塔式起重機制造焊接過程的常見缺陷及其質量控制方法淺探

沈冀江

（大明重工有限公司，江蘇 靖江 214500）

1 塔式起重機制造常見缺陷分析

在塔式起重機制造過程中，焊接缺陷種類多種多樣，按其位置不同，可劃分為外部缺陷和內部缺陷，前者主要包括焊縫外形形狀不符合設計施工要求，表面存在氣孔、咬邊、焊瘤、弧坑、表面夾渣、焊接裂紋等。后者主要包括氣孔、夾渣、未焊透、焊接裂紋等。鋼材、焊條質量工藝參數與規程、焊接技術及其他準備工作，都會對塔式起重機制造焊接質量產生較大影響，唯有深入了解各種焊接缺陷的產生原因，及時采取有效措施進行防控處理，才能確保塔式起重機制造焊接的較高質量[1]。

1.1 裂紋缺陷

主要包括熱裂紋與冷裂紋兩種，前者主要是由于焊接晶界上存在硫、磷、銅等熔點較低的共晶體，接頭受到較大拉應力作用而產生裂紋，對此必須加強對焊接材料的嚴格把控，嚴格控制雜質含量，避免出現焊縫截面凸、高、實，實現扁平的圓弧過渡。通過改善焊縫、晶粒，減少結晶現象，合理確定工藝參數，避免焊縫冷卻過快，形成較大應力。冷裂紋的產生主要由于焊接接頭產生較為嚴重的淬火組織，或者是接頭含氫量過高，使得缺陷位置形成較大的面部壓力，或者磷含量過高、接縫拉應力過大等都會導致冷裂紋的形成。對此，應選擇使用堿性焊條、焊劑降低焊縫金屬含氫量。強化焊縫塑性焊條焊劑需充分烘干，做好坡口母材的去油、去水、去銹工作，減少清源，在焊接前需對工件預熱焊接位置進行緩慢冷卻，在工藝選擇方面，應選擇焊接應力較小的工藝，并通過焊縫的加熱、保溫進行去氫處理。

1.2 氣孔缺陷

焊接熔池凝固氣泡未充分溢出導致空穴、氣孔問題，使得焊縫截面縮小，降低焊縫強度，破壞金屬結構。氣孔產生的原因主要有坡口、清理不完整，存在油污、水分、銹跡或者是焊條焊劑質量不合格、烘培不規范等。對此，需在焊接過程中的焊接速度予以嚴格控制，做好破口清理以及焊接材料的保管、烘培，杜絕使用質量不合格的焊條材料。

1.3 未焊透與未融合缺陷

未焊透指的是焊縫接頭未充分融透的現象，未焊透問題會使得平面縮小、截面積提高、應力集中，大幅削弱焊接強度，坡口角度過小、鈍邊過長、邊緣不齊、工藝參數不合理、坡口表面清理不充分、操作不規范等都是導致未焊透的主要原因。未融合指的是焊道與母材之間、填充金屬之間，未實現充分融合。造成未熔合的主要原因是因為焊接輸入過的電弧偏斜坡口有污染、層間清渣不充分等，對此要加強對坡口尺寸的合理把控，選擇合適的焊接電流與焊接速度，合理控制運條提動以及調整好焊條角度，做好坡口清理，提高焊接工藝操作水平[2-4]。

1.4 夾渣與夾雜缺陷

如果焊接反應產物和容造不能充分溢出，多道焊接清理不充分會導致其殘留在焊縫金屬內形成夾渣，坡口角度過小，焊接電流過小，焊接邊緣熔渣清理不充分，酸性焊條的運條不當，電流過小，都會產生焊渣、糊渣。堿性焊條焊接極性錯誤，電弧過長也會形成夾渣。對此，必須充分清除焊道雜質，保持坡口干燥清潔，鐵水與熔渣充分分離，嚴格按照工藝要求對焊接電流速度、運條提運等進行合理控制，在進行多層焊時需做好每一層道的清理，選擇合適的焊條、坡口形式，加強焊接技術控制。

