焊接工藝及返修問題分析

陳志海 蘆紅梅

摘 要：焊接存在于人們生活與生產(chǎn)中的方方方面，不同領(lǐng)域?qū)τ诤附右笠膊槐M相同，特別是對一些高精尖領(lǐng)域?qū)附蛹夹g(shù)的要求不斷加強(qiáng)，即使對于普通生產(chǎn)設(shè)備而言，焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)對于設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性也有著直接的影響。然而，受到焊接材料、焊接工藝、焊接技術(shù)水平、外部環(huán)境條件等多方面的影響，在焊接過程中會出現(xiàn)焊接咬邊、金屬飛濺、焊接裂紋、工件變形等多種問題，這些問題的存在直接影響到了設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞：焊接問題；影響因素；返修工藝

1 引言

焊接是通過加熱、加壓等方式促使金屬體內(nèi)部原子進(jìn)行結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)金屬與金屬連接在一起的技術(shù)或工藝。焊接存在于人們生活與生產(chǎn)中的方方方面，如玩具、工藝品、家用電器、生產(chǎn)設(shè)備、飛行器等，不同領(lǐng)域?qū)τ诤附右笠膊槐M相同，特別是對一些高精尖領(lǐng)域?qū)附蛹夹g(shù)的要求不斷加強(qiáng)，即使對于普通生產(chǎn)設(shè)備而言，焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)對于設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性也有著直接的影響。

2 焊接質(zhì)量影響因素

①焊接材料在焊接前須進(jìn)行清潔，否則會出現(xiàn)焊接不牢、金屬飛濺等現(xiàn)象；②焊接電流的確定對于焊接質(zhì)量至關(guān)重要，焊接電流不穩(wěn)定可能造成工件焊接處出現(xiàn)變形，電流過大又容易出現(xiàn)焊接咬口現(xiàn)象；③焊接時間由焊接電流、工件材質(zhì)、焊口情況等多種因素等確定，焊接時間若掌握不好容易造成焊接不牢；④焊接外部環(huán)境易變化，實(shí)際焊接不同于試驗(yàn)焊接，定位偏差、空氣變化、工件潔凈度等都對焊接質(zhì)量有著直接或間接影響；⑤焊接順序不合理，焊條種類的選擇不恰當(dāng)，焊條存儲條件不當(dāng)均會導(dǎo)致焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，如焊接順序不達(dá)標(biāo)容易造成工件焊接不牢，甚至焊接失敗，焊條種類選擇不當(dāng)容易導(dǎo)致飛濺現(xiàn)象出現(xiàn)。

3 焊接常見問題分析及處理措施

3.1 工件變形

在焊接過程中常會看到工件局部變形現(xiàn)象，如焊縫長寬不足，焊波寬窄不齊，焊接處凸凹不平和焊腳不均勻等，這些問題的存在不僅影響到工件的美觀，同時也會影響到工件的質(zhì)量，分析認(rèn)為導(dǎo)致焊接工件變形的原因主要是：①焊接工件剛性不均一；②工件焊縫調(diào)整不均勻，焊接處收縮不均勻；③焊接電流、速度和方向不一致，焊接電流不穩(wěn)定；④焊接工件放置不平或焊接坡口角度不合理。

預(yù)防工件變形科從以下幾個方面著手：①盡量選擇材質(zhì)均勻的工件，確保工件剛度均勻，同時布置焊縫要均勻；②確定合理的焊接順序，如先主后次，先對稱后非對稱；③確保焊接電流、速度和方向一致；④焊接時應(yīng)有意識的進(jìn)行工件翻動，對于易出現(xiàn)焊接變形的工件應(yīng)采取預(yù)防變形處理措施；⑤對不同材質(zhì)的工件合理選擇焊接工藝。

3.2 焊接裂紋

焊接不當(dāng)出現(xiàn)的裂縫可分為熱裂紋和冷裂紋兩種。熱裂紋是指在高溫下產(chǎn)生的裂紋，又稱為結(jié)晶裂紋，熱裂紋主要存在于焊接內(nèi)部和熱影響區(qū)范圍內(nèi)，其主要表現(xiàn)形式為縱向和橫向兩種裂紋；冷裂紋是指焊縫在冷卻過程中形成的裂紋，又稱為延遲裂紋。理論認(rèn)為熱裂紋產(chǎn)生的原因是冶金和力學(xué)因素共同作用的結(jié)果，具體是低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過程中以液態(tài)間層形式存在，其強(qiáng)度較低，在焊接應(yīng)力作用下形成裂紋；冷裂紋產(chǎn)生的條件是：①工件焊接處能夠形成淬硬組織；②存在擴(kuò)散氫的濃積；③存在焊接拉伸應(yīng)力。

