淺析壓縮機吸排氣管采用鎢極氬弧焊出現裂紋原因

徐 陽

（重慶美的通用制冷設備有限公司，重慶 401336）

商業中央空調主要應用于大型場館，屬于制冷設備中的一種，其主要有螺桿機、離心機。在制造過程中吸排氣管與壓縮機及換熱器的焊接難度較大，焊接位置包含了平、立、仰角焊，且空間狹小，對焊工技術水平要求較高，為質量控制關鍵點。如若焊接工藝參數、焊槍角度、接頭間隙、焊腳尺寸等控制不當，極易出現焊接氣孔、未熔合等缺陷在壓力及應力作用下進而發展成裂紋導致泄露。鑒于此，特對生產中出現的吸排氣管與壓縮機、換熱器焊接接頭泄露進行了模擬試驗及分析，找出接頭泄露原因，并制定預防措施。

1 焊縫接頭形式及焊接缺陷分析

螺桿機吸排氣管與壓縮機法蘭套連接的焊縫采用插入式角接接頭，在生產過程中檢漏時發現1臺機組吸排氣管與法蘭套接頭處有一約30mm左右的焊接裂紋（見圖1），為了弄清楚裂紋產生的原因，便對其進行了一系列的分析。

吸排氣管材質：20#鋼[1]，壓縮機壓縮機法蘭套材質為SS400，此兩種母材抗拉強度都在400MPa左右，與我們常用的Q235相當。此種級別的鋼材焊接性能優秀，在中厚板以下情況及室溫焊接下，幾乎無可能產生焊接冷/熱裂紋。

從圖中我們可以看出采用鎢極氬弧焊其焊接裂紋筆直，與正常焊接裂紋有較大區別，且裂紋位置出現在焊縫與母材交界處，因此初步判斷此裂紋可能為母材層狀撕裂或焊縫未熔合或未焊透造成。同時為了進一步弄清產生此種裂紋的原因，我們特做了兩組模擬現場焊接工況的焊接試驗。分別焊接不同焊腳尺寸及焊接間隙的試驗件進行解剖分析。

圖1 接頭焊接裂紋

2 焊接試驗

2.1 焊接工藝制定

根據母材材質、厚度及焊材直徑制定了以下焊接工藝參數進行試件焊接。

2.2 吸排氣管與法蘭套焊接試件

吸排氣管直徑φ108mm，壁厚4mm，壓縮機法蘭套壁厚8mm，吸排氣管插入法蘭套中，接頭形式為角焊縫，按上表工藝參數進行焊接，焊接位置5F。所得焊接試件如下圖2、圖3所示。

圖2 試件1焊腳尺寸4mm~5mm

圖3 試件2焊腳尺寸8mm~10mm

2.3 試件解剖宏觀腐蝕

對焊接試件采用線切割進行取樣，取樣位置為仰焊位置，即焊接較困難工況，打磨試樣并進行宏觀腐蝕，觀察焊縫熔合情況，如下圖4、圖5所示。

圖4 試件1宏觀腐蝕

表1 兩種試件進行焊接的工藝參數

圖5 試件2宏觀腐蝕

3 原因分析

從宏觀腐蝕試樣中可以看出焊縫都與母材進行了較好的熔合，但試件2宏觀腐蝕試樣焊縫根部出現了2mm左右的未焊透，從而形成了應力集中尖角區。為較為嚴重的焊接缺陷。在長期工作過程中，焊接應力釋放，尖角就會擴展，進而形成裂紋。造成未焊透的原因主要有：坡口角度過小，焊縫根部未清理干凈，間隙太小，焊絲角度不正確，電流過小速度過快，焊接時有磁偏吹現象；或電流過大，焊接位置不佳，焊接可達性不好等。從圖4，圖5對比可以看出試件2焊縫間隙明顯小于試件1，試件1焊縫根部已進行了很好的熔合，而試件2根部卻產生了未焊透缺陷。另外我們在做試驗時試件1焊接位置全為平焊1F位置，而試件2為水平固定不轉動，其焊接位置為5F，焊接包含了立、仰角焊縫，焊接位置難度較高。我們現場壓縮機法蘭套與吸排氣管裝配時由于受制于裝配位置，所用的焊接位置就是5F，所以極易產生根部未焊透情況。這是導致吸排氣管與壓縮機法蘭套產生焊接裂紋的主要原因之一。

4 預防措施

加大吸排氣管與法蘭套處焊縫坡口角度，現有角度為45°，可加大至60°。適當加大焊腳尺寸，焊腳尺寸必須在圖紙中注明，同時現場焊接完畢后用焊縫尺測量焊腳尺寸是否符合圖紙要求。焊接前將坡口處及坡口邊緣25mm范圍內的油污、鐵銹、油漆等污染物清理干凈。焊接結束后需自然冷卻，禁止向焊縫澆水。加強對原材料的檢驗。

5 結語

綜上，可以看出焊接位置、焊角尺寸、焊接坡口、間隙、清潔度等對焊縫熔合性都能產生重要的影響，所以設計合理的焊接位置、焊角尺寸、坡口大小及間隙才能保證焊縫質量的可靠性。