電廠焊接缺陷產(chǎn)生原因及措施研究

靳珂晨

【摘 要】電廠中不同金屬材料的可焊性以及焊接難度都不同。文章以發(fā)電廠焊接為主要研究對象，分析了電廠焊接過程中的常見缺陷以及缺陷產(chǎn)生的原因，針對這些缺陷，提出了電廠焊接缺陷的解決措施。

【關(guān)鍵詞】電廠焊接；焊接缺陷；改進措施

引言

發(fā)電廠中的鍋爐和各種管道通常通過焊接連接，金屬焊接工藝具備密封性好，完整性強的優(yōu)點。然而焊接過程的控制復雜，如果焊接過程控制不嚴就很容易造成焊接缺陷，比較常見的缺陷包括氣孔，夾渣，不完全穿透，裂紋，內(nèi)凹等，可能導致嚴重的質(zhì)量事故。焊接缺陷不僅會給發(fā)電廠帶來經(jīng)濟損失，而且還可能威脅到人員的生命財產(chǎn)安全。

1.電廠焊接的常見缺陷及原因

1.1焊接裂紋及原因

焊接引起的裂紋是焊接裂紋，焊接裂紋危害大。焊接結(jié)構(gòu)造成的大部分損壞是由裂縫缺陷引起的；普通金屬焊接裂縫分為兩大類：熱裂紋和冷裂紋。在電廠焊接中，熱裂紋是指焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時所產(chǎn)生的焊縫裂紋。熱裂縫進一步分為晶體裂縫，液化裂縫和多變裂縫。熱裂紋的共同特征是在內(nèi)外應力的共同作用下，晶間低熔共晶的存在加上其薄弱點的塑性儲備不足引起的開裂。晶體裂紋主要是由柱狀晶體形成過程中的大量偏析引起的。液化裂紋是一種晶間重熔材料（低熔點），它在隨后的熱循環(huán)作用下在固相中發(fā)生并成為裂紋源。這種裂紋在近母材處出現(xiàn)較多，在焊接過程中，多變化裂縫在延伸晶體柱中形成大量位錯和空位。在快速冷卻下難以擴散并且在過飽和狀態(tài)下存在于焊縫中。在一定的溫度和壓力下，它從高能態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軕B(tài)，從而形成多邊界并成為薄弱點。當溫度降低（低于MS轉(zhuǎn)變點）后焊接接頭處產(chǎn)生的裂縫是冷裂紋。冷裂紋有多種類型，例如延遲裂紋、低塑性脆化裂紋以及淬硬脆化裂紋等。對于具有較高硬化傾向的材料，由于焊接后大量的硬化組織，內(nèi)應力太大，并且自組織的可塑性相對較低。在外力和內(nèi)應力的作用下，它會引起裂紋。在硬化和脆化開裂后立即可見這種類型的裂縫；用于焊接塑性較低的材料（通常具有較大的硬化傾向），在冷卻階段，焊接接頭的塑性儲備不足以承受冷卻收縮時的拉應力，焊接冷卻后不立即產(chǎn)生的冷裂紋為延遲裂縫，這種裂紋主要是由材料的硬化傾向，焊后焊縫內(nèi)的氫含量，其存在形式以及綜合抑制因素引起的，需要達到材料可以承受的開裂閾值。

1.2未熔合、未焊透及原因

在發(fā)電廠的金屬焊接中，未熔合是指母材與焊接材料邊緣或焊縫內(nèi)部沒有被穿透；未焊透是指接頭處沒有完全焊透。未熔合和未焊透都屬于較為嚴重的焊接缺陷，并且在發(fā)電廠的中都是禁止的（無論缺陷的實際尺寸如何）。發(fā)電廠中未熔合、未焊透的原因是多方面的，常見原因有電弧過長、速度過快、電流太小，焊條直徑太大，鈍邊太粗，凹槽太小等。焊縫表面上的油或氧化膜未完全去除，焊渣在焊接過程中流入等也是未熔合、未焊透的主要原因。

1.3氣孔及原因

氣孔是發(fā)電廠的常見焊接缺陷之一，氫氣孔的發(fā)生頻率最高。氣孔通?？煞譃殛P(guān)節(jié)通氣孔，表面通氣孔和內(nèi)部通氣孔。電廠焊接中氣孔的主要產(chǎn)生原因包括：焊條沒有按照規(guī)范要求烘烤，焊接部分有銹，油或水分，溝槽邊緣不干凈，焊芯芯部剝落，劣化或生銹導致未受焊接區(qū)保護的氣體，焊接期間的冶金反應等。此外，焊接過程中焊接電流，移動桿的角度以及電弧的長度也是氣孔產(chǎn)生的因素。同時，焊接方法不同氣孔的生產(chǎn)量也不同，其中電弧焊和氬弧焊主要基于氫氣孔和氮氣孔。