1.5 咬邊與焊流缺陷

咬邊指的是母材與焊縫和線的過渡口在受到過強融化而造成缺陷，或者是過多熔化金屬流到焊縫附近母材上形成焊瘤焊。電流過大、電壓過強、電弧過長、運條不當、焊速失控、熔池溫度過高、焊接尺寸偏差等都會造成咬邊與焊瘤問題。對此，在具體焊接時，應嚴格按照工藝要求，對焊接電流、速度、電弧運條角度方式等進行合理控制，對咬邊深度、長度、熔池溫度熔池大小等進行嚴格控制。

1.6 形狀缺陷

因為塔式起重機運行時間較長，負荷較大，所以零件必須具有極強的耐磨性與強度，而焊接質量則會在較大程度上影響到整體起重機的穩定性。在具體焊接過程中，因為事先沒有準備到位或是焊接工藝不合理等極易造成各類焊接缺陷，其中較為常見的一種就是形狀缺陷，其具體表現為外觀質量差、魚鱗波寬窄、高度出現突變、焊縫不規整等，這通常十以內操作不規范、返修所導致。形狀缺陷容易導致應力集中，使得整體承載能力下降。

1.7 焊縫尺寸缺陷

焊縫尺寸缺陷主要指的是焊縫高度、寬度不足、沒有焊滿等問題，導致具體尺寸與圖樣或是技術要求不相符。該類缺陷出現的原因主要在于操作人員沒有根據工藝要求來實時作業，如若尺寸偏大，會導致部分荷載結構疲勞強度降低；如若尺寸偏小，則會導致承載面變小。

1.8 弧坑

在實際焊接時，操作人員未能妥善處置收弧與斷弧，使得起重機的焊道尾部出現弧坑，沒能填充作古的金屬?；】尤毕輼O易引發夾渣、氣孔以及熱裂縫，大大降低了起重機的牢固性。不僅如此，弧坑還會使得焊接形成的縫截面積降低，使得整體起重機承載能力下降。

2 塔式起重機制造焊接質量控制措施

2.1 設計控制

塔式起重機制造設計必須在設計圖紙中對焊條、焊絲、焊劑、對接焊縫等相關系數、參數進行詳細標注，尤其是要對生產制造需要的特殊工況進行詳細說明，對于焊繼焊透情況、焊管與殼體的焊繼形式等進行明確標注，確保后續焊接工作的順利進行。

2.2 焊接材料控制

在焊接材料選擇過程中需確保其具備相應的合格證書、質量檢測證明、生產質量保證等，確保材料質量充分符合國家相關標準以及設計方案要求，尤其是確保焊條化學成分和焊體成分能充分滿足對應的焊接環節要求。若是采用不同強度級別的鋼作為焊體材料進行焊接，一般以滿足最低等級強度的焊接材料為標準下限。對于特殊情況下，如進行點固焊，或者是進行厚板首焊，則一般存在強度等級較高的焊接材料。同時在進行焊材管理過程中必須嚴格遵守《焊條質量管理規程》等相關要求。

2.3 焊接工藝控制

焊接工藝對焊接質量有著直接影響，所以必須根據實際情況對焊接工藝設計進行合理優化，嚴格按照相關規范對操作圖紙、工藝進行合理設計，嚴格控制電流、電壓等，同時還需要提高對焊接施工現場的監督管理力度，從嚴處理違規操作行為，嚴格落實獎懲制度，在進行制造焊接之前，必須做好對焊接方法工藝的正確性、合理性的系統檢查，采用先進探傷技術重點檢查關鍵部位，確保實現較好的焊接質量[5]。

