常见焊接缺陷的成因探讨及对策
摘要:在焊接过程中,一处合格的焊接接头应当是无缺陷的,但是在实际焊接生产过程中会产生各种各样的缺陷,常见的有夹渣、气孔、咬边、未焊透、裂纹等。
缺陷产生的原因及避免这些缺陷的措施。
1 常见焊接缺陷产生的原因
(1) 夹渣
造成夹渣的主要原因是焊件表面焊接前清理不良(如油、锈等)、焊层间清理不彻底(如残留熔渣)、焊接电流太小使熔化金属凝固太快及焊速太快(使熔渣没有充足的时间上浮)、操作不当、焊条药皮受潮以及焊接材料选择不合适等。
(2) 气孔
产生气孔的原因:保护气体流量不足;通风气流使保护气体保护效果变差;飞溅物堆积在喷嘴上时,引起保护气体堵塞;污染或潮湿的保护气体;焊接电流过大;焊接电压过高;电极伸长过长;过快的焊接速度使得焊接熔池在气体能够逸出之前便冷凝;母材、焊丝或填充金属棒表面存在铁锈、润滑脂、油、湿气或污垢;母材中含有杂质如硫磺及含磷物;焊条药皮太湿;除使用低氢或不锈钢焊条外,手弧焊弧长太短。
(3)咬边
当焊接金属没能填满母材焊趾或焊根的熔化凹槽时,就会产生咬边,这是角焊缝突出的一个问题,咬边会削弱焊趾处的接头强度,并且是启裂点。产生的主要原因如下:过大的焊接电流;弧电压太高;焊接速度过快以致没能加上足够的填充金属;送丝不稳定;过大的横摆速度;不恰当的焊条角度,尤其在垂直和水平焊接处。
(4)未焊透
未焊透是指焊接时接头根部未完全焊透的现象。可能产生在单面或双面的根部、坡口表面、多层焊焊道之间或重新引弧处。它相当于一条裂纹,当构件受到外力作用的时候可能扩展成更大的裂纹,甚至导致构件的断裂,使构件破坏。产生未焊透的原因是:焊接电流小、焊接速度大、坡口角度和间隙小、操作不当、焊接接头表面有油污、漆、铁锈等。
(5) 裂纹
在焊缝和热影响区都会出现裂纹,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,而显微裂纹由于不容易发现,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。产生的原因是焊接过程中产生了更大的内应力,同时焊缝中含有低熔点杂质,如FeS、FeP,当外界应力较大时就会从结合力较弱这些低熔点的杂质处裂开,形成热裂纹;或者由于过热区和熔合区的塑性和韧性很低、焊缝金属中含有较多的氢,当结合应力较大时,容易产生冷裂纹。
2 减少和防止焊接缺陷的措施
2.1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。焊接低碳钢和低合金高强度钢时,一般根据母材的抗拉强度按等强匹配原则选用相同等级的焊条;焊接耐热钢和不锈钢时,通常考虑母材的化学成分按等成分匹配原则选择相同成分的焊条;若母材中碳、硫、磷含量较高时,应选用碱性焊条。
(2)结构复杂、厚度大、受力复杂(承受交变载荷、冲击载荷)的焊件应选用碱性焊条。
(3)铸钢的含碳量一般较大、形状复杂,很容易产生焊接裂纹。一般应选用碱性焊条,采取适当的工艺措施(如预热)进行焊接。
(4)焊接前应将接头表面的油污、漆、铁锈、水去除。2.2防止常见焊接缺陷的措施
(1)防止夹渣的主要措施有:焊接电流不可过小;电弧不要拉太长;多层焊或多道焊时每焊完一层要彻底清除渣壳后再焊第2层;选用熔渣流动性好的焊条也可减少夹渣;焊接接头表面要清洁。
(2)防止气孔的主要措施有:焊接前一定要彻底清除坡口两侧的油污、水分、锈及防腐层;施焊时,必须严格控制焊接电流和熔池温度;根据焊接母材的材质,选择合理的焊接材料。并按规定和要求,焊前进行烘干处理,随用随取;正确选择焊接的工艺参数。在焊接条件允许的情况下,尽可能选用较大的热输入进行焊接,这样可以使熔池温度缓慢冷却,溶解在熔池中的气体有一定的时间排出,但焊接电流也不宜过大。反之焊条熔化速度过快而发红,药皮提前分解或脱落而降低了保护效果。
(3)防止咬边的主要措施有:施焊时,要正确地选择焊接电流,尽量压低电弧进行焊接;在立向上焊接时,焊条要在坡口两侧边缘做稳弧动作,填满被烧熔的母材边缘后,再采用半圆运条或横向摆动向上运条的方法进行施焊;在横焊多层多道焊时,除每条焊道压住前一条焊道的1/2外,最后的一条焊道要加快焊接速度,比其它焊道要快,同时尽量减少焊条的摆动,防止咬边。
(4)防止未焊透措施主要有:焊接电流和焊接速度要适当;保证基本金属的充分熔化;注意焊条倾斜角度要适当;运条时在坡口的两侧稍作停留;坡口角度和尺寸要符合标准GB985-88<<气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸>>和GB986-88<<埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸>>。
(5)防止热裂纹主要从冶金因素和力学因素两方面着手。冶金方面最主要的措施是限制母材料中有害杂质含量,尽量减少硫、磷、碳含量。此外,改善焊缝结晶组织,细化晶粒可提高焊缝金属的抗裂性能。力学方面可通过改进接头设计和采取工艺措施,减少产生热裂纹的倾向。对于冷裂纹应减少焊缝中氢的含量,焊前预热、焊后缓冷,采取合理的焊接顺序等工艺措施减少焊接应力,焊后及时进行热处理等措施来减少冷裂纹的产生。
2.3焊接质量检验
(1)外观检查用肉眼或放大镜(小于20倍)检查外部缺陷,外观检验合格后,方可进行下一步检验。
(2)无损检验射线检验借助射线的穿透作用检查焊缝内部缺陷,通常用照相法。评定标准依照GB3323 87执行。超声波检测探测焊缝内部缺陷的位置、种类和大小。评定标准依照GB11345 89执行。磁粉检验检查焊缝表面或近表面缺陷。评定标准依照JB T6061 92或JB4730 94执行。着色检验检查焊缝表面缺陷。评定标准依照JB4730 94执行。
(3)焊后成品强度检验主要是水压实验和气压实验。
(4)致密性检验通过煤油检验或吹气检验。
2.4从管理、技术培训等方面考虑
(1)增强有关人员的责任心,严格执行工作标准和焊接工艺要求。
(2)经常进行技术培训,提高操作人员及有关人员的技术素质。
(3)保证焊接设备及附件完好,为执行焊接工艺要求提供先决条件。
(4)增大工艺评定覆盖面,保证工艺的合理性。
