常見(jiàn)焊接缺陷的成因探討及對(duì)策
摘要:在焊接過(guò)程中,一處合格的焊接接頭應(yīng)當(dāng)是無(wú)缺陷的,但是在實(shí)際焊接生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的缺陷,常見(jiàn)的有夾渣、氣孔、咬邊、未焊透、裂紋等。
缺陷產(chǎn)生的原因及避免這些缺陷的措施。
1 常見(jiàn)焊接缺陷產(chǎn)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(méi)有充足的時(shí)間上浮)、操作不當(dāng)、焊條藥皮受潮以及焊接材料選擇不合適等。
(2) 氣孔
產(chǎn)生氣孔的原因:保護(hù)氣體流量不足;通風(fēng)氣流使保護(hù)氣體保護(hù)效果變差;飛濺物堆積在噴嘴上時(shí),引起保護(hù)氣體堵塞;污染或潮濕的保護(hù)氣體;焊接電流過(guò)大;焊接電壓過(guò)高;電極伸長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng);過(guò)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(rùn)滑脂、油、濕氣或污垢;母材中含有雜質(zhì)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(zhǎng)太短。
(3)咬邊
當(dāng)焊接金屬?zèng)]能填滿母材焊趾或焊根的熔化凹槽時(shí),就會(huì)產(chǎn)生咬邊,這是角焊縫突出的一個(gè)問(wèn)題,咬邊會(huì)削弱焊趾處的接頭強(qiáng)度,并且是啟裂點(diǎn)。產(chǎn)生的主要原因如下:過(guò)大的焊接電流;弧電壓太高;焊接速度過(guò)快以致沒(méi)能加上足夠的填充金屬;送絲不穩(wěn)定;過(guò)大的橫擺速度;不恰當(dāng)?shù)暮笚l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(shí)接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象。可能產(chǎn)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(dāng)于一條裂紋,當(dāng)構(gòu)件受到外力作用的時(shí)候可能擴(kuò)展成更大的裂紋,甚至導(dǎo)致構(gòu)件的斷裂,使構(gòu)件破壞。產(chǎn)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(dāng)、焊接接頭表面有油污、漆、鐵銹等。
(5) 裂紋
在焊縫和熱影響區(qū)都會(huì)出現(xiàn)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(fā)現(xiàn),當(dāng)受到外力作用時(shí)會(huì)逐漸擴(kuò)展,當(dāng)擴(kuò)展到一定程度就會(huì)使構(gòu)件突然斷裂,所以危害更大。產(chǎn)生的原因是焊接過(guò)程中產(chǎn)生了更大的內(nèi)應(yīng)力,同時(shí)焊縫中含有低熔點(diǎn)雜質(zhì),如FeS、FeP,當(dāng)外界應(yīng)力較大時(shí)就會(huì)從結(jié)合力較弱這些低熔點(diǎn)的雜質(zhì)處裂開(kāi),形成熱裂紋;或者由于過(guò)熱區(qū)和熔合區(qū)的塑性和韌性很低、焊縫金屬中含有較多的氫,當(dāng)結(jié)合應(yīng)力較大時(shí),容易產(chǎn)生冷裂紋。
2 減少和防止焊接缺陷的措施
2.1焊前準(zhǔn)備
(1)根據(jù)母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分選擇合適的焊條。焊接低碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼時(shí),一般根據(jù)母材的抗拉強(qiáng)度按等強(qiáng)匹配原則選用相同等級(jí)的焊條;焊接耐熱鋼和不銹鋼時(shí),通常考慮母材的化學(xué)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(shí),應(yīng)選用堿性焊條。
(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚度大、受力復(fù)雜(承受交變載荷、沖擊載荷)的焊件應(yīng)選用堿性焊條。
(3)鑄鋼的含碳量一般較大、形狀復(fù)雜,很容易產(chǎn)生焊接裂紋。一般應(yīng)選用堿性焊條,采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?如預(yù)熱)進(jìn)行焊接。
