焊接常見(jiàn)問(wèn)題分析及焊接返修工藝研究

【摘? 要】焊接作為最常見(jiàn)的金屬連接工藝之一，其連接質(zhì)量確定著焊接工件的使用性能、力學(xué)性能等。但是在焊接施工作業(yè)過(guò)程中，受焊接工藝設(shè)定不合理，焊條材料以及焊接設(shè)備的影響，會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷或者其他問(wèn)題。應(yīng)根據(jù)缺陷類型，制定相應(yīng)的返修工藝措施，繼而提高焊件質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】焊接;問(wèn)題;返修工藝

引言

焊接工藝作為常見(jiàn)的熱加工工藝，在工業(yè)制造中有著舉足輕重的地位。在實(shí)際操作中，往往因?yàn)椴牧?、工藝以及作業(yè)環(huán)境的影響，在施焊過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的焊接缺陷。這些缺陷會(huì)影響設(shè)備、結(jié)構(gòu)、零件的強(qiáng)度，繼而導(dǎo)致?lián)p害設(shè)備、零件失效等情況。因此在焊接作業(yè)過(guò)程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷或者問(wèn)題，繼而根據(jù)缺陷的情況，提出相應(yīng)的解決辦法。

一、焊接常見(jiàn)問(wèn)題概述

焊接常見(jiàn)問(wèn)題從施工質(zhì)量角度來(lái)稱為焊接缺陷，焊接缺陷可以分為制造過(guò)程缺陷和使用時(shí)缺陷，制造過(guò)程缺陷常見(jiàn)裂紋、孔穴、夾渣、凹陷、熔接不足或滲透不足等。使用時(shí)產(chǎn)生的缺陷通常是指焊接熱循環(huán)損傷到焊道或鄰近的熱影響區(qū)，造成焊件性質(zhì)劣于母材。

常見(jiàn)的制造過(guò)程缺陷又可以分為：外部缺陷和內(nèi)部缺陷，外部缺陷有焊瘤、咬邊、夾渣以及表面氣孔等問(wèn)題;內(nèi)部缺陷有未焊透、內(nèi)部氣孔以及內(nèi)部裂紋等缺陷。根據(jù)GB6417規(guī)定，可以將缺陷歸納為裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀缺陷以及其他缺陷六大類。

影響焊接質(zhì)量的因素多種多樣，主要有母材和焊條的質(zhì)量、焊接后熱處理質(zhì)量、焊接設(shè)備性能、工藝參數(shù)指定、工藝規(guī)程、焊接技術(shù)以及作業(yè)環(huán)境等。因此在后期的返修中不僅僅要考慮焊接缺陷類型，還需要考慮產(chǎn)生該種缺陷的因素，繼而提出更加合理的返修工藝。

二、焊接返修工藝研究

2.1 焊接縮孔缺陷的處理以及返修工藝

焊接縮孔缺陷產(chǎn)生的主要原因有兩種，第一種是晶間縮孔，焊縫金屬在冷卻過(guò)程枝晶間形成拉長(zhǎng)縮孔，大多垂直于焊縫表面，經(jīng)常出現(xiàn)在焊接軸上或附近;另一種是電弧坑縮孔，主要是由于焊接到收尾處未將弧坑填滿，未對(duì)焊接熔池進(jìn)行緩慢冷卻而形成縮孔，縮孔分表面和穿透性兩種，后者危害最大。

如果在焊接工藝出現(xiàn)了縮孔缺陷需要進(jìn)行返修，按照以下工藝進(jìn)行返修。如果焊接質(zhì)量要求不高，母材厚度較大，可以直接利用工具將縮孔打磨，來(lái)消除縮孔缺陷。但是如果采用此種方法會(huì)降低部件強(qiáng)度，不適用于薄板或者精度要求較高的零件。針對(duì)這種情況，需要重新焊接或者選定焊條，優(yōu)化工藝參數(shù)，保證焊接質(zhì)量。

