焊接、鉚接時產(chǎn)生的缺陷引起的損壞事故

摘 要：文章討論了焊接及鉚接時產(chǎn)生的缺陷所引起的損壞事故的若干種情形，分析其原因，并指出了預(yù)防的對策。希望通過文章的分析，能夠為相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：焊接；鉚接；應(yīng)力；熱影響區(qū)

在焊接作業(yè)中，常常產(chǎn)生一些缺陷。諸如焊芯和焊劑會導(dǎo)致缺陷，還有其他的很多因素，比如：焊縫邊緣被污染，預(yù)熱太輕微，熔透不充分，焊嘴送進不良，構(gòu)件配置不適當，熱影響區(qū)被硬化，也都會導(dǎo)致缺陷的出現(xiàn)。此外，鋼中的碳燃燒后產(chǎn)生的一氧化碳氣的氣孔，焊條的涂層產(chǎn)生的氫氣氣孔，也形成缺陷。在焊接易氧化合金元素的鋼時，由于過熱和過燒，容易形成氧化物系夾雜物。此外，在焊縫的斷裂面上看到的氫稱為白點，對于容易淬火的鋼來說，在周圍飛散的焊接火花作用下，就可能淬上火，從而成為損壞事故的原因。

1 連接缺陷，焊縫根部缺陷和熔透缺口

某拉桿發(fā)生了斷裂，原先是鍛件軋支鋼棒相互焊接在一起的。研究后查明是由于過少造成焊接區(qū)不致密，在斷裂面上，有藍色的回火痕跡，顯示了藍脆性特征。觀察金相組織，為焊縫附近的組織為過熱組織，并混有一些氧化物。

另一個缺陷的事例是某焊接的高壓管道發(fā)生斷裂，利用X射線透射，發(fā)現(xiàn)焊接根部有缺陷，金相檢查顯示，以此焊接根部為起點發(fā)生了裂紋。對根部的連接缺陷進行深度腐蝕，查明是氧化物系熔渣。

某換氣裝置的葉輪在承受交變載荷時，受尖銳熔透缺口的影響，發(fā)生了破壞。在葉輪上側(cè)正面薄板部的凸緣上，發(fā)生了許多初期裂紋，裂紋是以葉輪葉片入口側(cè)邊緣的焊縫為起點，向內(nèi)側(cè)發(fā)生的。對初期裂紋進行了強制破壞，結(jié)果裂紋顯示出和疲勞裂紋相同的斷裂面。金相檢查的結(jié)果表明，此裂紋是以熔透缺口部為起點而發(fā)生的。

2 焊接裂紋

焊接裂紋是許多損壞事故的原因。特別是在氣焊薄鋼板和薄壁管時，在焊縫附近會出現(xiàn)這種裂紋。從形式上來分類，這種裂紋屬于晶界裂紋，它往往發(fā)生在1200度的鋼的固相線稍下的溫度，含硫量高的鋼特別容易發(fā)生這種裂紋。

某自行車架子是用無縫鋼管焊接的。在焊接以后，對許多架子進行了磁粉探傷檢查。根據(jù)檢查結(jié)果，可以肯定有的管子的接頭附近有裂紋。通過金相分析，裂紋中混有由氧化物構(gòu)成的埋入物，裂紋的表面有氧化和脫碳，這是典型的熱裂紋。

另一個焊接裂紋的事例發(fā)生在壁厚3.5，直徑70的管接頭上。焊接是在水平位置進行的。這時，將相向側(cè)面的兩處進行定位焊以后，從此定位部中間的下側(cè)位置起焊接管子的半周，然后，與之對稱地再從下向上焊接管子的剩下的半周。最后，焊接始點和中點，也就是在圓周的上下兩處，每半圈的焊道的端部稍有重疊。X射線透射檢查時，通常在最初留下的焊道一側(cè)的最后焊口弧坑附近。金相分析，裂紋區(qū)是細晶粒的鐵素體組織，而稍微離開接縫的地方，由于焊接時的過熱，出現(xiàn)粗晶粒的魏氏組織。管材具有明顯的條狀組織，這種組織在焊縫附近消失了，變成了裂紋區(qū)域中的伸長的硫化物系夾雜物。其一部分固溶，再冷卻時，再次析出在奧氏體晶界。裂紋就發(fā)生在這種有物質(zhì)析出而弱化了的晶界處。

