焊接缺陷產(chǎn)生原因分析及防治措施

姚大勇 賀楊

摘 要：焊接是工業(yè)發(fā)展中的重要一環(huán)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及工業(yè)的快速發(fā)展，焊接在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多也越來(lái)越廣泛。在焊接的過(guò)程中，由于各種復(fù)雜的原因會(huì)造成焊接區(qū)域產(chǎn)生一定的缺陷，從而嚴(yán)重影響焊接的質(zhì)量。該文將在分析造成焊接缺陷原因的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好焊接缺陷的防治進(jìn)行分析闡述，避免焊接過(guò)程中所產(chǎn)生的缺陷影響焊接效果。

關(guān)鍵詞：焊接 ?缺陷 ?防治方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TG42 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（c）-0065-02

焊接是現(xiàn)今應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域較多的一種材料連接技術(shù)，其在制造、建筑等多項(xiàng)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在焊接的過(guò)程中由于周邊環(huán)境、焊接工藝以及焊接技術(shù)等多方面的原因會(huì)造成焊接完成的工件表面形成一定的焊接缺陷，這些焊接缺陷的存在嚴(yán)重影響了焊接的質(zhì)量，會(huì)使得焊接后的工件無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的效果嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致工件的報(bào)廢。如何在分析焊接缺陷的基礎(chǔ)上做好焊接缺陷的防治是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間內(nèi)焊接研究的重點(diǎn)。

1 焊接缺陷中的外觀缺陷

焊接缺陷中的外觀缺陷是指在焊接完成后無(wú)需借助專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)儀器僅靠肉眼就可以發(fā)現(xiàn)的焊接表面缺陷，常見(jiàn)的焊接外觀缺陷主要有咬邊、焊瘤、凹陷以及焊接所導(dǎo)致的變形等，甚至于還可能在焊接區(qū)域的表面產(chǎn)生氣孔、裂紋等，以上這些焊接外觀缺陷都是可以通過(guò)肉眼所發(fā)現(xiàn)的。各種不同的外觀缺陷有其獨(dú)特的形成原理：（1）咬邊是指在焊接的過(guò)程中沿著焊趾在工件接口部分所形成的凹陷或是溝槽，造成咬邊的原因主要是由于在電焊的過(guò)程中所產(chǎn)生的電弧將焊縫周邊的板材等融化后未能及時(shí)的得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充所形成的融化缺口，其中造成焊接咬邊的主要原因多是由于在焊接的過(guò)程中由于電弧熱量過(guò)大且焊接速度過(guò)快所形成的。（2）焊接過(guò)程中所形成的焊瘤主要是由于金屬融化后所形成的液態(tài)金屬順著焊縫或是板材的邊緣冷卻后所形成的金屬瘤。（3）焊接過(guò)程中的凹坑主要是由于焊接工件的表面或是背面局部低于母材的部分，為解決這一問(wèn)題應(yīng)當(dāng)在焊接的過(guò)程中遵守相應(yīng)的焊接規(guī)范并在焊接收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停滯或是環(huán)形擺動(dòng)，使得焊液能夠充滿(mǎn)焊接的凹坑。（4）焊接時(shí)未焊滿(mǎn)是由于焊接時(shí)未能保持連續(xù)，應(yīng)當(dāng)在焊接的過(guò)程中增大焊接電流覆蓋焊縫。（5）焊接過(guò)程中的燒穿主要是指在焊接的過(guò)程中，熔坑深度超出工件的厚度，使得融化后的金屬直接自焊縫背面流出，從而形成穿孔性的缺失，為解決這一問(wèn)題應(yīng)當(dāng)在焊接的過(guò)程中選用較小的焊接電流并匹配上相應(yīng)的焊接速度，減小裝配間隙，并在焊縫的背面加裝墊板或是藥料并在焊接的過(guò)程中使用脈沖焊接方式來(lái)避免出現(xiàn)燒穿。

2 焊接過(guò)程中出現(xiàn)氣孔和夾渣

焊接過(guò)程中出現(xiàn)的氣孔是由于焊接時(shí)溶液所產(chǎn)生的氣體未能及時(shí)排出，使得這些氣體在凝固時(shí)殘存在焊縫之中從而使得焊縫出現(xiàn)一定的空穴，這些滯留在焊縫中的氣體可能來(lái)自于外界也有可能是在焊接的過(guò)程中因化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的，為避免在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)氣孔可以采取以下措施：（1）在焊接之前需要對(duì)焊絲、焊接坡口處以及坡口附近進(jìn)行一定的清潔，將油污、鐵銹等容易在焊接過(guò)程中由于高溫氣化或是因化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生氣體的物質(zhì)予以清除。（2）在焊接的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)使用堿性的焊條、焊劑等，并在焊接之前檢查其干燥度。（3）采用直流反接并用短電弧焊接方式，以及在焊接之前對(duì)焊絲、工件等進(jìn)行一定的預(yù)熱以減緩其降溫的速度，最主要的是需要在焊接的過(guò)程中采用規(guī)范化的焊接方式避免氣孔的產(chǎn)生。夾渣是影響焊接效果的另一重要缺陷，其主要是指在焊接的過(guò)程中熔渣未能溶解完全夾雜在焊縫中。其中的夾渣可以是金屬物也可以是非金屬物。焊接過(guò)程中產(chǎn)生夾渣的原因主要有：焊接坡口尺寸設(shè)計(jì)不合理從而使得焊接不完全，焊接時(shí)坡口含有雜物，在焊接時(shí)這些雜物加入到焊縫中影響焊接效果，在進(jìn)行多層焊接時(shí)，不同層之間并未做好完全的清潔，焊接線能量較小，焊縫散熱太快，從而使得液態(tài)金屬凝固過(guò)快容易造成夾渣。夾渣與氣孔會(huì)破壞焊縫的力學(xué)性能，帶有尖角的夾渣在受到外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的附加力，從而使得夾渣稱(chēng)為裂縫產(chǎn)生的根源，影響焊縫的效果。

