常見焊接缺陷危害分析及防治措施

王賀龍

(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，吉林 吉林 132002)

1 焊接缺陷的類型

所謂的焊接缺陷即在焊接過程中，在焊接接頭中產(chǎn)生的金屬的不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。焊接缺陷的分類方法有很多種，下面分別根據(jù)焊接缺陷的位置和產(chǎn)生的原因?qū)ζ溥M(jìn)行了分類：

根據(jù)焊接缺陷的位置可以把其分為內(nèi)部缺陷和外部缺陷兩種。外部缺陷是指位于焊縫金屬外表面的，用肉眼或者低倍放大鏡就能觀察到的缺陷。這類缺陷包括咬邊、焊瘤、下塌、弧坑、表面氣孔、表面裂紋及表面夾雜物等。內(nèi)部缺陷是指位于焊縫內(nèi)部，必須通過無損檢測技術(shù)才能檢測到的缺陷。屬于這類的缺陷有內(nèi)部夾雜物、未焊透、未融合、內(nèi)部氣孔，內(nèi)部裂紋等。

按照缺陷產(chǎn)生的原因可將其分為兩類。其一，焊接工藝設(shè)計不合理產(chǎn)生的缺陷。屬于這類的典型缺陷有咬邊、焊瘤、未融合未焊透、燒穿、未焊滿電弧擦傷、焊接尺寸不合適、成形不良等；其二，焊接冶金引起的缺陷。焊接冶金引起的缺陷很多，生產(chǎn)過程中常見的有裂紋、氣孔、夾雜物。

2 常見焊接缺陷的危害及控制措施

焊接缺陷是焊接產(chǎn)品潛在的隱患，對焊接結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度、應(yīng)力腐蝕、疲勞強(qiáng)度、脆性斷裂等性能帶來很大威脅，因此必須認(rèn)清常見焊接缺陷對焊接產(chǎn)品的危害及防止措施。

2.1 氣孔

在焊接過程中，熔池金屬中的氣泡在凝固時未能及時逸出而殘留在焊縫金屬中所形成的空穴稱為氣孔。氣孔的形狀有球形氣孔、蟲狀氣孔、條形氣孔、針狀氣孔等。氣孔對焊縫主要有三方面的危害：①影響焊縫的緊密性；②降低焊縫有效面積，降低焊縫承載能力；③長生應(yīng)力集中區(qū)，降低焊縫強(qiáng)度和韌性。為了減少焊縫中氣孔的數(shù)量，焊接生產(chǎn)過程中可以在焊前準(zhǔn)備及焊接工藝兩方面對其加以控制措施：①焊前準(zhǔn)備方面。焊前應(yīng)盡量清除焊件坡口面及兩側(cè)水分、油污及防腐底漆，若使用焊條電弧焊時，如焊條藥皮變潮、變質(zhì)、剝落、焊芯生銹等都會產(chǎn)生氣孔，所以焊前烘干焊條是十分必要的。一般來說，酸性焊條在焊接過程產(chǎn)生氣體較少，所以，其抗氣孔性較好；②焊接工藝方面。焊條電弧焊時，若焊接電流過大，焊條發(fā)紅，藥皮會提前分解，從而失去其機(jī)械保護(hù)，改善焊接冶金性能等作用；焊接速度不能過快；堿性焊條要短弧焊接，防止有害氣體侵入；焊接復(fù)雜工件時要注意磁偏吹，因?yàn)榇牌禃茐谋Ｗo(hù)，產(chǎn)生氣孔；必要時焊前要預(yù)熱，因?yàn)轭A(yù)熱可以減慢熔池的冷卻速度，有利于氣體的逸出，減少氣孔數(shù)量。此外，焊接時避免風(fēng)吹雨打等均能防止氣孔的產(chǎn)生，焊接重要焊件時，為減少氣孔傾向，可采用直流反接。

