淺析鎢極氬弧焊產(chǎn)生夾渣的原因及措施

賈東

[摘 要]在工程建設(shè)中，焊接質(zhì)量是非常重要的一項(xiàng)工作，焊接質(zhì)量決定著工程質(zhì)量。在重大的工程中，手工鎢極氬弧焊打底焊及全氬弧焊是不可缺少的。本文重點(diǎn)闡述手工鎢極氬弧焊夾渣缺陷的原因及防止方法。在建設(shè)施工中，手工鎢極氬弧焊中的橫向缺陷危害極大，在很大程度上是由于手工氬弧焊中存在夾渣造成的，其缺陷的危害不容忽視。

[關(guān)鍵詞]手工氬弧焊；多層多道焊；缺陷；夾渣；裂紋

中圖分類號：G946 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）30-0097-01

一、引言

隨著工程質(zhì)量及材料質(zhì)量的不斷提高，焊接工藝質(zhì)量的要求也不斷提高，手工鎢極氬弧焊應(yīng)用也得到了普及，有一些小口徑壁厚（壁厚>6mm）的管道也開始采用全氬弧焊。小口徑焊口無損檢測方法射線檢驗(yàn)所占比例越來越大，在對檢測結(jié)果進(jìn)行評判的過程中總是會(huì)發(fā)現(xiàn)一些射線底片上的存在著橫向條狀的缺陷，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)為夾渣，但是從影像學(xué)來講非常的像“裂紋”缺陷，極容易產(chǎn)生誤判。

二、現(xiàn)存情況

在工程中，焊口焊接完成后進(jìn)行檢測，焊接接頭處有橫向條狀的缺陷，缺陷的末端有尖頭，尖頭上翹，從影像學(xué)的角度上評判該缺陷為“裂紋”。由于“裂紋”的危害性極大，故對于這種情況進(jìn)行了割口處理。

同時(shí)通過射線檢驗(yàn)時(shí)，同樣發(fā)現(xiàn)類似的情況，缺陷的影像位置均和上述焊口產(chǎn)生的一樣。底片上的影像呈現(xiàn)以下的特征：黑條、形狀不規(guī)則、黑度變化無規(guī)律、輪廓不圓滑、有的帶棱角，進(jìn)過對比分析后不像裂紋的影像，而像“夾渣”的影像。

這些缺陷出現(xiàn)的部位大多數(shù)在焊縫的平焊或者斜平焊位置，在射線底片上呈現(xiàn)在12點(diǎn)的位置，這個(gè)部位是焊縫的接頭部位，其它部位類似缺陷時(shí)也是出現(xiàn)在焊縫的街頭位置。而且采用多層多道全氬弧焊工藝的焊縫出現(xiàn)類似缺陷的比率要高于沒有采用多層多道全氬弧焊工藝的焊縫。

三、現(xiàn)場試驗(yàn)

我們對于存在缺陷的10只焊口進(jìn)行了挖補(bǔ)，當(dāng)角磨機(jī)將焊縫打磨至缺陷的深度的時(shí)候發(fā)現(xiàn)實(shí)際缺陷并不是裂紋，而是夾雜在焊縫中的顏色成淡黃色或者淡藍(lán)色的難溶氧化物，而且質(zhì)地堅(jiān)硬。為了減少誤判切實(shí)保障檢測的結(jié)果。針對上述的情況，經(jīng)過金屬實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)技術(shù)人員與焊接質(zhì)檢人員對以上情況進(jìn)行研究和分析，決定對存在缺陷的焊口做斷口試驗(yàn)。進(jìn)行破壞性斷面檢驗(yàn)的焊口共有5個(gè)，焊縫斷面均不存在裂紋的缺陷，而是淡黃色或者淡藍(lán)色的氧化物，也就是我們提到的焊縫夾渣，由于這類夾渣細(xì)小，也可以稱為層間未熔。

我們團(tuán)隊(duì)共跟蹤了20余道焊口的全氬弧焊接的整個(gè)焊接過程，發(fā)現(xiàn)在焊接過程中焊縫表面會(huì)產(chǎn)生灰黑色的氧化膜，而且不容易敲掉，在焊縫的每一層的接頭處都有，焊接過程中由于電弧推力以及氬弧氣流的存在使得這些氧化物在高溫下不能凝固，在熄弧時(shí)隨著溫度的下降而凝固。另外在采用全氬弧焊接的焊縫，在剛剛焊接完畢沒有進(jìn)行表面處理的情況下，焊縫表面同樣存在這樣的氧化物，采用鋼絲刷無法打磨干凈。

