塔式起重機制造焊接過程的常見缺陷及其質(zhì)量控制方法淺探

沈冀江

（大明重工有限公司，江蘇 靖江 214500）

1 塔式起重機制造常見缺陷分析

在塔式起重機制造過程中，焊接缺陷種類多種多樣，按其位置不同，可劃分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷，前者主要包括焊縫外形形狀不符合設(shè)計施工要求，表面存在氣孔、咬邊、焊瘤、弧坑、表面夾渣、焊接裂紋等。后者主要包括氣孔、夾渣、未焊透、焊接裂紋等。鋼材、焊條質(zhì)量工藝參數(shù)與規(guī)程、焊接技術(shù)及其他準(zhǔn)備工作，都會對塔式起重機制造焊接質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，唯有深入了解各種焊接缺陷的產(chǎn)生原因，及時采取有效措施進(jìn)行防控處理，才能確保塔式起重機制造焊接的較高質(zhì)量[1]。

1.1 裂紋缺陷

主要包括熱裂紋與冷裂紋兩種，前者主要是由于焊接晶界上存在硫、磷、銅等熔點較低的共晶體，接頭受到較大拉應(yīng)力作用而產(chǎn)生裂紋，對此必須加強對焊接材料的嚴(yán)格把控，嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，避免出現(xiàn)焊縫截面凸、高、實，實現(xiàn)扁平的圓弧過渡。通過改善焊縫、晶粒，減少結(jié)晶現(xiàn)象，合理確定工藝參數(shù)，避免焊縫冷卻過快，形成較大應(yīng)力。冷裂紋的產(chǎn)生主要由于焊接接頭產(chǎn)生較為嚴(yán)重的淬火組織，或者是接頭含氫量過高，使得缺陷位置形成較大的面部壓力，或者磷含量過高、接縫拉應(yīng)力過大等都會導(dǎo)致冷裂紋的形成。對此，應(yīng)選擇使用堿性焊條、焊劑降低焊縫金屬含氫量。強化焊縫塑性焊條焊劑需充分烘干，做好坡口母材的去油、去水、去銹工作，減少清源，在焊接前需對工件預(yù)熱焊接位置進(jìn)行緩慢冷卻，在工藝選擇方面，應(yīng)選擇焊接應(yīng)力較小的工藝，并通過焊縫的加熱、保溫進(jìn)行去氫處理。

1.2 氣孔缺陷

焊接熔池凝固氣泡未充分溢出導(dǎo)致空穴、氣孔問題，使得焊縫截面縮小，降低焊縫強度，破壞金屬結(jié)構(gòu)。氣孔產(chǎn)生的原因主要有坡口、清理不完整，存在油污、水分、銹跡或者是焊條焊劑質(zhì)量不合格、烘培不規(guī)范等。對此，需在焊接過程中的焊接速度予以嚴(yán)格控制，做好破口清理以及焊接材料的保管、烘培，杜絕使用質(zhì)量不合格的焊條材料。

1.3 未焊透與未融合缺陷

未焊透指的是焊縫接頭未充分融透的現(xiàn)象，未焊透問題會使得平面縮小、截面積提高、應(yīng)力集中，大幅削弱焊接強度，坡口角度過小、鈍邊過長、邊緣不齊、工藝參數(shù)不合理、坡口表面清理不充分、操作不規(guī)范等都是導(dǎo)致未焊透的主要原因。未融合指的是焊道與母材之間、填充金屬之間，未實現(xiàn)充分融合。造成未熔合的主要原因是因為焊接輸入過的電弧偏斜坡口有污染、層間清渣不充分等，對此要加強對坡口尺寸的合理把控，選擇合適的焊接電流與焊接速度，合理控制運條提動以及調(diào)整好焊條角度，做好坡口清理，提高焊接工藝操作水平[2-4]。

1.4 夾渣與夾雜缺陷

如果焊接反應(yīng)產(chǎn)物和容造不能充分溢出，多道焊接清理不充分會導(dǎo)致其殘留在焊縫金屬內(nèi)形成夾渣，坡口角度過小，焊接電流過小，焊接邊緣熔渣清理不充分，酸性焊條的運條不當(dāng)，電流過小，都會產(chǎn)生焊渣、糊渣。堿性焊條焊接極性錯誤，電弧過長也會形成夾渣。對此，必須充分清除焊道雜質(zhì)，保持坡口干燥清潔，鐵水與熔渣充分分離，嚴(yán)格按照工藝要求對焊接電流速度、運條提運等進(jìn)行合理控制，在進(jìn)行多層焊時需做好每一層道的清理，選擇合適的焊條、坡口形式，加強焊接技術(shù)控制。

