談設(shè)備冶金焊接中的常見缺陷的成因和防止措施

于立春

[摘要]焊接是保證設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵,是保證企業(yè)正常生產(chǎn)和作業(yè)的重要條件。焊接缺陷種類很多,應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)缺陷,把焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi),以確保生產(chǎn)安全。

[關(guān)鍵詞]設(shè)備冶金 焊接 常見缺陷 防止措施

焊接是保證設(shè)備致密性和強(qiáng)度的關(guān)鍵,是保證設(shè)備質(zhì)量的關(guān)鍵,是保證企業(yè)正常生產(chǎn)和作業(yè)的重要條件。如果焊接存在著缺陷,就有可能造成結(jié)構(gòu)斷裂、滲漏,甚至引起爆炸。據(jù)對(duì)脆斷事故調(diào)查表明,40%脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的。在民營冶金企業(yè)中,設(shè)備的焊接質(zhì)量問題尤為突出。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中,對(duì)焊縫的檢驗(yàn)尤為重要。因此,應(yīng)及早發(fā)現(xiàn)缺陷,把焊接缺陷限制在一定范圍內(nèi),以確保生產(chǎn)安全。

焊接缺陷種類很多,按其位置不同,可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見缺陷有氣孔、夾渣、焊接裂紋、未焊透、未熔合、焊縫外形尺寸和形狀不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑等。

一、氣孔

氣孔是指在焊接時(shí),熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而形成的空穴。產(chǎn)生氣孔的主要原因有:坡口邊緣不清潔,有水份、油污和銹跡;焊條或焊劑未按規(guī)定進(jìn)行焙烘,焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)、剝落等。此外,低氫型焊條焊接時(shí),電弧過長,焊接速度過快;埋弧自動(dòng)焊電壓過高等,都易在焊接過程中產(chǎn)生氣孔。由于氣孔的存在,使焊縫的有效截面減小,過大的氣孔會(huì)降低焊縫的強(qiáng)度,破壞焊縫金屬的致密性。預(yù)防產(chǎn)生氣孔的辦法是:選擇合適的焊接電流和焊接速度,認(rèn)真清理坡口邊緣水份、油污和銹跡。嚴(yán)格按規(guī)定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用變質(zhì)焊條,當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制使用范圍。埋弧焊時(shí),應(yīng)選用合適的焊接工藝參數(shù),特別是薄板自動(dòng)焊,焊接速度應(yīng)盡可能小些。

二、夾渣

夾渣就是殘留在焊縫中的熔渣。夾渣也會(huì)降低焊縫的強(qiáng)度和致密性。產(chǎn)生夾渣的原因主要是焊縫邊緣有氧割或碳弧氣刨殘留的熔渣;坡口角度或焊接電流太小,或焊接速度過快。在使用酸性焊條時(shí),由于電流太小或運(yùn)條不當(dāng)形成“糊渣”;使用堿性焊條時(shí),由于電弧過長或極性不正確也會(huì)造成夾渣。進(jìn)行埋弧焊封底時(shí),焊絲偏離焊縫中心,也易形成夾渣。防止產(chǎn)生夾渣的措施是:正確選取坡口尺寸,認(rèn)真清理坡口邊緣,選用合適的焊接電流和焊接速度,運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng)。多層焊時(shí),應(yīng)仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)熔化情況,每一焊層都要認(rèn)真清理焊渣。封底焊渣應(yīng)徹底清除,埋弧焊要注意防止焊偏。

三、咬邊

焊縫邊緣留下的凹陷,稱為咬邊。產(chǎn)生咬邊的原因是由于焊接電流過大、運(yùn)條速度快、電弧拉得太長或焊條角度不當(dāng)?shù)取Ｂ窕『傅暮附铀俣冗^快或焊機(jī)軌道不平等原因,都會(huì)造成焊件被熔化去一定深度,而填充金屬又未能及時(shí)填滿而造成咬邊。咬邊減小了母材接頭的工作截面,從而在咬邊處造成應(yīng)力集中,故在重要的結(jié)構(gòu)或受動(dòng)載荷結(jié)構(gòu)中,一般是不允許咬邊存在的,或到咬邊深度有所限制。防止產(chǎn)生咬邊的辦法是:選擇合適的焊接電流和運(yùn)條手法,隨時(shí)注意控制焊條角度和電弧長度;埋弧焊工藝參數(shù)要合適,特別要注意焊接速度不宜過高,焊機(jī)軌道要平整。