2.4 提高焊接工作人員綜合素質

對于焊接質量控制而言，焊工操作水平也是極為關鍵的影響因素，在相同的工況條件下，不同焊工焊接的質量有所差別，容器的最佳工作性能也有著一定的差異。對此，首先必須確保焊工具備相應的工作資質，根據不同工序的焊接要求，選擇具備相應資質、經驗的焊工，同時需要加強對其在職培訓，不斷提高其技術水平與綜合素質。其次，需要定期開展崗位培訓、質量攻關、技術比武、獎優罰劣等方法來激發操作人員的質量提升意識，以及專業操作技能。此外，還應當不定期檢查焊接人員的焊接技能，落實焊工證年審制度，定期焊工復證，確保焊接質量的起重機。

2.5 焊接熱處理實施

采用特殊生產材料或者對結構較為特殊的塔式起重機制造，需結合實際情況進行必要的焊前、焊后熱處理，減小焊接殘余應力，確保獲得較好的焊接質量。在此過程中，各個焊接部位能承受的最大殘余應力與屈服應力都需要滿足相關規定要求。

2.6 保證焊接設備與工裝性能良好

工作人員需要定期檢查、維修以及保養焊接設備與工裝，而且需要對焊接設備上的各類儀表與工裝，如氣體流量計、電壓表以及電流表等實施定期校驗。除此之外，需要構建完善的焊接設備與工裝技術檔案，一旦出現設備方面問題也能根據原始資料進行分析與處理。而且還應當實施焊接設備與工裝操作責任制，明確各操作人員的具體職責，保證其使用的規范性以及維護、保養的及時性。

2.7 不斷優化焊接工藝與方法

在具體焊接過程中應當要結合具體焊接情況來開展焊接工藝與焊縫設計的調整，切實根據相應規范流程來進行焊接，并且做好焊接電流以及電壓等參數把控工作。首先，要求按照相關標準要求來評定焊接工藝。其次，安排經驗豐富的焊接人員來制定具體需要的工藝文件，且確保該類文件的連續與全面。再者，嚴格根據焊接工藝流程來強化管控施焊過程，并且運用超聲波來檢測重要部件的焊縫質量。最后，需要對焊接工藝的科學性和可行性進行仔細驗證。

2.8 注重焊接環境的控制

如若在開展焊接作業時遇到大風、暴雨或是大雪等天氣，則需要暫停作業，或是采取有效的防雨雪、防風措施后實施焊接。如若在焊接過程中氣溫過低，則要求結合具體焊接材料采取有效措施進行處理。例如，普通合金鋼最低溫度不得低于-10℃，低碳鋼則不得低于-20℃，如若低于其極限溫度，則需要做好預熱處理。不僅如此，對于重要結構的焊接則需要設置可追溯制造人員、檢驗狀態的永久性標識，做好質量追溯工作，這樣一來能有效提升焊接人員的質量意識，降低焊接缺陷發生幾率，確保整體焊接質量[6-8]。

2.9 焊接檢驗

焊接檢驗工作需做好焊前、中、后檢驗。其中，焊前檢驗主要是對焊件裝配質量、破口油污銹蝕情況，焊縫對接間隙、鈍邊大小、未焊透、焊瘤、氣孔等缺陷的全面檢驗。焊接過程檢驗則主要對各項工序焊接工藝、技術標準、圖樣規定以及焊工操作能力、焊縫表面質量等執行檢查，確保每一焊接環節都能滿足塔式起重機制造焊接要求。焊后檢驗是最為關鍵的檢驗環節，通常采用現場檢驗的形式，主要是對外觀、無損探傷、耐壓試驗、致密性試驗等進行檢測試驗，確保焊接充分達到質量標準要求。

3 結論

綜述可知，在塔式起重機制造生產過程中，焊接技術是一項必不可少的技術，其應用效果將會對塔式起重機制造性能、使用安全、使用壽命造成直接影響，是實現塔式起重機制造高質量生產的重要技術。焊接技術水平在實際應用中有著諸多安全性規范限制，并且塔式起重機制造的諸多環節、工序都離不開焊接技術的應用。由此可見，在塔式起重機制造過程中，加強對焊接缺陷分析與質量的控制尤為重要。