金屬材料焊接缺陷防治方法研究

劉小智

（神華神東電力有限責(zé)任公司店塔電廠，陜西 神木 719300）

金屬材料加工、使用的過程中，對于強度、耐磨性、剛度等的要求均較高，當(dāng)前金屬材料焊接技術(shù)不斷完善，所以被廣泛運用于不同領(lǐng)域中。需要注意的是，金屬材料焊接工藝較多，為有效保障金屬材料的焊接質(zhì)量，促使焊接材料得到合理應(yīng)用，需要明確金屬材料常見焊接缺陷，比如：焊接沒有熔合、沒有焊透、裂縫、夾渣、氣孔等缺陷問題，在此之后選擇相應(yīng)的防治對策處理問題，進而從根本上加強我國金屬焊接的整體質(zhì)量。

1 金屬材料接合制程、硬焊接情況分析

金屬材料接合需達(dá)到機械強度要求，工業(yè)方面為有效節(jié)省成本會減少接合，由于所有材料加工工件并非一體成型，所以可嚴(yán)格控制成本。所以，需將所有部分分開后，使用接合方法形成工件，冶金焊接主要包括：硬焊接、軟焊接，和傳統(tǒng)焊接方法比較有一定差異，軟、硬焊接制程母材不會發(fā)生熔化情況，但填在接合位置填料則易出現(xiàn)熔化問題。與此同時，整體加熱熱應(yīng)力對于焊接的影響不會很大，焊接接合制程準(zhǔn)備工作時應(yīng)認(rèn)真清理接合位置表面，因表面狀態(tài)直接關(guān)系到填料接合位置流動情況，因而需保持平整、沒有氧化層的狀態(tài)，從而提高接合的強度[1]。接合整體可升溫到填料液相線20℃左右，完全熔化填料、潤濕接合接口容易產(chǎn)生也僅反應(yīng)，通過接合細(xì)縫毛細(xì)流的方式促使填料充滿接合間隙，凝固后形成硬焊接點。硬焊接期間焊接時間、填料、母材，均會對接合強度構(gòu)成不同程度的影響。此外，高溫條件下調(diào)料容易和母材反應(yīng)形成各種金屬化合物，填料有較多組織，應(yīng)及時明確金屬材料焊接缺陷，然后采取相應(yīng)的防治方法處理缺陷問題。

2 金屬材料焊接缺陷及成因研究

2.1 焊接沒有熔合及焊透缺陷情況

金屬材料焊接期間比較常見沒有熔合、焊透缺陷，發(fā)生上述缺陷的原因與以下因素有關(guān)，①母金屬材料沒有完全熔掉期間，金屬材料沒有完全被焊進接頭根部，即為沒有焊透[2]。金屬焊接的過程焊接電流強度不足、溶解深度不夠、焊接坡度角度過小等，均和焊接母體焊接交界位置無法保持一致有聯(lián)系，同時焊接交界位置清潔不徹底，因而容易出現(xiàn)沒有焊透缺陷問題。焊接時應(yīng)用焊條直徑不合理，會加大焊接裂紋的概率，同時無法控制裂紋面積，易在一定程度上對焊接的強度造成不良影響。②焊接母體沒有熔化/熔化時，表面氧化膜沒有徹底清除后就添加熔化金屬，故而引發(fā)焊接沒有熔合的現(xiàn)象。③焊接階段焊接裝配不能達(dá)到焊接相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如：焊接裝配間隙過大、坡口角度設(shè)置不合理、焊接鈍邊包厚渡設(shè)置不當(dāng)?shù)龋鶗率购附硬僮魇艿絿?yán)重影響，尤其為焊接熔渣流入，無法保證焊接結(jié)構(gòu)氧化膜的清潔度，這時則會發(fā)生焊接邊緣沒有熔合的狀況，如此一來不能保證焊接成品承載面積、焊接成品的質(zhì)量。

2.2 焊接裂紋缺陷情況

金屬材料焊接裂紋，屬于焊接接頭比較常發(fā)生的缺陷問題，焊接期間焊接裂紋多為橫縱向、弧坑、顯微、焊趾等狀態(tài)的裂紋，上述焊接裂紋為金屬材料通過結(jié)晶狀態(tài)——固化狀態(tài)所轉(zhuǎn)化，部分金屬裂紋會在完成焊接后馬上產(chǎn)生、部分為焊接后一段時間出現(xiàn)[3]。通過焊接裂紋產(chǎn)生機理包括冷熱裂紋兩種，直接關(guān)系到金屬焊接的整體質(zhì)量，若沒有做好相應(yīng)的防范工作，對于金屬材料使用會構(gòu)成不利的影響。冷裂紋作為焊接常見裂縫，一般在金屬焊接后冷卻時出現(xiàn)在焊接交界位置融合點，該種裂紋產(chǎn)生時間不確定，多見于在完成焊接冷凝后6h～8h期間發(fā)生，同時會在焊接后第一時間出現(xiàn)（見圖1）。

