金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探討

孟玲麗

（吉林省安全生產(chǎn)教育中心，吉林 長春 130000）

根據(jù)相關(guān)資料和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，金屬材料焊接成型中的主要缺陷類型多樣。本文主要從金屬材料焊接成型中的常見的熱裂縫與冷裂縫、凹陷與焊瘤、氣孔與夾渣這三個(gè)方面的缺陷為例，在簡(jiǎn)要分析其成因的基礎(chǔ)上，針對(duì)每種類型焊接缺陷的控制進(jìn)行了措施探討[1]。

1 金屬材料焊接成型中的主要缺陷及其成因

1.1 熱裂縫與冷裂縫

金屬材料焊接成型中最常見的缺陷就是裂縫（主要包括熱裂縫與冷裂縫兩種類型）。其中，熱裂縫是由焊接過程中熔成的液體金屬材料凝結(jié)而成，主要形成于焊縫中心。金屬材料焊接的主要工藝就是熔焊、壓焊和釬焊，無論是哪一項(xiàng)工藝流程都會(huì)產(chǎn)生熱量，這些熱量很容易導(dǎo)致焊接過程中除金屬和焊條以外的其他低熔點(diǎn)雜質(zhì)更快的產(chǎn)生融化、凝固反應(yīng)，從而埋下焊接裂縫隱患[2]。當(dāng)這些雜質(zhì)的凝固物受到外力腐蝕、磨損后，便產(chǎn)生了熱裂縫。冷裂縫則是因金屬材料焊接工藝操作不當(dāng)和焊接母體材料問題而產(chǎn)生的，主要形成于金屬材料焊接交界的熔合點(diǎn)。一方面，當(dāng)所焊接的金屬材料本身承受力較弱，無法承受焊接壓力時(shí)，出現(xiàn)冷裂縫的概率也較高；另一方面，焊接過程中，金屬材料的熔化會(huì)導(dǎo)致氫氣產(chǎn)生，當(dāng)氫氣含量達(dá)到一定指標(biāo)時(shí)，材料內(nèi)部便會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生裂縫。

1.2 凹陷與焊瘤

金屬材料焊接成型中的凹陷與焊瘤缺陷也十分常見。凹陷主要產(chǎn)生于焊縫表面、焊接背面和母材部分，焊瘤主要產(chǎn)生于焊縫根部和母材之上，這類缺陷的產(chǎn)生與焊接工藝的成熟與否有著直接的關(guān)系。

其中，凹陷的成因大體如下：①焊接成型時(shí)沒有及時(shí)進(jìn)行焊條的短暫停留處理；②焊接過程中沒有對(duì)不慎熔化的母材進(jìn)行充分的熔敷金屬補(bǔ)充；③焊接過程中，母材與焊條的焊接角度不對(duì)，導(dǎo)致電弧過長、焊接擺動(dòng)不合理；④同一起位置重復(fù)焊接；等等。焊瘤的成因主要有：①焊接前未確保焊條質(zhì)量，導(dǎo)致偏芯焊條被使用；②焊接過程中對(duì)熔化的液態(tài)金屬控制不當(dāng)，導(dǎo)致其從焊縫溢出（根部）或就到母材上，并產(chǎn)生凝固現(xiàn)象；③焊接姿勢(shì)不規(guī)范，焊條熔化速度快；等等。

1.3 氣孔與夾渣

在金屬材料焊接中，經(jīng)常出現(xiàn)焊縫中殘留焊接所產(chǎn)生的氣體和熔渣的現(xiàn)象，即氣孔和夾渣缺陷。

從成因上來看，焊接母材或金屬材料的未做好清潔（如材料表面的油污和銹跡等）、焊條不夠干燥或焊劑未烘干，都將增加焊接過程中所產(chǎn)生的氣體，進(jìn)而增加氣孔量。此外，由于金屬材料焊接熔池冷卻速度大，當(dāng)焊接線能量過小時(shí)，焊接所產(chǎn)生的氣體不易從焊縫溢出，因此也容易產(chǎn)生氣孔。金屬材料焊接中所采用的金屬材料主要為鎢、銅等，鎢極惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，由于電源極性不當(dāng)，電流密度大，便容易因鎢極熔化脫落而產(chǎn)生金屬顆粒，即夾渣。同時(shí)，通過手工進(jìn)行金屬材料焊接時(shí)，焊條擺動(dòng)不良，也可能導(dǎo)致熔渣無法上浮而殘留在焊縫之中[3]。焊接前清渣不徹底或焊材選用不當(dāng)也是金屬材料焊接成型中產(chǎn)生夾渣缺陷的原因。

