金屬材料焊接中的主要缺陷及防止措施

陳安榮

摘 要：在各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中都會(huì)應(yīng)用到金屬材料，而在金屬材料出現(xiàn)的問(wèn)題中，大多是由焊接缺陷導(dǎo)致的，嚴(yán)重的影響到金屬材料的使用功能和使用壽命。本文就重點(diǎn)對(duì)金屬材料焊接中的缺陷及其形成原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施，以期為焊接人員提供一些理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：金屬；焊接；缺陷；措施

在連接金屬材料的方法中，焊接是我們最熟悉，也最常用的，其在機(jī)械制造等工業(yè)制造中應(yīng)用的非常廣泛，所以其質(zhì)量的重要性不言而喻。在檢修一些鋼制設(shè)備的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)，差不多40 %金屬問(wèn)題都是由于焊接缺陷引起的，不管是在制造鏟平時(shí)，還是在工程施工過(guò)程中，金屬材料的焊接質(zhì)量都應(yīng)受到足夠的重視，并且做好預(yù)防措施，盡量將焊接缺陷控制在最小。

1 金屬材料焊接中的主要缺陷

1.1 氣孔缺陷

金屬焊接過(guò)程中比較常出現(xiàn)的缺陷就是氣孔，而氣孔缺陷主要包括內(nèi)部氣孔、接頭氣孔、外表氣孔這三種。在金屬焊接的時(shí)候氣孔產(chǎn)生氣孔的原因有下列機(jī)電：沒(méi)有對(duì)焊接部件的坡口位置進(jìn)行清潔、部件焊接位置有水分或銹跡、在焊接前沒(méi)有烘培焊條或焊劑（表1）、焊芯質(zhì)量不合格等等。除此之外，在焊接過(guò)程中低氫型的焊條電弧太長(zhǎng)，焊接速度較快也是造成氣孔的主要原因之一。氣孔缺陷會(huì)在一定程度上減少焊接縫的有效面積，并且，過(guò)大的氣孔還會(huì)嚴(yán)重破壞金屬構(gòu)件的強(qiáng)化，對(duì)焊縫金屬的致密性造成嚴(yán)重影響。

表1 各類(lèi)焊條的的烘干溫度與時(shí)間

焊條類(lèi)別 烘干溫度

（℃） 烘干時(shí)間

（小時(shí)） 備注

國(guó)外堿性焊條 250 3 現(xiàn)場(chǎng)剩余焊條次日使用前烘干100℃，1小時(shí)

國(guó)內(nèi)酸性焊條 150 1～2

國(guó)內(nèi)堿性焊條 350 1～2

1.2 裂縫裂紋

這也是比較常見(jiàn)的也比較嚴(yán)重的焊接缺陷，焊接中的裂紋主要包括兩種，即冷裂紋（冷卻或者冷卻后產(chǎn)生的，通常都是出現(xiàn)在焊接金屬母材或者母材與焊接交界的熔合線(xiàn)上，可能焊接后立即可見(jiàn)也可能經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后可見(jiàn)）和熱裂紋（焊接金屬在由液態(tài)結(jié)晶轉(zhuǎn)為固態(tài)的過(guò)程中產(chǎn)生的，在焊縫中心常見(jiàn)并且焊后立馬可見(jiàn)），是引發(fā)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的初始點(diǎn)。其產(chǎn)生的主要原因是：

熱裂紋、焊接熔池中存在一些凝固點(diǎn)高、熔點(diǎn)低，塑性低、強(qiáng)度差的雜質(zhì)結(jié)晶例如鐵，而這些物質(zhì)在凝固的工程中，碰到了非常大的外界結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力，再加上在焊接金屬凝固收縮作用下，就很容易被拉開(kāi)或者凝固不多時(shí)被拉開(kāi)，這樣晶體就會(huì)出現(xiàn)裂紋。一般的焊件焊條中都含有銅、硫等雜質(zhì)，這也是造成熱裂紋出現(xiàn)的一個(gè)原因。

