復合板復層等離子焊接常見問題分析

龐國慶，劉 凱，曹文龍，李進軍

（西安天力金屬復合材料有限公司，陜西 西安 710201）

爆炸焊接制備的復合板廣泛應用于化工壓力容器制造[1]。大板面復合板的生產能夠減少壓力容器設備的焊縫數量，從而提高設備的可靠性。實際上爆炸復合板的面積受到原材料板幅的限制，首先需要對復層進行拼焊，因此能否順利的完成大面積復層的拼焊是制備大面積復合板的必要條件。

我公司先后購置兩臺SAF公司設計制造的NERTAMATIC 450型縱縫等離子+氬弧焊焊機。該焊機是目前國內最先進、一次可焊長度長（7m）的等離子焊機。它可實現自動等離子焊、自動交直流TIG焊及TIG+等離子雙槍組合自動焊等功能，適合于板材厚度1.5mm～10.5mm的鈦材、不銹鋼、合金鋼、鎳基合金等多種金屬板材的對接焊。其焊接速度快，焊縫美觀，焊縫質量好，成本低。因此SAF縱縫等離子+氬弧焊焊機的使用完全解決了復合板生產過程中的復層拼焊效率低、不能滿足大面積復合板制備的問題。

1 大面積復板拼焊易產生的問題

對于大面積復層的等離子拼焊，其特點是拼焊板幅大、焊縫長度長、焊接時間長。這不僅增加了焊接操作難度，而且要求焊前準備工作精細、焊機長時間精確控制。如果控制不當，有可能會出現以下三類問題。

1.1 焊接接頭外觀缺陷

（1）焊縫氧化。這是由于焊接過程中氣體保護不良造成的，對于易于氧化的鈦、鋯等有色金屬特別明顯。焊縫氧化易造成焊接接頭的彎曲性能、拉伸性能明顯下降。焊縫氧化不僅出現在焊縫正面，還有可能出現在焊縫背面。當選擇的保護氣體中水分含量較多時，也有可能造成焊縫氧化。

（2）未焊透。當焊接速度過快、離子氣流量較小、焊接電流較小時均會產生未焊透的情況，表現在焊縫正面就會出現余高異常增高。

（3）咬邊。焊接電流過大會造成由于焊接參數選擇不當沿焊趾的復層部位產生的溝槽狀的咬邊缺陷。咬邊將減少母材的有效截面積、在咬邊處可能引起應力集中，易引起裂紋。

通常情況下，由于SAF縱縫等離子+氬弧焊焊機是采用機焊的方式，因此不會因操作方法不當造成咬邊。但是電流過大、離子氣過大、焊接速度過慢就可能產生咬邊。當焊前板材對接出現錯邊時，也會造成咬邊現象的出現。

（4）增強高、焊瘤、燒穿。當焊縫的熱輸入量高于正常焊接所需要時，隨著熱輸入量的逐漸增大，將依次會出現增強高、焊瘤、燒穿等缺陷。

1.2 焊接接頭內部缺陷

（1）氣孔、夾渣。由于焊前清理工作質量較低，造成灰塵、雜質、油漬等在焊接區域殘留時，將會出現氣孔、夾渣等現象。

（2）裂紋。當焊接合金時，由于元素燒損、偏析和焊接應力的共同作用，容易造成焊縫出現焊縫裂紋的出現。有時，當焊接電流過大或者焊接參數調節不合適時，裂紋將同其它焊接缺陷同時出現。

1.3 復板板型不達標

復板板型不達標是指拼焊后板材的不平度超標，出現起伏不平的現象，這直接影響爆炸焊接過程中復板飛行距離、碰撞角的變化，造成復合板局部結合強度降低甚至不結合的出現。

造成的主要原因有：復板待焊邊部的直線度不達標、拼焊前預留間隙不合適、復板吊裝過程不正當操作、焊接過程中的不正當操作。這些均有可能造成復板板型超標，給爆炸復合質量造成影響。

1.4 等離子焊機出現異常

SAF縱縫等離子+氬弧焊焊機是嬌貴的焊接設備。嬌貴的原因在于焊機的SP7等離子焊槍、水路循環系統、氣體保護部分、自動弧壓跟蹤系統等均需按照正確的操作方式進行。出現細微的不正常現象一定要仔細分析原因，否則將出現大的部件損壞而導致焊機出現異常。

異常現象包括焊槍異常下落、等離子弧不能正常引弧、異常停機、焊縫質量不穩定、噴嘴、瓷套非正常燒損等現象。出現這些問題需要焊機操作工對焊機的工作原理進行正確的理解。可能的原因是水路循環系統堵塞、SP7等離子焊槍內部出現異常等，這些異常現象的出現不僅會導致焊機的損壞，而且還會導致焊縫缺陷的產生。

2 減少和防止焊接缺陷的措施

對以上所述大面積復層等離子拼焊出現的問題，我們應仔細研究其成因，找出癥結所在，積極進行預防，從而確保焊接工作的正常進行。

2.1 焊前準備

大面積復層待拼焊邊部應進行嚴格的焊前清理，利用刮刀、角磨機、鋼絲刷清理毛刺，用綢布蘸丙酮擦除灰塵、雜質、油漬。板材對接時，要避免裸手觸摸待焊邊部；預留間隙要合適，以便造成整板應力分布不均勻。

2.2 焊接過程中控制

應嚴格按照已經評定合格的焊接工藝進行焊接參數調節。焊接過程中應通過監控設備嚴格監控熔池，及時調節焊接參數。

2.3 焊后缺陷的檢驗與修復

大面積復層等離子拼焊后，不僅要進行焊縫的外觀檢驗、液體滲透檢驗、射線檢驗，還要進行復板板型的檢驗。當出現焊接缺陷時應按照焊接工程師制定的工藝要求進行缺陷的清理和修復。

2.4 等離子焊機的日常維護

SAF縱縫等離子+氬弧焊焊機需要定期保養與維護，如冷卻液的及時更換、氣體保護銅槽的定時清理、SP7等離子焊槍的定期檢查。對于焊機使用的易損配件應及時備件。焊機操作工還應嚴格按照正確的操作規程進行操作，以避免焊機的損壞，從而保證焊接質量。

3 總結

大面積復層等離子拼焊出現的各種問題應及時進行分析，找出對策，保證焊縫質量。在考慮各種焊接質量影響因素后，按照評定過的焊接工藝進行拼焊的焊縫質量、復板板型均能達到技術要求。

[1]高寶利，李平倉，華先鋒等.鈦一鋼復合板在濱海電站凝汽器中的應用[J].鈦工業進展，2005（22）：36-38.