2.2 裂縫缺陷的處理及返修工藝

焊接完成以后，裂縫有可能存在于焊縫表面或內(nèi)部，因此在焊接作業(yè)完成以后，需要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外部是否存在裂紋，如果存在則需要進(jìn)行返修。

焊縫和熱影響區(qū)均可出現(xiàn)裂紋，并在不同應(yīng)力的作用下繼續(xù)增長(zhǎng)，直至焊道失效。裂紋分為宏觀裂紋和微觀裂紋，有熱裂紋和冷裂紋，淬火組織、擴(kuò)散氫含量和殘余應(yīng)力是引起焊接冷裂紋的三個(gè)主要因素。焊接接頭操作中的根部焊接裂紋是微裂紋中的冷裂紋，不易發(fā)現(xiàn)，且危害較大。

返修工藝，首先做好作業(yè)準(zhǔn)備，返修焊接設(shè)備性能要滿足焊接工藝的需求，所用焊條應(yīng)符合焊接技術(shù)要求，焊條應(yīng)按焊接工藝規(guī)定進(jìn)行烘烤，根據(jù)不同鋼種，制定返修工藝措施。其次，對(duì)焊縫進(jìn)行打磨，開(kāi)槽角度60±5°，間隙3～4mm，長(zhǎng)度盡量控制在100mm以內(nèi)。如果焊接缺陷太長(zhǎng)，應(yīng)分段進(jìn)行修補(bǔ)，中間先打磨，避免一次過(guò)度打磨，造成焊后剩余。焊縫單位面積上的力增加了焊縫的張力，根據(jù)裂紋的性質(zhì)確定研磨位置，然后對(duì)裂紋用機(jī)械加工的方式進(jìn)行修磨，直至打磨至原始裂紋根部。因?yàn)楹缚p根部位置的拉伸應(yīng)力大于根部焊縫在熱強(qiáng)度下的熱收縮影響下的載荷最大，所以根部焊縫的邊緣易開(kāi)裂并形成根部焊趾裂紋。打磨完成后，將焊道兩側(cè)20㎜以內(nèi)污垢清理打磨干凈直至露出金屬光澤，再用棉紗將整個(gè)焊接區(qū)域擦拭干凈，后進(jìn)行補(bǔ)焊。

最后，在修復(fù)過(guò)程中，根據(jù)檢查和缺陷的實(shí)際分析，合理選擇修復(fù)和打磨狀態(tài)，防止產(chǎn)生未焊透、熔合、夾渣等缺陷。在返修處對(duì)焊縫表面進(jìn)行打磨，使其與原焊縫基本一致，并使焊縫與母材過(guò)渡平滑，以減少應(yīng)力集中，提高焊縫的抗裂性;缺陷修復(fù)后應(yīng)符合焊接相關(guān)規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 咬邊現(xiàn)象及其返修工藝

咬邊是指在焊接過(guò)程中被電弧灼傷形成的一種低于母材的凹形溝槽或凹陷（即在焊縫邊緣，母材被電弧灼傷而熔化鐵水未溢滿灼傷處）。咬邊的原因主要有：一是焊接時(shí)電流過(guò)大、電弧過(guò)長(zhǎng)或焊接角度選擇不當(dāng);二是角焊時(shí)電焊條角度選擇不當(dāng)或弧長(zhǎng)選擇不當(dāng)。

首先要選取合格的焊接材料，一般的焊縫返修可以采用手工電弧焊或者二保焊。其次，作業(yè)前準(zhǔn)備，必須要對(duì)返修部位的焊縫及焊縫兩側(cè)20㎜范圍內(nèi)清除氧化物，水份或者油污并露出金屬光澤。最后，一般角焊縫的焊接缺陷（如焊腳尺寸不足、咬邊深度超標(biāo)、凹陷等）可采用焊接方法直接修復(fù)。

