金屬材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探討

孟玲麗

（吉林省安全生產(chǎn)教育中心，吉林 長春 130000）

根據(jù)相關(guān)資料和實踐經(jīng)驗可知，金屬材料焊接成型中的主要缺陷類型多樣。本文主要從金屬材料焊接成型中的常見的熱裂縫與冷裂縫、凹陷與焊瘤、氣孔與夾渣這三個方面的缺陷為例，在簡要分析其成因的基礎(chǔ)上，針對每種類型焊接缺陷的控制進行了措施探討[1]。

1 金屬材料焊接成型中的主要缺陷及其成因

1.1 熱裂縫與冷裂縫

金屬材料焊接成型中最常見的缺陷就是裂縫（主要包括熱裂縫與冷裂縫兩種類型）。其中，熱裂縫是由焊接過程中熔成的液體金屬材料凝結(jié)而成，主要形成于焊縫中心。金屬材料焊接的主要工藝就是熔焊、壓焊和釬焊，無論是哪一項工藝流程都會產(chǎn)生熱量，這些熱量很容易導(dǎo)致焊接過程中除金屬和焊條以外的其他低熔點雜質(zhì)更快的產(chǎn)生融化、凝固反應(yīng)，從而埋下焊接裂縫隱患[2]。當這些雜質(zhì)的凝固物受到外力腐蝕、磨損后，便產(chǎn)生了熱裂縫。冷裂縫則是因金屬材料焊接工藝操作不當和焊接母體材料問題而產(chǎn)生的，主要形成于金屬材料焊接交界的熔合點。一方面，當所焊接的金屬材料本身承受力較弱，無法承受焊接壓力時，出現(xiàn)冷裂縫的概率也較高；另一方面，焊接過程中，金屬材料的熔化會導(dǎo)致氫氣產(chǎn)生，當氫氣含量達到一定指標時，材料內(nèi)部便會發(fā)生變化，從而產(chǎn)生裂縫。

1.2 凹陷與焊瘤

金屬材料焊接成型中的凹陷與焊瘤缺陷也十分常見。凹陷主要產(chǎn)生于焊縫表面、焊接背面和母材部分，焊瘤主要產(chǎn)生于焊縫根部和母材之上，這類缺陷的產(chǎn)生與焊接工藝的成熟與否有著直接的關(guān)系。

其中，凹陷的成因大體如下：①焊接成型時沒有及時進行焊條的短暫停留處理；②焊接過程中沒有對不慎熔化的母材進行充分的熔敷金屬補充；③焊接過程中，母材與焊條的焊接角度不對，導(dǎo)致電弧過長、焊接擺動不合理；④同一起位置重復(fù)焊接；等等。焊瘤的成因主要有：①焊接前未確保焊條質(zhì)量，導(dǎo)致偏芯焊條被使用；②焊接過程中對熔化的液態(tài)金屬控制不當，導(dǎo)致其從焊縫溢出（根部）或就到母材上，并產(chǎn)生凝固現(xiàn)象；③焊接姿勢不規(guī)范，焊條熔化速度快；等等。

1.3 氣孔與夾渣

在金屬材料焊接中，經(jīng)常出現(xiàn)焊縫中殘留焊接所產(chǎn)生的氣體和熔渣的現(xiàn)象，即氣孔和夾渣缺陷。

從成因上來看，焊接母材或金屬材料的未做好清潔（如材料表面的油污和銹跡等）、焊條不夠干燥或焊劑未烘干，都將增加焊接過程中所產(chǎn)生的氣體，進而增加氣孔量。此外，由于金屬材料焊接熔池冷卻速度大，當焊接線能量過小時，焊接所產(chǎn)生的氣體不易從焊縫溢出，因此也容易產(chǎn)生氣孔。金屬材料焊接中所采用的金屬材料主要為鎢、銅等，鎢極惰性氣體保護焊時，由于電源極性不當，電流密度大，便容易因鎢極熔化脫落而產(chǎn)生金屬顆粒，即夾渣。同時，通過手工進行金屬材料焊接時，焊條擺動不良，也可能導(dǎo)致熔渣無法上浮而殘留在焊縫之中[3]。焊接前清渣不徹底或焊材選用不當也是金屬材料焊接成型中產(chǎn)生夾渣缺陷的原因。

