電渣壓力焊焊接缺陷的淺析

山西臨汾市政工程集團(tuán)股份有限公司 041000

摘要：在平時(shí)的檢測(cè)活動(dòng)中會(huì)經(jīng)常碰到一些不合格的電渣壓力焊件，造成這種不合格的原因是多方面的，有些原因我們可以用肉眼觀察出來(lái)，但有些原因是由于鋼筋的微觀組織發(fā)生了改變，我們用肉眼很難看出來(lái)。本文就造成這些不合格的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，希望對(duì)焊接質(zhì)量的提高能有所幫助。

關(guān)鍵詞：電渣壓力焊；缺陷；微觀組織；奧氏體

電渣壓力焊：是將兩鋼筋安放成豎向或斜向（傾斜度在4：1的范圍內(nèi)）對(duì)接形式，利用焊接電流通過(guò)兩鋼筋間隙，在焊劑層下形成電弧過(guò)程和電渣過(guò)程，產(chǎn)生電弧熱和電阻熱，熔化鋼筋，加壓完成的一種壓焊方法。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的一種熔焊方法。但與電弧焊相比，它工效高、成本低，我國(guó)在一些高層建筑施工中已取得很好的效果。根據(jù)使用的電極形狀，可分為絲極電渣焊、板極電渣焊、熔嘴電渣焊等。目前我國(guó)焊接設(shè)備多是手工操作，且年輕人較多，焊接質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于焊工的素質(zhì)，包括整治素質(zhì)，技術(shù)理論知識(shí)，操作技能和熟練程度，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。某些工程的質(zhì)量事故是與焊接質(zhì)量有關(guān)系的。

下面列舉在檢測(cè)中經(jīng)常碰到的電渣壓力焊的焊接缺陷并對(duì)其形成原因進(jìn)行淺析，以提高現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量。

一 軸線偏移：1、鋼筋端部不直；2、夾具和鋼筋安裝不正確；3、頂壓力過(guò)大；4、夾具存在缺陷。

二 彎折：1、鋼筋端部不直2、鋼筋的安裝和扶持不正；3、焊后過(guò)快卸夾具；4、夾具存在缺陷。

三 咬邊：1、焊接電流過(guò)大；2、焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；3、上鋼筋頂壓不到位。

四 未焊合：1、焊接電流過(guò)小；2、焊接時(shí)間過(guò)短；3、夾具有缺陷，上鋼筋下送不自如。

五 焊包不勻：1、鋼筋端面不平衡；2、填裝焊劑盡量不均勻；3、焊接時(shí)間過(guò)短，熔化量不夠。

六 氣 孔 1、未按規(guī)定要求烘熔焊劑；2、未清除鋼筋焊接部位的鐵銹。3、接縫在焊劑中的埋入深度不合理。

七 燒傷 1、鋼筋導(dǎo)電部位有鐵銹；2、鋼筋?yuàn)A持不緊。

八 焊包下淌 1、焊劑筒有漏孔；2、焊后過(guò)快回收焊劑。

上述缺陷我們?cè)趯?duì)焊件進(jìn)行外觀檢測(cè)時(shí)便可以發(fā)現(xiàn)，但是有些缺陷是我們用肉眼觀察不到的，并且在日常檢測(cè)中可能經(jīng)常碰到。

在焊接熱源的作用下，焊縫兩側(cè)發(fā)生組織性能變化的區(qū)域叫做“熱影響區(qū)”，或稱“近縫區(qū)”。在熔化焊條件，焊接接頭是由兩個(gè)相互聯(lián)系，而其組織性能又有區(qū)別的兩個(gè)部分組成，即焊縫區(qū)和熱影響區(qū)。實(shí)踐表明，焊接質(zhì)量不僅決定于焊縫，同時(shí)還決定于熱影響區(qū)，有時(shí)熱影響區(qū)存在的問(wèn)題比焊縫還復(fù)雜。這是由于鋼筋的焊接過(guò)程要經(jīng)過(guò)加熱、冷卻過(guò)程，相當(dāng)于金屬的熱處理過(guò)程，改變了鋼筋的微觀組織。從基本原理上看，焊接條件下的組織轉(zhuǎn)變與熱處理?xiàng)l件下的組織轉(zhuǎn)變是一致的，新相的形成過(guò)程與組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程都符合經(jīng)典的結(jié)晶理論。但是，焊接條件下的熱循環(huán)有其自身的特點(diǎn)和規(guī)律，在組織轉(zhuǎn)變上必然與熱處理工藝條件下的表現(xiàn)不同。

