焊接技術(shù)常見缺陷和防止措施分析

吳興科

摘要：焊接缺陷的產(chǎn)生過程是非常復(fù)雜的，既有冶金的原因，也要受到應(yīng)力和變形的，缺陷對(duì)焊接結(jié)構(gòu)承載能力有非常顯著的影響，更為重要的是應(yīng)力和變形與缺陷同時(shí)存在，焊接缺陷容易出現(xiàn)在焊縫及附件地區(qū)，而那些地方正式結(jié)構(gòu)中拉伸余應(yīng)力最大的地方。焊接缺陷分為平面和立體的，平面類型的缺陷比立體類型的缺陷對(duì)應(yīng)力增加的影響大的多，因而危險(xiǎn)也多。所以焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，也需要結(jié)合實(shí)際提出相應(yīng)的防止措施。

關(guān)鍵詞：焊接;缺陷;防止措施

焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中產(chǎn)生的未焊透、未熔合、氣孔、咬邊、燒穿、未填滿、焊接裂紋等金屬不連接、不致密或連接不良的現(xiàn)象。

1焊接的外觀缺陷

外觀缺陷（表面缺陷）是指不用借助于儀器，從工件表面可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時(shí)還有表面氣孔和表面裂紋。單面焊的根部未焊透等。

1.1咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽，它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充所留下的缺口。產(chǎn)生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大，運(yùn)條速度太小所造成的。焊條與工件間角度不正確，擺動(dòng)不合理，電弧過長(zhǎng)，焊接次序不合理等都會(huì)造成咬邊。直流焊時(shí)電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個(gè)原因。某些焊接位置（立、橫、仰）會(huì)加劇咬邊。

咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，同時(shí)還會(huì)造成應(yīng)力集中，發(fā)展為裂紋源。

矯正操作姿勢(shì)，選用合理的規(guī)范，采用良好的運(yùn)條方式都會(huì)有利于消除咬邊。焊角焊縫時(shí)，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊。

1.2焊瘤焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤。焊接規(guī)范過強(qiáng)、焊條熔化過快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢(shì)不當(dāng)?shù)榷既菀讕砗噶觥Ｔ跈M、立、仰位置更易形成焊瘤。

焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，易導(dǎo)致裂紋。同時(shí)，焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸，會(huì)帶來應(yīng)力集中。管子內(nèi)部的焊瘤減小了它的內(nèi)徑，可能造成流動(dòng)物堵塞。

防止焊瘤的措施：使焊縫處于平焊位置，正確選用規(guī)范，選用無偏芯焊條，合理操作。

1.3凹坑 凹坑指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。

凹坑多是由于收弧時(shí)焊條（焊絲）未作短時(shí)間停留造成的（此時(shí)的凹坑稱為弧坑），仰立、橫焊時(shí)，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。

凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。

防止凹坑的措施：選用有電流衰減系統(tǒng)的焊機(jī)，盡量選用平焊位置，選用合適的焊接規(guī)范，收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停留或環(huán)形擺動(dòng)，填滿弧坑。

1.4未焊滿 未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過細(xì)，運(yùn)條不當(dāng)?shù)葧?huì)導(dǎo)致未焊滿。

未焊滿同樣削弱了焊縫，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時(shí)，由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大，容易帶來氣孔、裂紋等。

防止未焊滿的措施：加大焊接電流，加焊蓋面焊縫。

1.5燒穿 燒穿是指焊接過程中，熔深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔性缺。

焊接電流過大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過久，都會(huì)產(chǎn)生燒穿缺陷。

工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。

燒穿是鍋爐壓力容器產(chǎn)品上不允許存在的缺陷，它完全破壞了焊縫，使接頭喪失其聯(lián)接飛及承載能力。

選用較小電流并配合合適的焊接速度，減小裝配間隙，在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊，使用脈沖焊，能有效地防止燒穿。

1.6其他表面缺陷：

（1）成形不良 指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求。有焊縫超高，表面不光滑，以及焊縫過寬，焊縫向母材過渡不圓滑等。（2）錯(cuò)邊指兩個(gè)工件在厚度方向上錯(cuò)開一定位置，它既可視作焊縫表面缺陷，又可視作裝配成形缺陷。（3）塌陷 單面焊時(shí)由于輸入熱量過大，熔化金屬過多而使液態(tài)金屬向焊縫背面塌落，成形后焊縫背面突起，正面下塌。（4）表面氣孔及弧坑縮孔。（5）各種焊接變形如角變形、扭曲、波浪變形等都屬于焊接缺陷O角變形也屬于裝配成形缺陷。

