單面焊雙面成形質(zhì)量不良的原因分析及防止措施

張軍元 郭睿涵

摘要：單面焊雙面成形質(zhì)量是影響機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的重要因素，隨著焊接工藝技術(shù)的進(jìn)步，人們對焊接質(zhì)量的要求也越來越高。本文主要分析該種焊接工藝技術(shù)在實(shí)際焊接過程中成形質(zhì)量不良的主要原因，并在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的防止措施。

關(guān)鍵詞：焊接工藝單面焊雙面成形斷弧焊法

1單面焊雙面成形技術(shù)簡介

單面焊雙面成形操作技術(shù)其實(shí)也是使用普通焊條進(jìn)行的，運(yùn)用比較特殊的操作方法，實(shí)現(xiàn)對坡口的正面焊接，而且能夠達(dá)到焊后坡口正反兩面均可以得到雙面成形。此種焊接技術(shù)，在壓力管道和鍋爐壓力容器焊接中最為常用，其方法主要有斷弧焊法和連弧焊法。

2單面焊雙面成形常見的焊接缺陷

2.1尺寸上的缺陷

由于焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的尺寸誤差，會(huì)導(dǎo)致焊縫形狀出現(xiàn)相應(yīng)的變化，一般來說比較常見的是焊縫的外觀呈現(xiàn)高低不平或波紋不均，焊縫的寬度不夠均勻，寬窄不一致、焊縫的余高高低程度不統(tǒng)一，角焊縫焊腳尺寸大小比較雜亂，這些都是焊縫尺寸及形狀達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的具體原因。這種不合標(biāo)準(zhǔn)的焊縫，在很大程度上影響了焊縫表面的質(zhì)量，在實(shí)際的機(jī)械部件中導(dǎo)致了應(yīng)力相對集中，并且焊縫截面積減小，降低焊縫承載強(qiáng)度。

2.2結(jié)構(gòu)上的缺陷

包括平面缺陷（未熔合、未焊透、裂紋等）、體積缺陷（氣孔、夾渣、夾雜等）、成形不佳（焊縫太厚、角變形、錯(cuò)邊等）。這三類缺陷中以平面缺陷對結(jié)構(gòu)影響最嚴(yán)重，也是焊接時(shí)最常見的缺陷。這些缺陷不但會(huì)削弱工作截面造成結(jié)構(gòu)不連續(xù)，而且引起不同程度的應(yīng)力集中，從而對結(jié)構(gòu)的工作質(zhì)量和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.3性質(zhì)上的缺陷

一般來說，性質(zhì)上的缺陷，主要是由于力學(xué)性能和化學(xué)性能的不達(dá)標(biāo)所引起的，這些不符合焊接標(biāo)準(zhǔn)的材質(zhì)，在進(jìn)行焊接時(shí)，其力學(xué)性能和化學(xué)性能都會(huì)在一定程度上影響焊接的質(zhì)量，進(jìn)而影響機(jī)械部件的物理性能。

3單面焊雙面成形質(zhì)量不良引起的問題

3.1提高消耗量，并影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，縮短焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命

焊接結(jié)構(gòu)是焊接部件質(zhì)量的關(guān)鍵性影響因素，在實(shí)際焊接作業(yè)過程中，高水平的焊接質(zhì)量是保證焊接結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)，也是機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。如果結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)比較嚴(yán)重的焊接質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)之后，就必須盡快修復(fù)或直接報(bào)廢，如果不及時(shí)處理，還會(huì)引起母材、焊接材料、設(shè)備和人工的大量消耗。在機(jī)械設(shè)備的使用過程中，這種焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量缺陷，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力相對集中，這就會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂，而且對結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度也有很大影響，縮短了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3.2焊接缺陷影響結(jié)構(gòu)的正常使用，導(dǎo)致安全事故

鍋爐及壓力容器等重要構(gòu)件的焊接主要采用單面焊雙面成形技術(shù)，若焊接接頭中存在比較明顯的焊接缺陷，就會(huì)造成構(gòu)件的質(zhì)量達(dá)不到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并且如果出現(xiàn)這種情況，后期進(jìn)行相關(guān)的修補(bǔ)工作，也不容易操作。在機(jī)械設(shè)備部件結(jié)構(gòu)實(shí)際使用過程中，還會(huì)受到一些其他交變載荷的相互作用，這種相互作用力下，會(huì)加劇應(yīng)力在焊縫處的集中，縮減了焊縫的實(shí)際有效工作截面積，這樣一來，焊接頭的承載強(qiáng)度就會(huì)受到很大程度的削弱。這種情況一旦發(fā)生，通常就會(huì)增大結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，從而降低正常的使用壽命，更有甚者，會(huì)直接引起焊接結(jié)構(gòu)的斷裂，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備部件立即報(bào)廢，給安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全事故隱患，影響實(shí)際的經(jīng)濟(jì)利益。

4單面焊雙面成形焊接質(zhì)量差的原因分析

4.1焊接電源自身因素引起的焊接質(zhì)量差

焊接電源是焊接操作過程中，最需要注意的影響因素。如果焊接電源的性能不夠穩(wěn)定，就會(huì)使得技術(shù)工人在焊接時(shí)，不能充分發(fā)揮焊接工藝的價(jià)值，也達(dá)不到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。并且會(huì)對焊機(jī)自身造成一定程度的損傷，降低焊接工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性，使得焊接機(jī)械設(shè)備的部件受到嚴(yán)重影響。