2 金屬材料焊接成型中主要缺陷的控制措施

2.1 熱、冷裂縫的控制

金屬材料焊接成型中熱裂縫與冷裂縫缺陷的控制可以采取以下措施。

對于金屬材料焊接成型中的熱裂縫缺陷，首先，在焊接開始前，要對所焊接的金屬材料本身承受力和焊接環(huán)境進行基本的判斷，并嚴格按照施工要求選擇焊接材料。其次，要嚴格控制金屬材料焊接的工藝技術(shù)標準，使焊接工作能夠按照相關(guān)規(guī)范進行，防止因工藝流程缺失而產(chǎn)生焊接裂縫。另外，要做好焊接缺陷的提前應(yīng)對準備工作，并根據(jù)實際情況進行焊接環(huán)境的最大優(yōu)化，嚴格管控各種焊接參數(shù)，避免焊接過程中雜質(zhì)的產(chǎn)生，從整體上提高焊接的質(zhì)量。對于金屬材料焊接成型中的冷裂縫缺陷，要從焊接技術(shù)和工藝的角度出發(fā)，選用低氫含量的焊條，以從源頭上減少焊接過程中所產(chǎn)生的氫氣量。其次，要選擇高質(zhì)量的材料，并根據(jù)焊接母材的承受能力控制焊接工藝，以平衡母材承受力與焊接壓力的平衡。最后，要對焊接環(huán)境的空氣濕度進行控制，創(chuàng)造一個良好的焊接冷卻環(huán)境，并做好材料的清潔、防腐、保存工作，避免外力作用對焊接成果的破壞。

2.2 凹陷與焊瘤的控制

金屬材料焊接成型中凹陷的控制可以通過焊接位置（水平）的調(diào)整、有電流衰減系統(tǒng)焊機的選用來實現(xiàn)，此外也要進行焊接規(guī)范和技術(shù)的跟進，如在焊接成型時對焊條進行短暫的停留處理、焊接過程中對不慎熔化的母材進行充分的熔敷金屬補充等。此外，在用焊角焊縫時，以交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊產(chǎn)生的凹陷。焊瘤的控制可以采用控制焊條質(zhì)量（選用無偏芯焊條）、嚴格關(guān)注液態(tài)金屬流向，防止其從焊縫溢出、規(guī)范焊接姿勢等措施。

2.3 氣孔與夾渣的控制

控制金屬材料焊接成型中的氣孔和夾渣缺陷可以采取如下措施：①清除焊絲條、工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹等雜質(zhì)；②采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干；③采用直流反接并用短電弧施焊；④焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度；⑤保證接口的潔凈，控制焊接速度。需要注意的是，在實際的金屬材料焊接作業(yè)中，氣孔與夾渣缺陷的類型往往要更加復(fù)雜多樣，因此，具體的氣孔與夾渣控制措施要以實際工藝要求、施工環(huán)境和技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)，進行適當?shù)恼{(diào)整與探索。

3 結(jié)論

本文從冷熱裂縫、凹陷與焊瘤、氣孔與夾渣三個方面進行了金屬材料焊接成型中的主要缺陷和控制措施探討，在探討的過程中發(fā)現(xiàn)，金屬材料焊接成型工藝是現(xiàn)代工業(yè)施工中所不可或缺的，這一工藝的廣泛應(yīng)用解決了其他材料焊接所產(chǎn)生的許多工藝問題，為焊接技術(shù)的發(fā)展貢獻了力量。但隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及工業(yè)施工要求的不斷提高，金屬材料焊接過程中存在的一些缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來。如何運用工藝規(guī)范、技術(shù)手段來控制和避免金屬材料焊接成型中的缺陷，成為了焊接工業(yè)領(lǐng)域必須要思考的問題。對于金屬材料焊接成型中主要缺陷控制措施的思考，既要從工藝技術(shù)的角度出發(fā)，又要從施工相關(guān)規(guī)范的角度出發(fā)。通過施工人員、焊接準備、技術(shù)工藝、工后防范等多個環(huán)節(jié)相結(jié)合，將有利于更加全面的實現(xiàn)對金屬材料焊接成型中主要缺陷的控制。