焊接條件下的熱處理具有以下特點(diǎn)：

加熱的溫度高：一般熱處理情況下，加熱溫度都不超過(guò)Ac3以上100～200，而在焊接時(shí)，近縫區(qū)熔合線附近可接近金屬的熔點(diǎn)，對(duì)于低碳鋼和低合金鋼來(lái)講，一般都在1350℃。顯然兩者相差甚大。

加熱速度快：焊接時(shí)由于采用的熱源強(qiáng)烈集中，故加熱的速度比熱處理時(shí)要快的多，往往超過(guò)幾十倍甚至幾百倍。

高溫停留時(shí)間短：焊接時(shí)由于熱循環(huán)的特點(diǎn)，在Ac3以上保溫的時(shí)間很短，（手工電弧焊約為4-20s，埋弧焊約為30-100s）而在熱處理時(shí)可以根據(jù)需要任意控制保溫時(shí)間。

自然條件下連續(xù)冷卻：焊接過(guò)程中，一般都是在自然條件下連續(xù)冷卻，個(gè)別情況才采用焊后保溫或焊后熱處理。

局部加熱：焊接加熱一般只集中或局限于焊接區(qū)，并且隨熱源的相對(duì)移動(dòng)，被加熱區(qū)也在隨之移動(dòng)。因此焊接區(qū)的組織轉(zhuǎn)變是在應(yīng)力作用下進(jìn)行的，并且這種轉(zhuǎn)變的過(guò)程是不均勻的。

由于奧氏體晶粒大小對(duì)鋼件熱處理后的組織和性能影響極大，因此必須了解影響晶粒長(zhǎng)大的因素，以尋求控制奧氏體晶粒大小的方法。奧氏體起始晶粒形成后，其實(shí)際晶粒的大小主要取決于升溫和保溫過(guò)程中奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向，奧氏體晶粒長(zhǎng)大過(guò)程可視為晶界的遷移過(guò)程，其實(shí)質(zhì)就是原子在晶界附近的擴(kuò)散過(guò)程。因此凡是影響晶界原子擴(kuò)散遷移的因素都會(huì)影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大。

1.即熱溫度和保溫時(shí)間的影響

由于奧氏體晶粒長(zhǎng)大與原子擴(kuò)散有密切關(guān)系，所以加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，則奧氏體晶粒越粗大。而在每一加熱溫度下，都有一個(gè)加速長(zhǎng)大期，當(dāng)奧氏體晶粒長(zhǎng)大到一定尺寸后，再延長(zhǎng)時(shí)間，晶粒將不再長(zhǎng)大而趨于一個(gè)穩(wěn)定尺寸。為了獲得一定大小的奧氏體晶粒，可以同時(shí)控制加熱溫度和保溫時(shí)間。加熱溫度低時(shí)保溫時(shí)間影響較小，加熱溫度高時(shí)保溫時(shí)間的影響開始較大，隨后減弱。因此加熱溫度高時(shí)，保溫時(shí)間應(yīng)當(dāng)縮短，才能保證的到細(xì)小的奧氏體晶粒。比較而言加熱溫度對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大起主要作用，因此生產(chǎn)上必須嚴(yán)加控制，放置加熱溫度過(guò)高，以避免奧氏體晶粒粗化。

2.加熱速度的影響

加熱速度越快，過(guò)熱度越大，奧氏體的實(shí)際形成溫度越高，形核率和長(zhǎng)大速度越大，則奧氏體的起始晶粒越細(xì)小，但是，奧氏體起始晶粒細(xì)小而加熱溫度較高反而使奧氏體晶粒易于長(zhǎng)大。因此快速加熱時(shí)，保溫時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，否則晶粒反而更加粗大。

通過(guò)上述焊接熱處理的特點(diǎn)和影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響因素我們可知，當(dāng)焊接輸入熱量過(guò)大時(shí)，熱影響區(qū)寬度增大，高溫區(qū)域增寬，高溫停留時(shí)間變長(zhǎng)，冷卻速度減慢，導(dǎo)致熱影響區(qū)奧氏體的晶粒變粗變大，從而降低了該區(qū)的強(qiáng)度，使得電渣壓力焊的抗拉強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。因此在焊接時(shí)除了其它因素的影響外要特別注意焊工工藝的調(diào)整，并且定時(shí)對(duì)焊機(jī)進(jìn)行檢查，以免對(duì)焊接質(zhì)量造成影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》JGJ 18-2012

[2] 《焊接技術(shù)手冊(cè)》王文翰 1997

[3] 《金屬學(xué)與熱處理》 崔忠圻 2004