四、結(jié)果分析

理論上的裂紋的影像應(yīng)該是：輪廓分明的黑線或者黑絲，線有微小的鋸齒，有分叉，粗細(xì)和黑度有時(shí)有變化，有些裂紋的影像呈較粗的黑線與較細(xì)的黑絲相互纏繞狀，線的端部尖細(xì)，端頭前方有時(shí)有絲狀陰影延伸；如果是接頭弧坑裂紋應(yīng)該出現(xiàn)星狀樣。雖然現(xiàn)場的底片與裂紋不叫的接近，但是經(jīng)現(xiàn)場進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明焊縫內(nèi)部的缺陷為夾渣。

對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合的分析得出結(jié)論，此種缺陷的產(chǎn)生原因主要是焊絲的打磨不干凈，操作人員的施焊手法，焊接過程中層間清理不徹底這幾個(gè)方面。對于出現(xiàn)這種缺陷焊口的材質(zhì)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，焊口母材均為高合金耐熱鋼，焊縫熔敷金屬粘度大、高溫流動(dòng)性差、熔池溫度較高時(shí)合金元素?zé)龘p嚴(yán)重，形成難熔氧化物，也就是形成層間未熔合的一個(gè)原因。

五、工藝改進(jìn)

針對以上的分析結(jié)果，我們對焊接工藝措施進(jìn)行改進(jìn)，針對以下幾點(diǎn)對焊接過程進(jìn)行控制：在焊工培訓(xùn)過程中，針對手工鎢極氬弧焊多層多道焊，增加這方面的訓(xùn)練；在焊接培訓(xùn)中，針對合金鋼進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)；鎢極氬弧焊焊接時(shí)對環(huán)境、位置的要求是很嚴(yán)格的，如在室外進(jìn)行焊接，必須的防雨、霧、風(fēng)，如果風(fēng)速過大會(huì)造成缺陷，所以在室外焊接時(shí)要設(shè)置擋風(fēng)屏或者采用移動(dòng)板房。焊絲的選用應(yīng)根據(jù)母材的化學(xué)成分、機(jī)械性能來綜合考慮，如果鐵銹、油污不處理干凈也會(huì)造成夾渣等缺陷，所以焊前將焊絲進(jìn)行徹底打磨，焊接前焊絲必須采用砂布進(jìn)行打磨，保證焊絲表面的鍍層徹底打磨掉；工件的坡口內(nèi)、外壁20mm打磨干凈直至露出金屬光澤；控制焊層的厚度不要太厚，將接頭處修磨至過度圓滑，清除表面和接頭處的氧化膜；控制焊接電流、焊接電壓處于工藝的允許范圍內(nèi)，盡量使用較小的焊接參數(shù)，降低焊接線能量；氬氣的純度必須達(dá)到99.99%，鎢極要使用鈰鎢極。嚴(yán)格進(jìn)行焊接過程的清理及焊后清理。

在對焊接工藝進(jìn)行以上的改進(jìn)后，對于采用氬弧焊接工藝的焊口進(jìn)行了跟蹤，結(jié)果比較明顯，出現(xiàn)類似缺陷的焊口所占比例大幅度減少，有原來占到缺陷總數(shù)的20%下降到2%。正是有了以上的研究結(jié)果，在出現(xiàn)類似的缺陷時(shí)按夾渣對待進(jìn)行處理，而不需要進(jìn)行割口處理。進(jìn)行局部的挖補(bǔ)，即減少了返修工作量有節(jié)省了焊接材料。

六、結(jié)論

由于實(shí)芯氬弧焊的焊絲沒有藥皮，平常只用于大口徑焊口打底焊和厚度較小的小口徑焊口的全氬弧焊接，所以常規(guī)情況下不會(huì)出現(xiàn)“夾渣”。在對射線檢驗(yàn)底片中出現(xiàn)的文中所述的缺陷時(shí)進(jìn)行評判時(shí)，評判人員多數(shù)傾向于“裂紋”，從而造成不必要的麻煩。根據(jù)我們進(jìn)行的試驗(yàn)情況，對中小口徑采用全氬弧焊接工藝的情況，對檢驗(yàn)底片條狀缺陷評判時(shí)，應(yīng)考慮到“夾渣”的存在，并且根據(jù)母材的規(guī)格、材質(zhì)以及焊接位置，結(jié)合“夾渣”和“裂紋”不同影像的特點(diǎn)和現(xiàn)場實(shí)際挖補(bǔ)情況進(jìn)行區(qū)分定性。