冷裂紋。它的產(chǎn)生與熱裂紋的產(chǎn)生完全不同，需要具備三個(gè)條件即：生成淬硬組織于焊接熱循環(huán)的熱影響區(qū)；過(guò)量擴(kuò)散的氫存在于焊縫中造成濃集；接頭的承受拘束應(yīng)力較大，這樣裂紋就會(huì)產(chǎn)生了。

1.3 未焊透、未熔合

未焊透、未熔合現(xiàn)階段出現(xiàn)頻率較多的一種問(wèn)題，如果該問(wèn)題出現(xiàn)，縫隙就容易存在間斷或者是驟然的變化等，將它的強(qiáng)度減弱，還極易出現(xiàn)裂縫等。

未焊透指的是在處焊接的時(shí)候結(jié)構(gòu)尾部沒(méi)有全部的熔透的問(wèn)題；未熔合指焊件與焊縫金屬或焊縫層之間存在局部未熔透的現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是：

1、存在焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑過(guò)大、電流太小、速度太快、電弧過(guò)長(zhǎng)等現(xiàn)象；

2、坡口附近的污物沒(méi)處理好；

3、處理時(shí)，該位置有熔渣進(jìn)入，導(dǎo)致金屬的熔合無(wú)法有效開(kāi)展，運(yùn)條手法不當(dāng)，電弧偏在坡口一邊等而造成邊緣不熔合。

1.4 夾渣

夾渣的含義是在焊縫中存留的熔渣，對(duì)焊縫強(qiáng)度和致密性影響較大。當(dāng)焊接邊緣有氧割或碳弧氣刨時(shí)會(huì)產(chǎn)生殘留熔渣；當(dāng)坡口角度太小、焊接電流太小、焊接速度太大時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熔渣；當(dāng)焊條的性質(zhì)為酸性或者運(yùn)條不合理就會(huì)產(chǎn)生糊渣，但是當(dāng)呈堿性時(shí)就產(chǎn)生夾渣。

1.5 焊瘤及弧坑

產(chǎn)生焊瘤的原因主要有：運(yùn)條不均勻，熔池溫度過(guò)高；電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)等?；】拥某梢蛴校合ɑr(shí)間過(guò)短，而有中斷現(xiàn)象出現(xiàn)，薄板焊接的電流太大；焊縫表面有焊瘤，極易導(dǎo)致表面產(chǎn)生夾渣。

2 防止措施

2.1 氣孔

焊接電流和焊接速度一定要恰當(dāng)選擇，從而確保電流和速度能夠滿(mǎn)足相應(yīng)的要求；采取針對(duì)性的措施，對(duì)于坡口邊緣的水分、油污和銹跡人很清洗；清理和保管好焊接材料；確保焊條的質(zhì)量合格；對(duì)于埋弧焊，其焊接速度和線(xiàn)能量盡可能的小。

2.2 裂紋對(duì)策

1、熱裂紋：首先可以減小焊接的應(yīng)力，這就需要嚴(yán)格按照工藝流程執(zhí)行，合理地對(duì)焊接工藝進(jìn)行選?。黄浯魏附庸に嚨膮?shù)必須嚴(yán)格把控，冷卻的速度也要適當(dāng)把握，并且焊接的形狀系數(shù)要適當(dāng)?shù)奶岣撸蛔詈鬁p少焊接中心裂紋的產(chǎn)生還可以采用小電流多層多道焊。

2、冷裂紋：第一是關(guān)于焊條的選擇，一般是低氫型的目的是減少氫在焊縫中的擴(kuò)散量，減少氫的含量還可以通過(guò)清掃坡口邊緣油污、水分等；第二切記焊接材料不能受潮，嚴(yán)格按照保管使用守則執(zhí)行，焊接工藝的選擇和線(xiàn)能量要有依據(jù)的選??；第三主要是改變接頭的韌性和焊接應(yīng)力，方法是：去氫消除內(nèi)應(yīng)力、淬硬組織回火；焊接程序合理化、分段退焊法等。

