焊接常見問題分析及焊接返修工藝研究

荀廷慧

摘要：焊接作為最常見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;問題;返修工藝

焊接工藝作為常見的熱加工工藝，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)椴牧稀⒐に囈约白鳂I(yè)環(huán)境的影響，在施焊過程中會(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)過程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接缺陷或者問題，繼而根據(jù)缺陷的情況，提出相應(yīng)的解決辦法。

一、焊接常見問題概述

焊接常見問題從施工質(zhì)量角度來稱為焊接缺陷，焊接缺陷可以分為制造過程缺陷和使用時(shí)缺陷，制造過程缺陷常見裂紋、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。

常見的制造過程缺陷又可以分為：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，焊縫金屬在冷卻過程枝晶間形成拉長縮孔，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)行無損檢測，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，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，對焊縫進(jìn)行打磨，開槽角度60±5°，間隙3～4mm，長度盡量控制在100mm以內(nèi)。如果焊接缺陷太長，應(yīng)分段進(jìn)行修補(bǔ)，中間先打磨，避免一次過度打磨，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)電流過大、電弧過長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其他常見問題

飛濺現(xiàn)象，在焊接過程中會(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，對工件的美觀也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。產(chǎn)生這個(gè)問題的主要原因是：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，在焊接過程中使用不當(dāng)，也會(huì)造成焊接飛濺。

針對這種情況，主要通過調(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)闊釡囟葓霾灰粯佣斐桑朔祟惉F(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建立相對完善的返工制度

建立相對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)。這一制度對焊接接頭的返修工作影響很大，對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多，焊接接頭和接頭周圍的母材會(huì)出現(xiàn)一系列問題，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)用到具體的返修過程中;五是對焊接接頭進(jìn)行檢驗(yàn)后，必須對工件進(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

焊接工藝作為最常見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。針對這些缺陷需要制定返修工藝措施，首先對焊縫進(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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