1.4夾渣及原因

夾渣是指殘留在焊縫中的一些熔渣，夾渣會造成焊接部位的致密性和強度顯著下降。夾渣的主要原因有：首先，碳弧氣刨時的熔渣，或留在氧氣切割中的熔渣。其次，在焊接過程中，速度太快，焊接電流太小，并且溝槽角度太小。第三，如果焊接過程采用的酸性焊條，不正確的條帶或太小的電流將導致“鼓”的出現(xiàn)；在用堿性焊條焊接的情況下，電弧的極性不正確或電弧太長，從而造成夾渣。第四，焊條質(zhì)量不滿足標準要求也會造成夾渣的發(fā)生。

1.5咬邊及原因

咬邊是指在焊接過程中焊縫邊緣出現(xiàn)凹陷的問題。焊接過程中出現(xiàn)咬邊的原因包括：焊條角度不好，電弧過長，移動桿速度太快，焊接時電流過大。在發(fā)電廠的金屬焊接中，焊接軌道不平坦或焊接過快，這將造成焊件熔化較深，此時，若未及時進行填充，將導致咬邊。

2.解決電廠金屬焊接缺陷的技術(shù)措施

2.1裂紋的解決措施

為了避免有害裂紋，合理選取滿足所需精度的焊接參數(shù)，可以減緩金屬的冷卻速度，并且可以實現(xiàn)對裂紋形狀系數(shù)的改變。還可以通過多層多焊接焊接方法控制由焊接產(chǎn)生的裂縫和在中心部分中產(chǎn)生的間隙。施焊人員必須遵循焊接程序和流程，以降低焊縫壓力。對于冷裂紋的控制，必須適當?shù)乜刂茪浜坎⑦M行金屬熱處理以降低金屬內(nèi)部壓力和氫含量?？刂坪附硬牧系臐穸龋咨苾Υ婧笚l和助焊劑，并采用常規(guī)烘烤方法以避免潮解。仔細檢查凹槽的邊緣，以避免油和水分和生銹，并減少氫的來源。將所選材料的等級與碳當量，結(jié)構(gòu)部件的厚度與環(huán)境相結(jié)合，并盡盡量選取合適的焊接參數(shù)。焊前預熱和焊后熱處理，通過多次焊接合理控制夾層溫度；在焊接工作之后，及時去除氫以消除內(nèi)部應力。為了確保焊接過程的合理性，可以使用分段焊接方法來減少焊接時所產(chǎn)生的應力。對于發(fā)電廠管道的組裝焊接，由于焊接接頭在加熱后會膨脹，因此必須根據(jù)熱態(tài)和冷態(tài)來解決結(jié)構(gòu)的膨脹以及收縮問題。如果收縮或膨脹受阻，在應力轉(zhuǎn)變中不可避免地產(chǎn)生裂縫，在應用熱處理技術(shù)后，結(jié)構(gòu)的回火操作可以提高焊接接頭的韌性，并且應用金屬層的多層焊接來控制不同層的溫度并減少焊縫的產(chǎn)生。

2.2未焊透、未熔合的解決措施

合理選擇凹槽尺寸，觀察凹槽邊緣的融合情況，要把氧化皮及時清理干凈。在焊接過程中要確保焊接速度與電流速度相一致，確保焊接作業(yè)順利進行，并實施對焊接質(zhì)量的嚴格監(jiān)控。合理選擇凹槽，對于未熔化和不完全焊接的部位，要確保焊接質(zhì)量，從而顯著提高焊接整體質(zhì)量。

2.3 氣孔的解決措施

在材料干燥過程中，必須確保嚴格按照規(guī)范要求進行操作，并妥善保管焊接材料和設備。在焊接之前，徹底清除凹槽邊緣的雜質(zhì)，并適當控制焊接電流以及焊接速度和電弧長度。

2.4夾渣防治措施

首先，要設計凹槽的尺寸和角度，必須精確，這樣凹槽中產(chǎn)生的熔渣很容易去除。做好溝槽表面清潔工作，為焊接奠定基礎(chǔ)。其次，在焊接過程中，應根據(jù)焊接基板的厚度調(diào)整電流，使電流可以到達基板而不能焊接。焊條的運動應保持恒定速度，速度不應太快或太慢。進行良好的密封和底部焊接，并確保在焊接過程中凹槽處的金屬處于熔融狀態(tài)，并且必須穿透每層。防止焊接過早冷卻，使熔渣從熔池中順利熔化。

2.5 咬邊的預防措施

合理選取焊接電流以及嚴格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范是防止咬邊的最重要措施，因此首先應選擇最佳焊接電流。其次，焊接時需要控制焊接方法，焊條的切割角度必須準確，確保焊條熔化的速度均勻。

結(jié)束語

發(fā)電廠焊接過程中的主要缺陷包括孔隙缺陷，夾渣缺陷，氣孔缺陷和焊縫裂紋缺陷，這些缺陷嚴重影響電廠的正常穩(wěn)定運行。本文主要從金屬焊接的角度分析了電廠焊接過程中主要缺陷以及其應對措施，為提高電廠焊接質(zhì)量，確保電廠生產(chǎn)穩(wěn)定提供基礎(chǔ)。

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（作者單位：西北電力建設第三工程有限公司）