2.3 未焊透、未融合的防止措施

要想防止未焊透和未融合的缺陷應(yīng)當(dāng)選取正確的坡口尺寸及焊接電流、速度。其次要將坡口的表面氧化皮和污垢等清理干凈。要徹底清根封底的焊條，讓運(yùn)條適當(dāng)擺動(dòng)。最后需要密切注意坡口兩側(cè)的融合。

2.4 夾渣缺陷的預(yù)防

防止夾渣缺陷的措施有：選取的坡口尺寸要正確，并對(duì)坡口的邊緣進(jìn)行清理，同時(shí)選用的電流及焊接速度要合適，運(yùn)條過(guò)程也要適當(dāng)。如果是多層焊接，對(duì)于坡口位置的熔化情況要認(rèn)真觀察，要仔細(xì)清理清理每一層的坡口，并做好封焊工作，埋弧焊時(shí)要防止焊偏。焊條質(zhì)量要過(guò)關(guān)，偏芯現(xiàn)象一定要杜絕。

2.5 焊瘤及弧坑的防止措施

焊瘤可采取的主要措施有：對(duì)熔池的溫度嚴(yán)格進(jìn)行控制；焊接如果運(yùn)用的是堿性焊條，要特別注意，應(yīng)該采用短弧焊接。而弧坑的防止措施包括：手工焊收弧過(guò)程中，焊條作短時(shí)間的停留，或幾次環(huán)形運(yùn)條。采用以上所說(shuō)的方法就可以有效的防止焊瘤和弧坑的產(chǎn)生。

3 焊縫缺陷的修正措施

在對(duì)焊縫缺陷進(jìn)行修正時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：

1.不能在帶壓、背水的時(shí)候?qū)缚p缺陷進(jìn)行消除焊補(bǔ)；

2.對(duì)要求預(yù)熱的材質(zhì)，工作環(huán)境氣溫如果低于0℃，應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱；

3.要求熱處理的焊件應(yīng)在熱處理前修正缺陷；

4.禁用過(guò)大電流補(bǔ)焊，采用小電流、不擺動(dòng)、多層多道焊；

5.補(bǔ)焊剛性大的結(jié)構(gòu)，除第一層和最后一層焊道，可在焊后熱狀態(tài)下錘擊，且每層焊道的起弧和收弧應(yīng)盡可能錯(cuò)開(kāi)；

6.用手工電弧焊焊補(bǔ)高級(jí)鋼和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊縫缺陷，應(yīng)用控制線(xiàn)能量施焊法，每一缺陷不能中途停頓，應(yīng)一次焊補(bǔ)完，且預(yù)熱溫度和層間溫度均保持在100℃之上；

7.按原焊縫的探傷要求對(duì)焊縫重新檢查修正，要是再有超過(guò)允許限值的缺陷，還應(yīng)重新修正，直到合格，不過(guò)焊補(bǔ)的次數(shù)要在規(guī)定返修次數(shù)之內(nèi)；

8.加強(qiáng)監(jiān)督、檢驗(yàn)。加強(qiáng)對(duì)焊接過(guò)程的監(jiān)督和檢查，從源頭上減少焊接缺陷，以免機(jī)組在缺陷狀態(tài)下運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

金屬材料焊接成型工藝對(duì)于焊接技術(shù)的要求非常嚴(yán)格，焊接的質(zhì)量直接影響到成型后金屬的使用性能，所以，如果出現(xiàn)了問(wèn)題就應(yīng)該即刻的處理。首先仔細(xì)檢查缺陷的情況，然后依據(jù)情況確定它的始末端和深度，最后對(duì)缺陷進(jìn)行清除。只有這樣，才能提高焊接的質(zhì)量，保證材料的性能，使金屬材料在構(gòu)件制作中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

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