4.2工藝因素對單面焊雙面成形焊接質(zhì)量的影響

4.2.1焊接速度

焊接速度作為表征焊接生產(chǎn)效率的主要參數(shù)，在一定程度上影響著焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。對于焊接速度的選擇，一定要結(jié)合實(shí)際的焊接構(gòu)件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求和技術(shù)工人的技術(shù)水平，在綜合參考上述因素的基礎(chǔ)上，設(shè)定比較合適的焊接速度，要保證焊接的相關(guān)構(gòu)件材料焊透，使其焊接表面光滑勻稱致密，同時(shí)也要保證焊接構(gòu)件的焊縫不可過大，減少焊接失誤，提高焊接的時(shí)效性。

4.2.2電弧電壓

電弧的長度對于焊縫有著非常重要的影響，這就需要焊接技術(shù)工人在焊接作業(yè)過程中，科學(xué)控制電弧的長度，并根據(jù)焊接材料和焊接設(shè)備的具體情況，進(jìn)行合理的調(diào)整。根據(jù)一般的焊接經(jīng)驗(yàn)，如果焊接過程中的電弧長度很大，那么電弧電壓會(huì)比較高，而如果電弧長度越短，則電弧電壓越小。

4.2.3焊接層數(shù)選擇不當(dāng)

單面焊雙面成形焊接層數(shù)的選擇對焊縫質(zhì)量也有一定的影響。焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來確定?？勺魅缦陆乒浪悖?/p>

n=δ/d

式中：n為焊接層數(shù)；δ為焊件的厚度（mm）；d為焊條的直徑（mm）。

4.2.4焊條類型及焊條直徑的影響

從焊縫質(zhì)量的影響因素來看，對其造成最直接影響的就是焊條和焊件金屬相互熔化的程度，一般來說，相互融化程度越高，焊縫就會(huì)顯得越致密結(jié)實(shí)，焊接效果質(zhì)量就會(huì)越好?；谶@種原因，就需要在實(shí)際焊接作業(yè)前，科學(xué)合理的選擇合適的焊條。根據(jù)焊條直徑與工件之間的相互關(guān)系，盡量選擇適合工件厚度的焊條。在一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的關(guān)系的參考數(shù)據(jù)，見表1。

如果是同樣的板厚，在選擇焊條時(shí)，在平焊位置使用的焊條，要注意其直徑要比別的部位大一些，別的如立焊、橫焊和仰焊等，通常使用比較細(xì)的焊條，控制在4.0mm之內(nèi)。在焊道層面，不同層次的焊道對焊條直徑的要求也不同，一般來說，第一層焊道所適用的焊條直徑應(yīng)該較小，在焊接第一層結(jié)束之后，外圍的層次，應(yīng)該根據(jù)焊件厚度的不同變化，合理選擇直徑合適的焊條。

4.3操作因素

技術(shù)工人的焊接操作水平，對單面焊雙面焊接質(zhì)量，有著非常重要的影響作用，如果技術(shù)工人的操作技術(shù)水平不高，則很可能會(huì)在操作的相關(guān)環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外情況，一些常用的焊接作業(yè)技巧可能掌握不熟練。

5防止單面焊雙面成形焊接產(chǎn)生焊接缺陷的措施

5.1做好焊前準(zhǔn)備

在開始焊接前，要做好焊機(jī)的試焊工作，在試焊環(huán)節(jié)，檢查焊機(jī)是否具備良好的引弧性能和穩(wěn)定性能，并根據(jù)焊接材料和焊機(jī)的相關(guān)參數(shù)，合理選擇焊接器具，選擇使用堿性焊條，對于需要進(jìn)行焊接的容器、鍋爐等較大型的設(shè)備，需要對其焊接部分進(jìn)行清理，去除油漬，將其金屬表面徹底打磨干凈，使其露出新的金屬。

5.2焊接操作

從實(shí)際焊接經(jīng)驗(yàn)來看，電焊工人的技術(shù)水平和操作經(jīng)驗(yàn)，對于焊接質(zhì)量有著最直接的影響，在一些特殊的焊接作業(yè)環(huán)境中，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接工人，會(huì)盡力克服和避免焊接失誤，而技術(shù)水平較差的焊接工人，就算在各種焊接條件都良好的情況下，由于自身的操作不當(dāng)，也會(huì)影響焊接質(zhì)量。因此，就需要提高對焊接技術(shù)工人的培訓(xùn)力度，加強(qiáng)熟練水平和處理特殊問題的能力。

6結(jié)束語

單面焊雙面成形是一種非常重要的焊接技術(shù)，在機(jī)械加工和車間生產(chǎn)中，發(fā)揮著很大的作用，并且隨著焊接工藝技術(shù)水平的提高，其應(yīng)用范圍會(huì)越來越大，雖然在實(shí)際作業(yè)過程中還存在一些影響其質(zhì)量的因素，但是通過本文的分析，可以知道，只要找準(zhǔn)相關(guān)原因，并采取有針對性的防止措施，就可以在一定程度上避免出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問題。

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