2.2 裂紋

在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，材料的原子結(jié)合遭到破壞，形成的新界面而產(chǎn)生的縫隙。按照產(chǎn)生的條件可將其分為焊接熱裂紋、焊接冷裂紋、再熱裂紋及層狀撕裂。裂紋是焊縫缺陷中危害最嚴(yán)重的。這是因?yàn)榱鸭y兩端的缺口效應(yīng)會造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，這種集中的應(yīng)力很容易擴(kuò)展而形成宏觀開裂或整體斷裂。因此，在焊接生產(chǎn)中，裂紋一般是不允許存在的。具體控制措施如下：①減小焊接拉應(yīng)力?？梢酝ㄟ^選擇合理的裝焊順序，選擇合理焊接參數(shù)，預(yù)熱等方法來減小焊接應(yīng)力；②嚴(yán)格控制焊接熱輸入量。控制焊接熱處輸入是焊接過程中必須注意的環(huán)節(jié),這是因?yàn)橥ㄟ^控制熱輸入可以確保焊接接接頭的力學(xué)性能同時還對防止焊接熱裂紋起一定的作用；③焊縫金屬化學(xué)成分的控制。這可以通過控制母材金屬及焊條或焊接的化學(xué)成分來實(shí)現(xiàn)。

2.3 咬邊

焊接過程中沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷稱為咬邊。咬邊減少了母材金屬的有效面積，減弱了焊接接頭的力學(xué)性能，同時在咬邊處容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，承載后咬邊處易出現(xiàn)裂紋。所以焊接過程中要可以通過選擇正確的焊接電流、電壓及合適的焊接速度來減少咬邊缺陷的數(shù)量，也可以通過正確的調(diào)整運(yùn)條角度和電弧角度等方法來實(shí)現(xiàn)。

2.4 焊瘤

焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤即為焊瘤。焊瘤對焊縫質(zhì)量的影響是顯而易見的即焊瘤會影響焊縫表面的美觀，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成應(yīng)力集中。對于筒裝或管類的焊接產(chǎn)品，筒內(nèi)或管道內(nèi)部的焊瘤會減小其內(nèi)部的有效面積。為了防止焊瘤的產(chǎn)生，可以通過正確選擇焊接工藝參數(shù)，靈活調(diào)節(jié)焊條角度，選擇正確的運(yùn)條方法及運(yùn)條角度，選擇合適的焊接設(shè)備，盡量選擇平焊位置等措施來實(shí)現(xiàn)。

2.5 夾雜物

焊縫中的夾雜物是指焊接冶金反應(yīng)產(chǎn)生的、焊后殘留在焊縫金屬中的微粒非金屬雜質(zhì)。常見的夾雜物有氧化物、硫化物及氮化物等。其危害性與其分布狀態(tài)有關(guān)，均勻細(xì)小的夾雜物對焊縫塑性和韌性影響不大，反而會提高焊縫的強(qiáng)度。但當(dāng)微粒較大時則會嚴(yán)重影響焊縫的力學(xué)性能，所以必須采取措施來減少大顆粒夾雜物的產(chǎn)生。防止夾雜物的主要方法是控制其來源，這就要求從冶金方面加以控制，選擇合適的焊條、焊劑，這樣能夠保證熔池脫氧徹底。此外還要嚴(yán)格控制母材、焊絲及焊條藥皮原材料中的雜質(zhì)，從而減少夾雜物的來源。此外，也可通過選用合理的線能量，保證熔池有必要的存在時間；焊條進(jìn)行適當(dāng)擺動，使夾雜物浮出等工藝方面的措施來減少焊縫中的夾雜物。

結(jié)語

焊接缺陷嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，所以必須對其高度重視，本文對焊縫缺陷進(jìn)行了分類，并對常見缺陷的危害做了詳細(xì)分析，同時介紹了這些缺陷的防止措施。

[1]劉曦.含焊接缺陷構(gòu)件的疲勞可靠性評定，2008-01-25.

[2]趙強(qiáng).淺析焊接缺陷的產(chǎn)生原因及對策，2003-09-30.