(4)焊接前應(yīng)將接頭表面的油污、漆、鐵銹、水去除。2.2防止常見(jiàn)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(guò)小;電弧不要拉太長(zhǎng);多層焊或多道焊時(shí)每焊完一層要徹底清除渣殼后再焊第2層;選用熔渣流動(dòng)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(cè)的油污、水分、銹及防腐層;施焊時(shí),必須嚴(yán)格控制焊接電流和熔池溫度;根據(jù)焊接母材的材質(zhì),選擇合理的焊接材料。并按規(guī)定和要求,焊前進(jìn)行烘干處理,隨用隨取;正確選擇焊接的工藝參數(shù)。在焊接條件允許的情況下,盡可能選用較大的熱輸入進(jìn)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(shí)間排出,但焊接電流也不宜過(guò)大。反之焊條熔化速度過(guò)快而發(fā)紅,藥皮提前分解或脫落而降低了保護(hù)效果。
(3)防止咬邊的主要措施有:施焊時(shí),要正確地選擇焊接電流,盡量壓低電弧進(jìn)行焊接;在立向上焊接時(shí),焊條要在坡口兩側(cè)邊緣做穩(wěn)弧動(dòng)作,填滿被燒熔的母材邊緣后,再采用半圓運(yùn)條或橫向擺動(dòng)向上運(yùn)條的方法進(jìn)行施焊;在橫焊多層多道焊時(shí),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(shí)盡量減少焊條的擺動(dòng),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(dāng);保證基本金屬的充分熔化;注意焊條傾斜角度要適當(dāng);運(yùn)條時(shí)在坡口的兩側(cè)稍作停留;坡口角度和尺寸要符合標(biāo)準(zhǔn)GB985-88<<氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)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(xué)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(zhì)含量,盡量減少硫、磷、碳含量。此外,改善焊縫結(jié)晶組織,細(xì)化晶粒可提高焊縫金屬的抗裂性能。力學(xué)方面可通過(guò)改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和采取工藝措施,減少產(chǎn)生熱裂紋的傾向。對(duì)于冷裂紋應(yīng)減少焊縫中氫的含量,焊前預(yù)熱、焊后緩冷,采取合理的焊接順序等工藝措施減少焊接應(yīng)力,焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理等措施來(lái)減少冷裂紋的產(chǎn)生。
2.3焊接質(zhì)量檢驗(yàn)
(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(yàn)合格后,方可進(jìn)行下一步檢驗(yàn)。
(2)無(wú)損檢驗(yàn)射線檢驗(yàn)借助射線的穿透作用檢查焊縫內(nèi)部缺陷,通常用照相法。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依照GB3323 87執(zhí)行。超聲波檢測(cè)探測(cè)焊縫內(nèi)部缺陷的位置、種類和大小。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依照GB11345 89執(zhí)行。磁粉檢驗(yàn)檢查焊縫表面或近表面缺陷。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依照J(rèn)B T6061 92或JB4730 94執(zhí)行。著色檢驗(yàn)檢查焊縫表面缺陷。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依照J(rèn)B4730 94執(zhí)行。
(3)焊后成品強(qiáng)度檢驗(yàn)主要是水壓實(shí)驗(yàn)和氣壓實(shí)驗(yàn)。
(4)致密性檢驗(yàn)通過(guò)煤油檢驗(yàn)或吹氣檢驗(yàn)。
2.4從管理、技術(shù)培訓(xùn)等方面考慮
(1)增強(qiáng)有關(guān)人員的責(zé)任心,嚴(yán)格執(zhí)行工作標(biāo)準(zhǔn)和焊接工藝要求。
(2)經(jīng)常進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),提高操作人員及有關(guān)人員的技術(shù)素質(zhì)。
(3)保證焊接設(shè)備及附件完好,為執(zhí)行焊接工藝要求提供先決條件。
(4)增大工藝評(píng)定覆蓋面,保證工藝的合理性。
