常見焊接缺陷的成因探討及對策
摘要:在焊接過程中,一處合格的焊接接頭應當是無缺陷的,但是在實際焊接生產過程中會產生各種各樣的缺陷,常見的有夾渣、氣孔、咬邊、未焊透、裂紋等。
缺陷產生的原因及避免這些缺陷的措施。
1 常見焊接缺陷產生的原因
(1) 夾渣
造成夾渣的主要原因是焊件表面焊接前清理不良(如油、銹等)、焊層間清理不徹底(如殘留熔渣)、焊接電流太小使熔化金屬凝固太快及焊速太快(使熔渣沒有充足的時間上浮)、操作不當、焊條藥皮受潮以及焊接材料選擇不合適等。
(2) 氣孔
產生氣孔的原因:保護氣體流量不足;通風氣流使保護氣體保護效果變差;飛濺物堆積在噴嘴上時,引起保護氣體堵塞;污染或潮濕的保護氣體;焊接電流過大;焊接電壓過高;電極伸長過長;過快的焊接速度使得焊接熔池在氣體能夠逸出之前便冷凝;母材、焊絲或填充金屬棒表面存在鐵銹、潤滑脂、油、濕氣或污垢;母材中含有雜質如硫磺及含磷物;焊條藥皮太濕;除使用低氫或不銹鋼焊條外,手弧焊弧長太短。
(3)咬邊
當焊接金屬沒能填滿母材焊趾或焊根的熔化凹槽時,就會產生咬邊,這是角焊縫突出的一個問題,咬邊會削弱焊趾處的接頭強度,并且是啟裂點。產生的主要原因如下:過大的焊接電流;弧電壓太高;焊接速度過快以致沒能加上足夠的填充金屬;送絲不穩定;過大的橫擺速度;不恰當的焊條角度,尤其在垂直和水平焊接處。
(4)未焊透
未焊透是指焊接時接頭根部未完全焊透的現象。可能產生在單面或雙面的根部、坡口表面、多層焊焊道之間或重新引弧處。它相當于一條裂紋,當構件受到外力作用的時候可能擴展成更大的裂紋,甚至導致構件的斷裂,使構件破壞。產生未焊透的原因是:焊接電流小、焊接速度大、坡口角度和間隙小、操作不當、焊接接頭表面有油污、漆、鐵銹等。
(5) 裂紋
在焊縫和熱影響區都會出現裂紋,可分為宏觀裂紋和顯微裂紋。宏觀裂紋可用肉眼或低倍顯微鏡看到,而顯微裂紋由于不容易發現,當受到外力作用時會逐漸擴展,當擴展到一定程度就會使構件突然斷裂,所以危害更大。產生的原因是焊接過程中產生了更大的內應力,同時焊縫中含有低熔點雜質,如FeS、FeP,當外界應力較大時就會從結合力較弱這些低熔點的雜質處裂開,形成熱裂紋;或者由于過熱區和熔合區的塑性和韌性很低、焊縫金屬中含有較多的氫,當結合應力較大時,容易產生冷裂紋。
2 減少和防止焊接缺陷的措施
2.1焊前準備
(1)根據母材的力學性能和化學成分選擇合適的焊條。焊接低碳鋼和低合金高強度鋼時,一般根據母材的抗拉強度按等強匹配原則選用相同等級的焊條;焊接耐熱鋼和不銹鋼時,通常考慮母材的化學成分按等成分匹配原則選擇相同成分的焊條;若母材中碳、硫、磷含量較高時,應選用堿性焊條。
(2)結構復雜、厚度大、受力復雜(承受交變載荷、沖擊載荷)的焊件應選用堿性焊條。
(3)鑄鋼的含碳量一般較大、形狀復雜,很容易產生焊接裂紋。一般應選用堿性焊條,采取適當的工藝措施(如預熱)進行焊接。
(4)焊接前應將接頭表面的油污、漆、鐵銹、水去除。2.2防止常見焊接缺陷的措施
(1)防止夾渣的主要措施有:焊接電流不可過小;電弧不要拉太長;多層焊或多道焊時每焊完一層要徹底清除渣殼后再焊第2層;選用熔渣流動性好的焊條也可減少夾渣;焊接接頭表面要清潔。
(2)防止氣孔的主要措施有:焊接前一定要徹底清除坡口兩側的油污、水分、銹及防腐層;施焊時,必須嚴格控制焊接電流和熔池溫度;根據焊接母材的材質,選擇合理的焊接材料。并按規定和要求,焊前進行烘干處理,隨用隨取;正確選擇焊接的工藝參數。在焊接條件允許的情況下,盡可能選用較大的熱輸入進行焊接,這樣可以使熔池溫度緩慢冷卻,溶解在熔池中的氣體有一定的時間排出,但焊接電流也不宜過大。反之焊條熔化速度過快而發紅,藥皮提前分解或脫落而降低了保護效果。
(3)防止咬邊的主要措施有:施焊時,要正確地選擇焊接電流,盡量壓低電弧進行焊接;在立向上焊接時,焊條要在坡口兩側邊緣做穩弧動作,填滿被燒熔的母材邊緣后,再采用半圓運條或橫向擺動向上運條的方法進行施焊;在橫焊多層多道焊時,除每條焊道壓住前一條焊道的1/2外,最后的一條焊道要加快焊接速度,比其它焊道要快,同時盡量減少焊條的擺動,防止咬邊。
(4)防止未焊透措施主要有:焊接電流和焊接速度要適當;保證基本金屬的充分熔化;注意焊條傾斜角度要適當;運條時在坡口的兩側稍作停留;坡口角度和尺寸要符合標準GB985-88<<氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸>>和GB986-88<<埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺寸>>。
(5)防止熱裂紋主要從冶金因素和力學因素兩方面著手。冶金方面最主要的措施是限制母材料中有害雜質含量,盡量減少硫、磷、碳含量。此外,改善焊縫結晶組織,細化晶粒可提高焊縫金屬的抗裂性能。力學方面可通過改進接頭設計和采取工藝措施,減少產生熱裂紋的傾向。對于冷裂紋應減少焊縫中氫的含量,焊前預熱、焊后緩冷,采取合理的焊接順序等工藝措施減少焊接應力,焊后及時進行熱處理等措施來減少冷裂紋的產生。
2.3焊接質量檢驗
(1)外觀檢查用肉眼或放大鏡(小于20倍)檢查外部缺陷,外觀檢驗合格后,方可進行下一步檢驗。
(2)無損檢驗射線檢驗借助射線的穿透作用檢查焊縫內部缺陷,通常用照相法。評定標準依照GB3323 87執行。超聲波檢測探測焊縫內部缺陷的位置、種類和大小。評定標準依照GB11345 89執行。磁粉檢驗檢查焊縫表面或近表面缺陷。評定標準依照JB T6061 92或JB4730 94執行。著色檢驗檢查焊縫表面缺陷。評定標準依照JB4730 94執行。
(3)焊后成品強度檢驗主要是水壓實驗和氣壓實驗。
(4)致密性檢驗通過煤油檢驗或吹氣檢驗。
2.4從管理、技術培訓等方面考慮
(1)增強有關人員的責任心,嚴格執行工作標準和焊接工藝要求。
(2)經常進行技術培訓,提高操作人員及有關人員的技術素質。
(3)保證焊接設備及附件完好,為執行焊接工藝要求提供先決條件。
(4)增大工藝評定覆蓋面,保證工藝的合理性。