預(yù)防焊接裂紋產(chǎn)生的主要措施有：采用多層多道焊接方式，合理確定焊接順序和方向；②限制焊接材料中硫、磷含量，改善焊縫組織和品粒；③合理確定焊條種類，實(shí)踐表明采用堿性焊條可有效控制裂紋的產(chǎn)生；④焊口要清理干凈，焊條和焊劑使用前要進(jìn)行烘干；⑤工件在焊接后及時進(jìn)行熱處理，可有效改善應(yīng)力和消氫。

以下以DN3400蝶閥焊接為例，講述其焊接過程中出現(xiàn)的工件變形和裂紋現(xiàn)象。DN3400蝶閥的焊接母材主要為Q235B、WCB、304 不銹鋼。與碳鋼相比，304不銹鋼的電阻率是碳鋼的5倍，在同樣的焊接電流、電弧電壓條件下產(chǎn)生的熱輸入要多。而其熱導(dǎo)率僅為碳鋼的1/3，會導(dǎo)致熱量傳遞速度緩慢，熱變形增大。此外，304型不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼大40%左右，更引起加熱時熱膨脹量和冷卻時收縮量的增加。因此在焊縫凝固過程中，會形成較大的焊接內(nèi)應(yīng)力，增大了產(chǎn)生焊接熱裂紋和變形的風(fēng)險。此外，不銹鋼及焊料中所含的S、P 等元素除了能與鐵形成低熔點(diǎn)共晶產(chǎn)物外，還能與合金元素之間作用形成低熔點(diǎn)化合物，這些共晶產(chǎn)物都會降低抗熱裂紋能力。

3.3 金屬飛濺

金屬飛濺是指在焊接過程中受到電弧作用，部分金屬出現(xiàn)電弧融化并飛濺的現(xiàn)象。金屬飛濺不僅容易影響到工件的焊接過程，同時還會造成焊條的浪費(fèi)，對于工件焊接后的質(zhì)量和美觀也有不利的影響。分析認(rèn)為導(dǎo)致金屬飛濺的原因主要有：焊條保存和工件烘干條件不合理；②焊條種類的選擇不正確，如堿性焊條易出現(xiàn)金屬飛濺。預(yù)防金屬飛濺主要可從改善焊條和焊接烘干條件和合理選擇焊條種類著手。

4 返修管理措施

4.1 建立起比較完善的返修體系

企業(yè)建立起一個比較完善的焊接接頭返修體系是對焊接縫隙進(jìn)行返修質(zhì)量管理的前提工作和重要保證。首先，要建立其控制環(huán)節(jié)。這個體系對焊接的接頭返修工作有很大的影響，對返修的方案制定會有一個比較明確的要求。其次，應(yīng)該能夠根據(jù)相關(guān)的規(guī)定去制定出一些適合單位進(jìn)行焊接的制度，并且要制定出有關(guān)焊接接頭返修工作的一些具體的工藝參數(shù)。假如對工件的相同部位返修次數(shù)太多的話，那么焊接的接頭和接頭周圍的母材都會出現(xiàn)一些問題，這樣承壓設(shè)備在工作時是非常危險的。因此，對同一個焊接接頭進(jìn)行返修的次數(shù)不能夠超過兩次，這是承壓設(shè)備能夠承受的極限。

4.2 制定出返修方案

制定返修的方案是返修工作中的一個比較重要的內(nèi)容，因?yàn)橹挥兄贫ǔ霰容^科學(xué)合理的返修方案，在對焊接接頭進(jìn)行返修的時候才能夠正確的去進(jìn)行。在具體的返修方案中應(yīng)該包括：第一，出現(xiàn)缺陷的原因和避免類似的缺陷出現(xiàn)的一些技術(shù)，這樣對今后的焊接工作會有一定的幫助；第二，對缺陷進(jìn)行適當(dāng)?shù)那宄幚恚€要對坡口進(jìn)行一定的處理；第三，對焊接材料和焊接方法的選擇；第四，找出具體的返修工藝，并把這些工藝應(yīng)用到具體的返修工作當(dāng)中；第五，對焊接接頭進(jìn)行檢驗(yàn)之后還要對工件進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣才能夠保證經(jīng)過返修的焊接接頭能夠滿足工作需要，這樣的承壓設(shè)備才能夠更好地工作。

5 結(jié)語

總之，焊接是一個復(fù)雜的工藝過程，在焊接過程中難免會出現(xiàn)各種問題，這些問題的存在會影響到焊接件在使用過程中的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。因此，作業(yè)人員在進(jìn)行焊接作業(yè)前應(yīng)掌握影響焊接質(zhì)量的主要因素，并對焊接中容易出現(xiàn)的問題有所了解，同時也應(yīng)該知道如何采取相應(yīng)的措施來提高焊接質(zhì)量。

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