2 金屬材料焊接成型中主要缺陷的控制措施

2.1 熱、冷裂縫的控制

金屬材料焊接成型中熱裂縫與冷裂縫缺陷的控制可以采取以下措施。

對(duì)于金屬材料焊接成型中的熱裂縫缺陷，首先，在焊接開始前，要對(duì)所焊接的金屬材料本身承受力和焊接環(huán)境進(jìn)行基本的判斷，并嚴(yán)格按照施工要求選擇焊接材料。其次，要嚴(yán)格控制金屬材料焊接的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使焊接工作能夠按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，防止因工藝流程缺失而產(chǎn)生焊接裂縫。另外，要做好焊接缺陷的提前應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備工作，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行焊接環(huán)境的最大優(yōu)化，嚴(yán)格管控各種焊接參數(shù)，避免焊接過程中雜質(zhì)的產(chǎn)生，從整體上提高焊接的質(zhì)量。對(duì)于金屬材料焊接成型中的冷裂縫缺陷，要從焊接技術(shù)和工藝的角度出發(fā)，選用低氫含量的焊條，以從源頭上減少焊接過程中所產(chǎn)生的氫氣量。其次，要選擇高質(zhì)量的材料，并根據(jù)焊接母材的承受能力控制焊接工藝，以平衡母材承受力與焊接壓力的平衡。最后，要對(duì)焊接環(huán)境的空氣濕度進(jìn)行控制，創(chuàng)造一個(gè)良好的焊接冷卻環(huán)境，并做好材料的清潔、防腐、保存工作，避免外力作用對(duì)焊接成果的破壞。

2.2 凹陷與焊瘤的控制

金屬材料焊接成型中凹陷的控制可以通過焊接位置（水平）的調(diào)整、有電流衰減系統(tǒng)焊機(jī)的選用來實(shí)現(xiàn)，此外也要進(jìn)行焊接規(guī)范和技術(shù)的跟進(jìn)，如在焊接成型時(shí)對(duì)焊條進(jìn)行短暫的停留處理、焊接過程中對(duì)不慎熔化的母材進(jìn)行充分的熔敷金屬補(bǔ)充等。此外，在用焊角焊縫時(shí)，以交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊產(chǎn)生的凹陷。焊瘤的控制可以采用控制焊條質(zhì)量（選用無偏芯焊條）、嚴(yán)格關(guān)注液態(tài)金屬流向，防止其從焊縫溢出、規(guī)范焊接姿勢(shì)等措施。

2.3 氣孔與夾渣的控制

控制金屬材料焊接成型中的氣孔和夾渣缺陷可以采取如下措施：①清除焊絲條、工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹等雜質(zhì)；②采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干；③采用直流反接并用短電弧施焊；④焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度；⑤保證接口的潔凈，控制焊接速度。需要注意的是，在實(shí)際的金屬材料焊接作業(yè)中，氣孔與夾渣缺陷的類型往往要更加復(fù)雜多樣，因此，具體的氣孔與夾渣控制措施要以實(shí)際工藝要求、施工環(huán)境和技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與探索。

3 結(jié)論

本文從冷熱裂縫、凹陷與焊瘤、氣孔與夾渣三個(gè)方面進(jìn)行了金屬材料焊接成型中的主要缺陷和控制措施探討，在探討的過程中發(fā)現(xiàn)，金屬材料焊接成型工藝是現(xiàn)代工業(yè)施工中所不可或缺的，這一工藝的廣泛應(yīng)用解決了其他材料焊接所產(chǎn)生的許多工藝問題，為焊接技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)了力量。但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及工業(yè)施工要求的不斷提高，金屬材料焊接過程中存在的一些缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來。如何運(yùn)用工藝規(guī)范、技術(shù)手段來控制和避免金屬材料焊接成型中的缺陷，成為了焊接工業(yè)領(lǐng)域必須要思考的問題。對(duì)于金屬材料焊接成型中主要缺陷控制措施的思考，既要從工藝技術(shù)的角度出發(fā)，又要從施工相關(guān)規(guī)范的角度出發(fā)。通過施工人員、焊接準(zhǔn)備、技術(shù)工藝、工后防范等多個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合，將有利于更加全面的實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料焊接成型中主要缺陷的控制。