1.5 咬邊與焊流缺陷

咬邊指的是母材與焊縫和線的過渡口在受到過強融化而造成缺陷，或者是過多熔化金屬流到焊縫附近母材上形成焊瘤焊。電流過大、電壓過強、電弧過長、運條不當(dāng)、焊速失控、熔池溫度過高、焊接尺寸偏差等都會造成咬邊與焊瘤問題。對此，在具體焊接時，應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求，對焊接電流、速度、電弧運條角度方式等進(jìn)行合理控制，對咬邊深度、長度、熔池溫度熔池大小等進(jìn)行嚴(yán)格控制。

1.6 形狀缺陷

因為塔式起重機運行時間較長，負(fù)荷較大，所以零件必須具有極強的耐磨性與強度，而焊接質(zhì)量則會在較大程度上影響到整體起重機的穩(wěn)定性。在具體焊接過程中，因為事先沒有準(zhǔn)備到位或是焊接工藝不合理等極易造成各類焊接缺陷，其中較為常見的一種就是形狀缺陷，其具體表現(xiàn)為外觀質(zhì)量差、魚鱗波寬窄、高度出現(xiàn)突變、焊縫不規(guī)整等，這通常十以內(nèi)操作不規(guī)范、返修所導(dǎo)致。形狀缺陷容易導(dǎo)致應(yīng)力集中，使得整體承載能力下降。

1.7 焊縫尺寸缺陷

焊縫尺寸缺陷主要指的是焊縫高度、寬度不足、沒有焊滿等問題，導(dǎo)致具體尺寸與圖樣或是技術(shù)要求不相符。該類缺陷出現(xiàn)的原因主要在于操作人員沒有根據(jù)工藝要求來實時作業(yè)，如若尺寸偏大，會導(dǎo)致部分荷載結(jié)構(gòu)疲勞強度降低；如若尺寸偏小，則會導(dǎo)致承載面變小。

1.8 弧坑

在實際焊接時，操作人員未能妥善處置收弧與斷弧，使得起重機的焊道尾部出現(xiàn)弧坑，沒能填充作古的金屬?；】尤毕輼O易引發(fā)夾渣、氣孔以及熱裂縫，大大降低了起重機的牢固性。不僅如此，弧坑還會使得焊接形成的縫截面積降低，使得整體起重機承載能力下降。

2 塔式起重機制造焊接質(zhì)量控制措施

2.1 設(shè)計控制

塔式起重機制造設(shè)計必須在設(shè)計圖紙中對焊條、焊絲、焊劑、對接焊縫等相關(guān)系數(shù)、參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，尤其是要對生產(chǎn)制造需要的特殊工況進(jìn)行詳細(xì)說明，對于焊繼焊透情況、焊管與殼體的焊繼形式等進(jìn)行明確標(biāo)注，確保后續(xù)焊接工作的順利進(jìn)行。

2.2 焊接材料控制

在焊接材料選擇過程中需確保其具備相應(yīng)的合格證書、質(zhì)量檢測證明、生產(chǎn)質(zhì)量保證等，確保材料質(zhì)量充分符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計方案要求，尤其是確保焊條化學(xué)成分和焊體成分能充分滿足對應(yīng)的焊接環(huán)節(jié)要求。若是采用不同強度級別的鋼作為焊體材料進(jìn)行焊接，一般以滿足最低等級強度的焊接材料為標(biāo)準(zhǔn)下限。對于特殊情況下，如進(jìn)行點固焊，或者是進(jìn)行厚板首焊，則一般存在強度等級較高的焊接材料。同時在進(jìn)行焊材管理過程中必須嚴(yán)格遵守《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》等相關(guān)要求。

2.3 焊接工藝控制

焊接工藝對焊接質(zhì)量有著直接影響，所以必須根據(jù)實際情況對焊接工藝設(shè)計進(jìn)行合理優(yōu)化，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范對操作圖紙、工藝進(jìn)行合理設(shè)計，嚴(yán)格控制電流、電壓等，同時還需要提高對焊接施工現(xiàn)場的監(jiān)督管理力度，從嚴(yán)處理違規(guī)操作行為，嚴(yán)格落實獎懲制度，在進(jìn)行制造焊接之前，必須做好對焊接方法工藝的正確性、合理性的系統(tǒng)檢查，采用先進(jìn)探傷技術(shù)重點檢查關(guān)鍵部位，確保實現(xiàn)較好的焊接質(zhì)量[5]。

2.4 提高焊接工作人員綜合素質(zhì)

對于焊接質(zhì)量控制而言，焊工操作水平也是極為關(guān)鍵的影響因素，在相同的工況條件下，不同焊工焊接的質(zhì)量有所差別，容器的最佳工作性能也有著一定的差異。對此，首先必須確保焊工具備相應(yīng)的工作資質(zhì)，根據(jù)不同工序的焊接要求，選擇具備相應(yīng)資質(zhì)、經(jīng)驗的焊工，同時需要加強對其在職培訓(xùn)，不斷提高其技術(shù)水平與綜合素質(zhì)。其次，需要定期開展崗位培訓(xùn)、質(zhì)量攻關(guān)、技術(shù)比武、獎優(yōu)罰劣等方法來激發(fā)操作人員的質(zhì)量提升意識，以及專業(yè)操作技能。此外，還應(yīng)當(dāng)不定期檢查焊接人員的焊接技能，落實焊工證年審制度，定期焊工復(fù)證，確保焊接質(zhì)量的起重機。