2焊接的內(nèi)部缺陷

焊接的內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、裂紋、未熔合等現(xiàn)象。

2.1氣孔和夾渣

2.1.1氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。

2.1.2氣孔的分類氣孔從其形狀上分，有球狀氣孔、條蟲狀氣孔;從數(shù)量上可分為單個(gè)氣孔和群狀氣孔。群狀氣孔又有均勻分布?xì)饪祝芗癄顨饪缀玩湢罘植細(xì)饪字帧０礆饪變?nèi)氣體成分分類，有氫氣孔、氮?dú)饪住⒍趸細(xì)饪住⒁谎趸細(xì)饪住⒀鯕饪椎取Ｈ酆笟饪锥酁闅錃饪缀鸵谎趸細(xì)饪住?/p>

2.1.3氣孔的形成機(jī)理常溫固態(tài)金屬中氣體的溶解度只有高溫液態(tài)金屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分之一，熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來。當(dāng)凝固速度大于氣體逸出速度時(shí)，就形成氣孔。

2.1.4產(chǎn)生氣孔的主要原因母材或填充金屬表面有銹、油污等，焊條及焊劑未烘干會(huì)增加氣孔量，因?yàn)殇P、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中氣體的含量。焊接線能量過小，熔池冷卻速度大，不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足也會(huì)增加氧氣孔。

2.1.5氣孔的危害氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強(qiáng)度，降低塑性，還會(huì)引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。

2.1.6防止氣孔的措施a.清除焊絲，工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。b.采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干。c.采用直流反接并用短電弧施焊。d.焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度。e.用偏強(qiáng)的規(guī)范施焊。

2.2容易產(chǎn)生氣孔的氣體

2.2.1一氧化碳?xì)怏w

氧化碳?xì)饪资钱a(chǎn)生CO氣孔的原因，主要是熔池中的FeO和C發(fā)生的如下的反應(yīng)：FeO+C=Fe+CO，該反應(yīng)在熔池處于結(jié)晶溫度時(shí)，進(jìn)行的比較劇烈，由于這時(shí)熔池已經(jīng)開始凝固，所以CO氣體不易逸出，于是在焊縫中形成了CO氣孔。如果焊絲中含有足夠脫氧的元素Si和Mn，就可以防止CO氣孔的產(chǎn)生。

2.2.2氫氣孔

如果熔池在高溫時(shí)溶入了大量氫氣，在結(jié)晶過程中不能充分排出，就會(huì)留在焊縫金屬中形成氣孔。電弧區(qū)的氫主要來自焊絲、工件表面的油污及鐵銹，以及CO2氣體所含的水分。減少熔池中氫的溶解量，不僅可以防止氫氣孔，還能提高焊縫金屬的塑性。

2.2.3氮?dú)饪?/p>

焊縫中產(chǎn)生氮?dú)饪椎闹饕蚴潜Ｗo(hù)氣體層遭到破壞，大量空氣侵入了焊接區(qū)所致。造成保護(hù)氣層失效的因素有：過小的CO2氣體流量;噴嘴被飛濺物部分堵塞;噴嘴與工件的距離過大，以及焊接場(chǎng)地有側(cè)向風(fēng)等。因此，適當(dāng)增加CO2保護(hù)氣體流量，保證氣路暢通和氣層的穩(wěn)定，可靠，是防止焊縫中氮?dú)饪椎年P(guān)鍵。

結(jié)束語

總而言之，對(duì)于金屬材料焊接過程中后需加強(qiáng)缺陷研究，從而對(duì)存在盼缺陷給予有效的解決，從而進(jìn)一步促進(jìn)提升其整體焊接規(guī)范鹽和標(biāo)準(zhǔn)化，形成理想的焊接質(zhì)量效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]虞偉鋒 .壓力容器焊接缺陷分析與防治措施 [J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2019（2）：53.

[2]單冬芳，石素萍，黃小俊，等 .？壓力容器焊接常見缺陷及防治措施探討 [J].科技風(fēng)，2018（24）：186.