2.4 其他常見(jiàn)問(wèn)題

飛濺現(xiàn)象，在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的電弧，而被電弧熔化的金屬很容易向外界飛濺。這不僅會(huì)影響焊接人員的焊接行為，而且會(huì)浪費(fèi)大量的焊條，對(duì)工件的美觀也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的主要原因是：首先，電焊條存放不正確潮濕所致。焊條烘干時(shí)，溫度選擇不當(dāng)或烘干時(shí)間選擇不當(dāng)。這些原因會(huì)造成焊接飛濺的情況;其次，堿性焊條電源極性選擇不當(dāng);再次，在焊接過(guò)程中使用不當(dāng)，也會(huì)造成焊接飛濺。

針對(duì)這種情況，主要通過(guò)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，合理選用焊條和焊接設(shè)備進(jìn)行焊接，可以有效避免飛濺的產(chǎn)生。

焊接翹曲現(xiàn)象，焊接完成以后工件形狀尺寸達(dá)不到要求，主要是因?yàn)闊釡囟葓?chǎng)不一樣而造成，克服此類現(xiàn)象的工藝措施是合理控制焊接線能量。

三、焊接返修工藝

3.1建立相對(duì)完善的返工制度

建立相對(duì)完善的焊接接頭修復(fù)體系是焊接接頭質(zhì)量管理的前提工作和重要保證。首先，要建立其控制環(huán)節(jié)。這一制度對(duì)焊接接頭的返修工作影響很大，對(duì)返修方案的制定將有比較明確的要求。其次，可以根據(jù)有關(guān)規(guī)定制定一些適合本單位焊接的制度，制定一些與焊接接頭返修工作有關(guān)的具體工藝參數(shù)。如果工件同一部位返修過(guò)多，焊接接頭和接頭周圍的母材會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，使承壓設(shè)備在工作中非常危險(xiǎn)。因此，同一焊接接頭的返修次數(shù)不能超過(guò)2次，這是承壓設(shè)備所能承受的極限。

3.2制定返修工藝

制定修復(fù)計(jì)劃是修復(fù)工作中相對(duì)重要的一部分，因?yàn)橹挥兄贫ǔ龈涌茖W(xué)合理的修復(fù)計(jì)劃，才能對(duì)焊接接頭進(jìn)行正確的修復(fù)。具體的返修方案應(yīng)包括：一是缺陷產(chǎn)生的原因及避免類似缺陷發(fā)生的一些技術(shù)措施，這將有助于今后的焊接工作;二是適當(dāng)消除缺陷，并對(duì)坡口進(jìn)行合理的處理;三是焊接材料和焊接方法的選擇;四是找出具體的返修工藝，并將這些工藝應(yīng)用到具體的返修過(guò)程中;五是對(duì)焊接接頭進(jìn)行檢驗(yàn)后，必須對(duì)工件進(jìn)行整體檢驗(yàn)，以保證返修后的焊接接頭能滿足工作需要。

結(jié)束語(yǔ)

焊接工藝作為最常見(jiàn)的金屬材料加工方法之一，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接質(zhì)量得到了極大的提升。但是在實(shí)際作業(yè)中會(huì)受到各種因素的影響產(chǎn)生裂縫、氣孔等缺陷。針對(duì)這些缺陷需要制定返修工藝措施，首先對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，找出缺陷位置，分析缺陷產(chǎn)生的原因，如果是表面缺陷可以直接修磨，如果是內(nèi)部缺陷挖刨至缺陷的根部徹底消除缺陷，焊接施工時(shí)需要按照相關(guān)返修標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以便提高返修加工質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

王元平（1971─），高級(jí)技師。國(guó)家能源準(zhǔn)能集團(tuán)焊工技能大師，主要從事焊工技術(shù)及焊接工藝和焊接質(zhì)量方面的研究。

（作者單位：國(guó)家能源準(zhǔn)能集團(tuán)公用事業(yè)公司? 內(nèi)蒙古鄂爾多斯市）