，并做好封焊工作，埋弧焊時要防止焊偏。焊條質量要過關，偏芯現象一定要杜絕。

2.5 焊瘤及弧坑的防止措施

焊瘤可采取的主要措施有：對熔池的溫度嚴格進行控制；焊接如果運用的是堿性焊條，要特別注意，應該采用短弧焊接。而弧坑的防止措施包括：手工焊收弧過程中，焊條作短時間的停留，或幾次環形運條。采用以上所說的方法就可以有效的防止焊瘤和弧坑的產生。

3 焊縫缺陷的修正措施

在對焊縫缺陷進行修正時應注意下列問題：

1.不能在帶壓、背水的時候對焊縫缺陷進行消除焊補；

2.對要求預熱的材質，工作環境氣溫如果低于0℃，應進行預熱；

3.要求熱處理的焊件應在熱處理前修正缺陷；

4.禁用過大電流補焊，采用小電流、不擺動、多層多道焊；

5.補焊剛性大的結構，除第一層和最后一層焊道，可在焊后熱狀態下錘擊，且每層焊道的起弧和收弧應盡可能錯開；

6.用手工電弧焊焊補高級鋼和高強度結構鋼焊縫缺陷，應用控制線能量施焊法，每一缺陷不能中途停頓，應一次焊補完，且預熱溫度和層間溫度均保持在100℃之上；

7.按原焊縫的探傷要求對焊縫重新檢查修正，要是再有超過允許限值的缺陷，還應重新修正，直到合格，不過焊補的次數要在規定返修次數之內；

8.加強監督、檢驗。加強對焊接過程的監督和檢查，從源頭上減少焊接缺陷，以免機組在缺陷狀態下運行。

4 結語

金屬材料焊接成型工藝對于焊接技術的要求非常嚴格，焊接的質量直接影響到成型后金屬的使用性能，所以，如果出現了問題就應該即刻的處理。首先仔細檢查缺陷的情況，然后依據情況確定它的始末端和深度，最后對缺陷進行清除。只有這樣，才能提高焊接的質量，保證材料的性能，使金屬材料在構件制作中發揮更大的作用。

參考文獻

[1]劉聰.金屬材料焊接中的缺陷及防治措施[J].電子制作，2012，12：228.

[2]于清峻.探析金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J].科技創新與應用，2013，11：82-83.