2.5 焊接熱處理實施

采用特殊生產(chǎn)材料或者對結(jié)構(gòu)較為特殊的塔式起重機制造，需結(jié)合實際情況進(jìn)行必要的焊前、焊后熱處理，減小焊接殘余應(yīng)力，確保獲得較好的焊接質(zhì)量。在此過程中，各個焊接部位能承受的最大殘余應(yīng)力與屈服應(yīng)力都需要滿足相關(guān)規(guī)定要求。

2.6 保證焊接設(shè)備與工裝性能良好

工作人員需要定期檢查、維修以及保養(yǎng)焊接設(shè)備與工裝，而且需要對焊接設(shè)備上的各類儀表與工裝，如氣體流量計、電壓表以及電流表等實施定期校驗。除此之外，需要構(gòu)建完善的焊接設(shè)備與工裝技術(shù)檔案，一旦出現(xiàn)設(shè)備方面問題也能根據(jù)原始資料進(jìn)行分析與處理。而且還應(yīng)當(dāng)實施焊接設(shè)備與工裝操作責(zé)任制，明確各操作人員的具體職責(zé)，保證其使用的規(guī)范性以及維護(hù)、保養(yǎng)的及時性。

2.7 不斷優(yōu)化焊接工藝與方法

在具體焊接過程中應(yīng)當(dāng)要結(jié)合具體焊接情況來開展焊接工藝與焊縫設(shè)計的調(diào)整，切實根據(jù)相應(yīng)規(guī)范流程來進(jìn)行焊接，并且做好焊接電流以及電壓等參數(shù)把控工作。首先，要求按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求來評定焊接工藝。其次，安排經(jīng)驗豐富的焊接人員來制定具體需要的工藝文件，且確保該類文件的連續(xù)與全面。再者，嚴(yán)格根據(jù)焊接工藝流程來強化管控施焊過程，并且運用超聲波來檢測重要部件的焊縫質(zhì)量。最后，需要對焊接工藝的科學(xué)性和可行性進(jìn)行仔細(xì)驗證。

2.8 注重焊接環(huán)境的控制

如若在開展焊接作業(yè)時遇到大風(fēng)、暴雨或是大雪等天氣，則需要暫停作業(yè)，或是采取有效的防雨雪、防風(fēng)措施后實施焊接。如若在焊接過程中氣溫過低，則要求結(jié)合具體焊接材料采取有效措施進(jìn)行處理。例如，普通合金鋼最低溫度不得低于-10℃，低碳鋼則不得低于-20℃，如若低于其極限溫度，則需要做好預(yù)熱處理。不僅如此，對于重要結(jié)構(gòu)的焊接則需要設(shè)置可追溯制造人員、檢驗狀態(tài)的永久性標(biāo)識，做好質(zhì)量追溯工作，這樣一來能有效提升焊接人員的質(zhì)量意識，降低焊接缺陷發(fā)生幾率，確保整體焊接質(zhì)量[6-8]。

2.9 焊接檢驗

焊接檢驗工作需做好焊前、中、后檢驗。其中，焊前檢驗主要是對焊件裝配質(zhì)量、破口油污銹蝕情況，焊縫對接間隙、鈍邊大小、未焊透、焊瘤、氣孔等缺陷的全面檢驗。焊接過程檢驗則主要對各項工序焊接工藝、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、圖樣規(guī)定以及焊工操作能力、焊縫表面質(zhì)量等執(zhí)行檢查，確保每一焊接環(huán)節(jié)都能滿足塔式起重機制造焊接要求。焊后檢驗是最為關(guān)鍵的檢驗環(huán)節(jié)，通常采用現(xiàn)場檢驗的形式，主要是對外觀、無損探傷、耐壓試驗、致密性試驗等進(jìn)行檢測試驗，確保焊接充分達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論

綜述可知，在塔式起重機制造生產(chǎn)過程中，焊接技術(shù)是一項必不可少的技術(shù)，其應(yīng)用效果將會對塔式起重機制造性能、使用安全、使用壽命造成直接影響，是實現(xiàn)塔式起重機制造高質(zhì)量生產(chǎn)的重要技術(shù)。焊接技術(shù)水平在實際應(yīng)用中有著諸多安全性規(guī)范限制，并且塔式起重機制造的諸多環(huán)節(jié)、工序都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用。由此可見，在塔式起重機制造過程中，加強對焊接缺陷分析與質(zhì)量的控制尤為重要。