3 熱影響區(qū)硬化和焊接裂紋的敏感性

焊接裂紋敏感性的性質(zhì)，經(jīng)常出現(xiàn)在電弧焊焊厚斷面的構(gòu)件時。這種損壞事故的特征是以焊接金屬的硬化或焊縫附近的熱影響區(qū)的硬化為起因。在這些區(qū)域內(nèi)，在焊接區(qū)冷卻時很快產(chǎn)生細的晶內(nèi)裂紋，或者，在以后的工作載荷作用下產(chǎn)生細的晶內(nèi)裂紋。根據(jù)這樣的情況，可以說：易淬火硬化的鋼，具有焊接裂紋敏感性。某錳合金鋼，機械強度較高，但是在焊接厚壁構(gòu)件時，由于其焊接裂紋敏感性的原因，焊接是很不容易達到高質(zhì)量的。通常，為了適應(yīng)壁厚而緩慢冷卻焊接接頭，煙焊接邊緣的表面區(qū)，都應(yīng)完全地預(yù)熱到100度到300度之間。

4 熱處理引起的缺陷

焊接后進行回火或軟化退火，會消除或減少應(yīng)力。但是，如果加熱溫度在500到700度的范圍內(nèi)，作為焊接厚壁壓力容器材料而使用的釩合金鋼，則在軟化退火后析出微細分布的炭化物或碳的硫化物。其結(jié)果是焊接接頭變脆。因此，在使用這些鋼焊接的壓力容器，應(yīng)該在500度以下的溫度進行熱處理以消除應(yīng)力。

熱處理時，造成表面脫碳也是一種事故。由于表面層脫碳，表面層的硬度，耐磨性，脆硬性，尤其是扭轉(zhuǎn)疲勞強度和彎曲疲勞強度明顯下降，塑性值卻不會降低。在淬火時，脫碳層內(nèi)，相變提前發(fā)生，內(nèi)應(yīng)力生成，導(dǎo)致變形或裂紋。比如，屬于奧氏體系列的錳鋼，其工具和結(jié)構(gòu)鋼表面脫碳后，因為局部馬氏體的生成，導(dǎo)致產(chǎn)生組織應(yīng)力而變脆。隨之往往發(fā)生開裂破壞。

脫碳引起破壞的事例如下：某汽車板簧經(jīng)過調(diào)質(zhì)，抗拉強度是1270兆帕，使用中發(fā)生了損壞。損壞是在斷面小的地方，形成了許多疲勞裂紋，大部分疲勞裂紋從板簧上側(cè)開始產(chǎn)生，金相組織觀察，板簧心部是很好的細針裝組織，沒有鐵素體，但是板簧表面有明顯脫碳。再沒有別的缺陷。由于斷面很小，所以盡管是在負荷不高的情況下，也導(dǎo)致了板簧的損壞。

某汽車用經(jīng)滲碳淬火的錐齒輪，行駛不到一千公里就顯著磨損。在齒輪圓錐部的端面發(fā)生破壞，而且，磨損全部發(fā)生在一邊。金相組織觀察，磨損處含碳量嚴重不足，是滲碳環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致熱處理淬火后硬度不達標，因此，滲碳不足與脫碳是非常相近的兩種情況，都會降低硬度，降低耐磨性，從而縮短零件的壽命。

5 釬焊缺陷

承受拉應(yīng)力——外力引起的應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力——的鋼，如果與固溶于鐵的銅，錫，鋅等金屬溶液接觸，則會由于金屬侵入鋼的晶界而產(chǎn)生裂紋。這被成為釬焊裂紋或釬焊脆性。某自行車的車梁，在進行硬釬焊之前，進行了冷彎和冷成型，因此，內(nèi)部產(chǎn)生了拉伸內(nèi)應(yīng)力，因此，用來制造車梁的管子在硬釬焊之前，應(yīng)進行消除應(yīng)力退火。

6 鉚接缺陷

某輸送煤氣的葉輪的外側(cè)園盤，其鉚孔發(fā)生了裂紋。用磁粉探傷檢查，裂紋沿徑向擴展。換言之，是在垂直于主應(yīng)力的方向擴展，觀察金相組織發(fā)現(xiàn)，鉚釘孔的周圍由于被加熱而發(fā)生了組織的變化，在組織變化的領(lǐng)域內(nèi)看到了裂紋，但是，裂紋沒有向這個領(lǐng)域消失的地方擴展，所以，裂紋產(chǎn)生的原因是相變應(yīng)力。

7 結(jié)束語

通過對以上六種缺陷的逐一討論，基本包括了焊接和鉚接時常見的損壞事故的一些現(xiàn)象，原因及對策，對生產(chǎn)實踐具有指導(dǎo)意義。

參考文獻

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