圖1 焊接裂紋缺陷

2.3 焊接氣孔缺陷情況

金屬材料易產(chǎn)生焊接氣孔，和焊接過程氫氣溶解于金屬材料中有關(guān)，金屬焊接表面所致氫氣孔可分為內(nèi)部、表面（見圖2）、接頭幾種氣孔[4]。產(chǎn)生上述氣孔的成因：焊接未認(rèn)真進行坡口清潔，導(dǎo)致焊接坡口位置存在一定的水分、油污，高溫焊接條件下水分蒸發(fā)、油污散發(fā)，此時水分蒸發(fā)易造成焊接氣孔、形成焊接夾渣，金屬溶解速度緩慢、冷卻速度變快，焊接氣孔無法順利排除且會形成較多氣孔。

圖2 焊接氣孔缺陷

2.4 焊接夾渣缺陷情況

焊接夾渣主要可劃分為：金屬、非金屬夾渣兩個類型，金屬焊接階段氣焊焊接邊緣會產(chǎn)生氧割/熔渣問題，焊接的時候如果沒有及時清除夾渣、熔渣，必然會在焊接接口位置遺留熔渣。究其原因，與焊接坡口角度過大/焊接電流過小、速度過快等存在聯(lián)系，故此會產(chǎn)生焊接夾渣缺陷問題。趨于該種狀態(tài)下焊接夾渣一般會呈為糊渣的狀態(tài)，這和未嚴(yán)格控制焊接電流、焊接速度有關(guān)，從而在金屬焊接邊緣產(chǎn)生焊接夾渣[5]。

3 金屬材料焊接缺陷防治方法探討

3.1 沒有熔合及焊透缺陷防治方法

遵循焊條要求確定焊接的面積、直徑、坡口尺寸、角度等情況，以此避免產(chǎn)生沒有熔合缺陷、沒有焊透問題。除此之外，需要有效控制焊接電流強度、速度，應(yīng)用適合的擺動焊條，密切關(guān)注焊接期間金屬材料變化，施行焊接封底時重視焊接坡口融合狀況，有效規(guī)避焊接邊緣未熔合缺陷。

3.2 焊接裂紋缺陷防治方法

金屬焊接期間降低焊接應(yīng)力，認(rèn)真按照焊接流程操作，并準(zhǔn)確掌握金屬材料的特性，選擇適合的焊接工藝處理，均非常必要。與此同時，應(yīng)該嚴(yán)格控制金屬焊接冷卻的速度，如果必要可在焊接的過程使用小電流多層焊接、多道焊接方法處理。重視焊條的選擇，盡可能選用低氫型焊條，旨在降低焊縫氫氣的擴散量、焊接交界邊緣水分及油污，防止發(fā)生焊接期間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。此外，需加強焊接金屬材料防臭管理、防曬管理，主要目的：妥善保管金屬材料、有效防范發(fā)生金屬材料焊接裂紋情況。

3.3 焊接氣孔缺陷防治方法

為預(yù)防焊接氣孔則需合理設(shè)置焊接電流、焊接速度，如此一來能夠達(dá)到焊接電流、速度的要求。同時，應(yīng)該在第一時間處理焊接坡口水分、油污，并妥善保管焊條、金屬焊接材料，避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所引發(fā)的焊接氣孔現(xiàn)象[6]。

3.4 焊接夾渣缺陷防治方法

金屬焊接階段為避免發(fā)生焊接夾渣缺陷問題，需合理選擇焊條，選擇的如果為酸性焊條，焊接的過程則需要提高電流強度；焊接焊條呈堿性，建議嚴(yán)格控制焊接電弧的長度，防止產(chǎn)生電弧過長焊接夾渣狀況，并獲得最理想的焊接效果。同時，實際焊接的時候應(yīng)認(rèn)真清理坡口邊緣，達(dá)到焊接邊緣沒有污漬、水分的效果，從而有效防范焊縫邊緣氧割所致熔渣缺陷。

3.5 其他缺陷防治方法

具體焊接的過程考慮到金屬材料焊接環(huán)境因素、溫度因素，創(chuàng)設(shè)良好的焊接環(huán)境、有效設(shè)置焊接的溫度，若是溫度較低建議通過預(yù)熱方法處理，定期對焊接環(huán)境中的材料加以檢查，科學(xué)選擇焊條、金屬材料、焊接工藝[7，8]。此外，需確保焊接環(huán)境通風(fēng)、散熱的效果，以便為順利進行金屬材料焊接工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

為促使金屬材料得到合理的利用，應(yīng)該不斷完善金屬材料焊接工藝，提高焊接人員技術(shù)水平，要求焊接人員遵循焊接工藝流程規(guī)范操作，如果發(fā)現(xiàn)焊接缺陷問題，需對焊接缺陷原因加以深入分析，然后通過針對性措施處理焊接缺陷問題，進而確保金屬材料整體焊接水平，充分發(fā)揮出金屬材料、焊接工藝的應(yīng)用價值。