四、未焊透、未熔合焊接時(shí),接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象,稱為未焊透;在焊件與焊縫金屬或焊縫層間有局部未熔透現(xiàn)象,稱為未熔合。未焊透或未熔合是一種比較嚴(yán)重的缺陷,由于未焊透或未熔合,焊縫會(huì)出現(xiàn)間斷或突變,焊縫強(qiáng)度大大降低,甚至引起裂紋。因此,在船體的重要結(jié)構(gòu)部分均不允許存在未焊透、未熔合的情況。未焊透和未熔合的產(chǎn)生原因是焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑太大、電流過小、速度太快及電弧過長等。焊件坡口表面氧化膜、油污等沒有清除干凈,或在焊接時(shí)該處流入熔渣妨礙了金屬之間的熔合或運(yùn)條手法不當(dāng),電弧偏在坡口一邊等原因,都會(huì)造成邊緣不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正確選取坡口尺寸,合理選用焊接電流和速度,坡口表面氧化皮和油污要清除干凈;封底焊清根要徹底,運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng),密切注意坡口兩側(cè)的熔合情況。

五、焊接裂紋

焊接裂紋是一種非常嚴(yán)重的缺陷。結(jié)構(gòu)的破壞多從裂紋處開始,在焊接過程中要采取一切必要的措施防止出現(xiàn)裂紋,在焊接后要采用各種方法檢查有無裂紋。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)裂紋,應(yīng)徹底清除,然后給予修補(bǔ)。焊接裂紋有熱裂紋、冷裂紋。焊縫金屬由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋,其特征是焊后立即可見,且多發(fā)生在焊縫中心,沿焊縫長度方向分布。熱裂紋的裂口多數(shù)貫穿表面,呈現(xiàn)氧化色彩,裂紋末端略呈圓形。產(chǎn)生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點(diǎn)雜質(zhì)(如FeS等)。由于這些雜質(zhì)熔點(diǎn)低,結(jié)晶凝固最晚,凝固后的塑性和強(qiáng)度又極低。因此,在外界結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下,熔池中這些低熔點(diǎn)雜質(zhì)在凝固過程中被拉開,或在凝固后不久被拉開,造成晶間開裂。焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等雜質(zhì)多時(shí),也易產(chǎn)生熱裂紋。防止產(chǎn)生熱裂紋的措施是:一要嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù),減慢冷卻速度,適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù),盡可能采用小電流多層多道焊,以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋;二是認(rèn)真執(zhí)行工藝規(guī)程,選取合理的焊接程序,以減小焊接應(yīng)力。

六、其他缺陷

焊接中還常見到一些焊瘤、弧坑及焊縫外形尺寸和形狀上的缺陷。產(chǎn)生焊瘤的主要原因是運(yùn)條不均,造成熔池溫度過高,液態(tài)金屬凝固緩慢下墜,因而在焊縫表面形成金屬瘤。立、仰焊時(shí),采用過大的焊接電流和弧長,也有可能出現(xiàn)焊瘤。產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時(shí)間過短,或焊接突然中斷,或焊接薄板時(shí)電流過大等。焊縫表面存在焊瘤影響美觀,并易造成表面夾渣;弧坑常伴有裂紋和氣孔,嚴(yán)重削弱焊接強(qiáng)度。防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施嚴(yán)格控制熔池溫度,立、仰焊時(shí),焊接電流應(yīng)比平焊小10-15%,使用堿性焊條時(shí),應(yīng)采用短弧焊接,保持均勻運(yùn)條。防止產(chǎn)生弧坑的主要措施是在手工焊收弧時(shí),焊條應(yīng)作短時(shí)間停留或作幾次環(huán)形運(yùn)條。有些缺陷的存在對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行是非常危險(xiǎn)的,因此一旦發(fā)現(xiàn)缺陷要及時(shí)進(jìn)行修正。對(duì)于氣孔的修正,特別是對(duì)于內(nèi)部氣孔,確認(rèn)部位后,應(yīng)用風(fēng)鏟或碳弧氣刨清除全部氣孔缺陷,并使其形成相應(yīng)坡口,然后再進(jìn)行焊補(bǔ);對(duì)于夾渣、未焊透、未熔合的缺陷,也是要先用同樣的方法清除缺陷,然后按規(guī)定進(jìn)行焊補(bǔ)。對(duì)于裂紋,應(yīng)先仔細(xì)檢查裂紋的始、末端和裂紋的深度,然后再清除缺陷。