140kN游梁抽油機平衡臂埋弧焊焊接缺陷產生原因及防止措施

■ 張小軍，任玉芳，王英，張百鶴

1. 概述

140kN游梁式抽油機平衡臂為箱型結構梁（見圖1），焊接制作占據了整個抽油機工作量的三分之一。為了提高焊接質量及生產效率，箱型梁的外側焊縫選用了效率更高，焊接質量更有保障的埋弧焊進行焊接（見圖2）。埋弧焊雖然是一種熔深較大、效率較高的焊接方法，但在實際焊接過程中，還是出現了常見的焊接缺陷，如焊縫成形不良、咬邊、氣孔、裂紋及夾渣等，有缺陷焊縫外觀與正常焊縫外觀對比如圖3、圖4所示。

2. 焊接缺陷產生原因

（1）裂紋 現場焊接產生裂紋的主要原因：①焊絲和焊劑匹配不當。我廠抽油機箱型梁材質采用Q345B，按照原材料的物理特性，應采用焊劑F5014，焊絲H08MnA，而在實際生產過程中采用了上一工程焊接剩余焊劑F6031，因此出現了與焊絲嚴重不匹配的問題。②焊后冷卻方法不當，熔池金屬急劇冷卻，熱影響區硬化，產生了裂紋。③焊道形狀不當，焊道高度比焊道寬度大好多，梨形焊道的收縮產生了裂紋。箱型梁的L形角接頭，根據立板厚度及操作條件采用半V形坡口，但在制作坡口的過程中高度和寬度不成比例，因高度比寬度大而造成比例失常。

圖1 現場整裝140kN抽油機

圖2 埋弧焊接設備

（2）氣孔 焊接時產生的主要是內部氣孔，原因包括：①接頭表面有油污。箱型梁焊接時要進行刨邊，而生產現場使用的刨邊機年久失修，有漏油現象；焊接時鋼板表面油污沒有清理干凈。②焊劑受潮。焊劑有受潮現象，在烘箱內烘干時間過短，沒有徹底烘干。③焊接時電弧電壓過高。在焊接工藝評定時，對電弧電壓評定缺乏合理性。

（3）夾渣 埋弧焊機頭角度出現問題，焊絲對中位置不準確，從而使多層焊焊道形成不好，表面不平整，有較小角度的夾角。

（4）咬邊 埋弧焊出現咬邊的現象在生產實際中不常見，但出現這種現象，經過分析，主要原因是：①焊接速度過快。②操作人員對焊接工藝紀律沒有嚴格執行，對焊接設備各項性能沒有掌握，操作不當。

（5）焊瘤 焊瘤主要是焊接速度過慢造成的。

（6）余高過大 焊接電流過大，電弧電壓過低是出現余高過大的主要原因。另外，箱型梁在焊接時沒有放置到水平位置，有傾斜現象。

（7）表面有壓坑 表面壓坑，直接影響焊縫外觀質量。經過分析有以下原因：①坡口處有油污。②焊劑受潮沒有足夠烘干，仍有水分。

（8）焊縫不直，有扭曲現象 出現焊縫不直現象主要原因是：①焊絲導電嘴孔磨損嚴重，焊絲在送絲過程中有晃動及左右搖擺現象。②焊接臂伸長過大，在焊接區域有拖拉現象。

3. 防止措施

針對以上焊縫金屬內部缺陷和表面缺陷產生的原因進行分析，并結合我廠抽油機箱型梁生產實際情況及制定措施的可行性及經濟性，采取了如下防止措施。

（1）防止裂紋措施 ①對于箱型梁Q345B材質采用焊劑F5014與焊絲H08MnA。②根據生產實際情況，盡量避開冬季低溫氣候條件下焊接，避免急冷裂紋的出現。③對操作條件允許的采取半V形坡口應在正常比例范圍內，焊道寬度和深度比例不可失常。④降低焊接電流，增大電弧電壓。

（2）防止氣孔措施 ①加強焊前清理，對刨邊后鋼板上殘留的油污徹底清除干凈。②焊劑烘干時間由原來的1h延長到1.5h，直到徹底烘干為止，用干濕度計進行檢測。

圖3 有缺陷焊縫外觀

圖4 正常焊縫外觀

埋弧焊焊接參數

（3）防止夾渣措施 ①設計制作箱型梁專用焊接平臺，將工件放置到水平位置。②對多層焊加強層間焊渣的清理工作。③同時調整焊絲對中位置，修訂后的焊接參數如附表所示。

（4）防止咬邊措施 ①修訂焊接參數。②加強操作人員培訓，加大焊接工藝紀律的執行力度。

（5）防止焊瘤措施 加快焊接速度，降低焊接電流，提高電弧電壓。

（6）防止余高過大措施 增加焊接間隙，將被焊件置于水平位置，使其焊縫平滑過渡。

（7）防止表面壓坑措施 ①加強坡口面的清理，使其油污徹底清除干凈。②焊接前將焊劑進行150～300℃烘干1.5h，使焊劑水分完全消失。

（8）防止焊縫不直現象的措施 ①更換新的導電嘴，避免焊絲晃動及搖擺現象的發生。②減小的焊絲干伸長度，使焊接臂伸長到相應的焊接高度。

4. 結語

通過對焊接缺陷產生原因進行分析，并有針對性的采取了一系列的防止措施，使焊接缺陷得到了有效控制，減少了因產生焊接缺陷而造成的焊縫返修及補焊的工作量。提高了焊縫質量和焊接生產率，為后續埋弧焊焊接質量問題的解決積累了豐富的經驗。同時也提高了我廠抽油機產品質量，為新產品的開發制作奠定了基礎。