3 焊接過(guò)程中出現(xiàn)的裂紋

裂紋是在焊接過(guò)程中出現(xiàn)最為頻繁的一種缺陷，焊接裂紋是指在焊接的過(guò)程中焊縫之間的原子結(jié)合效果遭到破壞，從而使得焊縫在形成新的界面所產(chǎn)生的縫隙。根據(jù)焊接過(guò)程中所出現(xiàn)的縫隙的大小可以將焊縫裂紋分為宏觀、微觀以及極細(xì)微裂紋，其中宏觀是僅憑肉眼就可發(fā)現(xiàn)的裂紋，而微觀裂紋則指的是在顯微鏡下才可看見(jiàn)的裂紋，而最后一種則是在超精密顯微鏡下才能看到的裂紋，根據(jù)裂紋形成溫度的不同可以分為熱裂紋和冷裂紋。同時(shí)根據(jù)裂紋形成機(jī)理的不同可以分為層狀撕裂、應(yīng)力腐蝕裂紋等多種裂紋形式。在焊接的過(guò)程中形成的裂紋尤其是冷裂紋（冷裂紋是在焊接完成后冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M3點(diǎn)以下所產(chǎn)生的裂紋）其對(duì)焊縫性能的影響是災(zāi)難性的，這一問(wèn)題在壓力容器事故中表現(xiàn)最為明顯，通過(guò)對(duì)壓力容易事故統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在造成壓力容易事故原因中，除了設(shè)計(jì)和選材不合理外，因焊接過(guò)程中焊縫所產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致的事故比重是最大的。為避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)熱裂紋應(yīng)當(dāng)在焊接時(shí)減小硫、磷等有害元素的含量，并在焊接時(shí)選用含碳量較低的材料進(jìn)行焊接，并在焊接的過(guò)程中加入一定量的合金元素，從而有效的減少柱狀晶體的偏析，在焊接時(shí)采用熔深較淺的焊縫，在焊接的過(guò)程中采用合理的焊接工藝及焊接規(guī)范，并在焊接中采用預(yù)熱的方式來(lái)有效的減緩冷卻的速度。

4 焊接中的未焊透問(wèn)題

焊接中的未焊透問(wèn)題主要是指工件中的金屬未熔化，從而使得焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象，造成焊縫未焊透的主要原因有：焊接時(shí)的電流過(guò)小、坡口選用不合理，磁偏吹影響，在層件及焊根清理不完全等因素。在焊接過(guò)程中如發(fā)生未焊透現(xiàn)象則會(huì)使得焊縫的有效接觸面積大為減小，從而減小焊縫的接觸強(qiáng)度。同時(shí)未焊透還會(huì)導(dǎo)致其他一些問(wèn)題的發(fā)生，比如說(shuō)應(yīng)力集中所造成的危害要遠(yuǎn)大于強(qiáng)度問(wèn)題。同時(shí)未焊透還會(huì)影響焊縫的疲勞強(qiáng)度，影響焊縫的使用質(zhì)量及使用壽命。為解決這一問(wèn)題在焊接的過(guò)程中增大焊接電流是避免出現(xiàn)未焊透的主要方法，此外，在進(jìn)行焊角焊縫焊接時(shí)，使用交流替代直流可以有效的防止磁偏吹現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)合理對(duì)坡口進(jìn)行設(shè)計(jì)并加強(qiáng)坡口的清理工作。避免未焊透現(xiàn)象的發(fā)生。焊接未熔合與未焊透等都是焊接過(guò)程中較為嚴(yán)重的問(wèn)題，其中未熔合的主要原因是由于在焊接件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑過(guò)大、焊接過(guò)程中焊條所通過(guò)的電流較小或是焊接時(shí)行條速度過(guò)快一級(jí)電弧過(guò)長(zhǎng)等原因。同時(shí)在焊接的過(guò)程中焊件坡口表面存在氧化膜、雜物等都會(huì)對(duì)焊接所產(chǎn)生較大的影響，因此在進(jìn)行焊接的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)做好焊接時(shí)的坡口尺寸的選取，并根據(jù)焊接件材料選用合理的電流和焊接速度，做好焊接位置表面的清潔工作，運(yùn)條時(shí)擺動(dòng)要適當(dāng)，并時(shí)刻關(guān)注坡口兩側(cè)的熔合是否到位。

5 其他一些焊接缺陷

除了以上所介紹的焊接缺陷外，還有未熔合、焊瘤、弧坑、焊縫外形以及其他一些缺陷。應(yīng)當(dāng)在焊接過(guò)程中采用規(guī)范化的焊接方式，做好坡口的清理，保障焊接工作的順利進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

焊接是在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一種技術(shù)，如在焊接過(guò)程中出現(xiàn)一定的缺陷將會(huì)嚴(yán)重影響其性能，該文在分析焊接缺陷產(chǎn)生原因及所造成危害的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好焊接缺陷的防治進(jìn)行分析闡述。

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