焊接作为金属连接的基本方法之一,在机械制造、造船、桥梁等许多工业部门应用广泛,其质量的高低也越来越受到人们的关注。焊接金属构件如果存在焊接缺陷,将直接影响到产品的性能。同时,焊接也是安装建造期间非常重要的一个环节,焊接质量的好坏直接影响到工程质量,其效率的高低直接影响工程建造成本和建设周期。因此,在以后的焊接工作中,要采取一定措施,切实提高现场操作技能和焊接质量,以达到较好的焊接效果。
1 焊接中的一些问题
常见的焊接缺陷分为内部缺陷和外部缺陷两种。内部缺陷位于焊缝内部,需要用破坏性试验或者无损探伤法才能发现,例如未焊透时,就会有夹渣、内部气孔,内部裂纹等现象。外部缺陷是可以用肉眼或低倍放大镜直接观察到的,如咬边、焊瘤、内凹、满溢、未焊透、表面气孔、表面裂纹等,其中咬边的现象最易发生,为此,在焊接过程中必须改进工艺。
(1)咬边。焊接造成沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹缺称为咬边。焊接过程中,焊接电弧把焊件边缘熔化,如果不能及时得到熔化金属的填充就会形成咬边。咬边可能会出现在焊缝一侧或两侧,可以是连续的或间断的。咬边是焊接中常见的一种表面缺陷,咬边将削弱焊接接头的强度,产生应力集中,降低焊接接头的机械性能。在疲劳载荷作用下,会使焊接接头的承载能力下降,严重时会产生裂纹并断裂,咬边往往是引起裂纹的源头。焊接技术条件中,一般都对咬边的容限尺寸进行了规定。
(2)气孔。焊接过程中,焊接熔池中的熔融金属中吸收了过多的气体,而在凝固时溶解度降低,气体未能及时全部逸出而残留在焊缝金属内,最终形成气孔。按气孔的分布状况可分为分散单个气孔、密集气孔和链状气孔。在焊接过程中,保护气体流量不足、母材或填充金属表面有锈、油污等,母材中含有杂质如硫磺及含磷物、焊条及焊剂未烘干、焊接电压过高、电极伸长过长等都会增加气孔量。气孔使焊缝的有效截面积减少,应力集中,最终降低了接头的机械强度,使气孔与焊接裂纹连通造成穿透性破坏,使接头失效。
(3)夹渣。夹渣是指焊接熔渣残留于焊缝中的现象。焊接前焊件表面有油或锈、焊接电流太小、选择的焊接材料不合适、焊条药皮潮湿等都会使夹渣增多。夹渣分为金属夹渣和非金属夹渣两类。金属夹渣是指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,非金属夹渣是指未熔的焊剂、硫化物、氧化物残留于焊缝之中。点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣和条状夹渣都会引起应力集中,焊缝开裂。条状夹渣的危害性远大于点状夹渣,当条状夹渣较多并且相距较小的话,很可能扩展成一个大的缝隙,焊接质量得不得保证。
(4)未焊透与未融合。未焊透是指在焊接时接头根部未完全熔透,而未熔合是指焊缝金属与母材金属或焊缝金属之间未熔化结合在一起。焊接电流小、坡口和间隙尺寸不合理以及层间和焊根清理不干净都会造成这种现象。未焊透与未融合都会减少了焊缝的有效截面积,造成应力集中,最终降低焊缝的疲劳强度,是造成焊缝破坏的重要原因。未熔合一般产生于紧接熔合线处,是一种几乎没有厚度的面状缺陷。
(5)裂纹。焊接裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下所产生的缝隙。它是焊接过程中最严重的工艺缺陷,直接影响产品质量和寿命,甚至会引起恶性事故。根据裂纹尺度可分为宏观裂纹和显微裂纹。宏观裂纹可用肉眼或低倍显微镜看到,而显微裂纹却不容易观察。焊缝中有杂质、焊缝深宽比太大、焊道太小、焊缝末端处的弧坑冷却快都会使裂缝形成。当受到外力作用时会逐渐扩展,当扩展到一定程度就会使构件突然断裂,所以危害更大。
(6)焊接中的其他问题。焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能。若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织,造成不可逆转的缺陷。在焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外,在未熔化的母材上形成金属瘤,不仅影响了美观,也会通常导致焊瘤内部未焊透。
2 防止焊接缺陷的对策
(1)焊前准备。①根据母材的力学性能和化学成分选择合适的焊条。焊接前要先确定母材的材料,确定其成分和抗拉强度。在焊接低合金高强度和低碳钢时,要选用抗拉强度等级相同的焊条;焊接碳、硫磷含量较高的母材时,选用碱性焊条;焊接耐热钢和不锈钢时,则选择相同成分的焊条。②焊接前应将接接头表面的油污、漆、铁锈等杂质彻底去除。
(2)焊接过程中采取的措施。①防止咬边的措施。施焊时,选择合适的焊接电流,保持运条均匀。角焊时,焊条采用合适的角度并保持一定的电弧长度(电弧过长易咬边)。②防止气孔的主要措施。焊接过程中必须严格控制焊接电流及熔池温度,选取正确的焊接工艺参数。在一定温度条件下,要尽可能选用较大的热输入,这样能使熔池温度缓慢冷却,使熔池中的气体能及时排除。③防止夹渣的主要措施。焊接时,电流不能过小,电弧不要拉长。多层焊或多道焊时每焊完一层要彻底清除渣壳,然后再焊第二层。同时为了减少夹渣,我们可选用熔渣流动性好的焊条,并保持焊接接头表面的清洁。④防止未焊透与未融合的措施。要采取适当的焊接电流和焊接速度,要保证基本金属的充分熔化。焊接过程中,焊条倾斜角度要恰当,运条时要在坡口的两侧稍作停留。合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁,可以防止未融合现象的产生。⑤防止焊接裂纹的措施。选取合适的焊接材料和焊接工艺,选择合理起焊点位置,增大电弧电压或减小焊接电流,缓慢冷却焊缝,填满焊缝收尾处,让火焰应缓慢离开熔池。⑥从管理、技术培训等方面考虑。对操作人员要加强技术培训,提高他们的技术素质;保证焊接设备及附件完好,使焊接过程顺利完成;要对焊接工艺进行合理评定。
3 结语
随着社会经济的发展,焊接技术在很多工业部门得到了广泛应用。金属构件的焊接接头若存在缺陷,将直接影响到产品性能。因此,我们要大力提高焊接技术水平和焊接质量管理水平,重视焊工培训,提高焊工素质,提高焊工技术水平,确保优质焊接工程的实现。
摘要：金属构件的焊接接头若存在缺陷,将直接影响到产品性能。然而,在实际焊接生产过程中存在着各种各样的焊接缺陷,像裂纹、未焊透、有夹渣、气孔等。本文介绍了焊接中存在的一些问题,并提出了一些解决对策,希望为焊接人员解决实际中的焊接问题提供依据。
关键词：焊接缺陷,问题,对策
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