焊接技術(shù)常見缺陷和防止措施分析

吳興科

摘要：焊接缺陷的產(chǎn)生過程是非常復雜的，既有冶金的原因，也要受到應(yīng)力和變形的，缺陷對焊接結(jié)構(gòu)承載能力有非常顯著的影響，更為重要的是應(yīng)力和變形與缺陷同時存在，焊接缺陷容易出現(xiàn)在焊縫及附件地區(qū)，而那些地方正式結(jié)構(gòu)中拉伸余應(yīng)力最大的地方。焊接缺陷分為平面和立體的，平面類型的缺陷比立體類型的缺陷對應(yīng)力增加的影響大的多，因而危險也多。所以焊接缺陷對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，也需要結(jié)合實際提出相應(yīng)的防止措施。

關(guān)鍵詞：焊接;缺陷;防止措施

焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中產(chǎn)生的未焊透、未熔合、氣孔、咬邊、燒穿、未填滿、焊接裂紋等金屬不連接、不致密或連接不良的現(xiàn)象。

1焊接的外觀缺陷

外觀缺陷（表面缺陷）是指不用借助于儀器，從工件表面可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時還有表面氣孔和表面裂紋。單面焊的根部未焊透等。

1.1咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽，它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒有得到熔敷金屬的充分補充所留下的缺口。產(chǎn)生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大，運條速度太小所造成的。焊條與工件間角度不正確，擺動不合理，電弧過長，焊接次序不合理等都會造成咬邊。直流焊時電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個原因。某些焊接位置（立、橫、仰）會加劇咬邊。

咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，同時還會造成應(yīng)力集中，發(fā)展為裂紋源。

矯正操作姿勢，選用合理的規(guī)范，采用良好的運條方式都會有利于消除咬邊。焊角焊縫時，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊。

1.2焊瘤焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤。焊接規(guī)范過強、焊條熔化過快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢不當?shù)榷既菀讕砗噶?。在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。

焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，易導致裂紋。同時，焊瘤改變了焊縫的實際尺寸，會帶來應(yīng)力集中。管子內(nèi)部的焊瘤減小了它的內(nèi)徑，可能造成流動物堵塞。

防止焊瘤的措施：使焊縫處于平焊位置，正確選用規(guī)范，選用無偏芯焊條，合理操作。

1.3凹坑 凹坑指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。

凹坑多是由于收弧時焊條（焊絲）未作短時間停留造成的（此時的凹坑稱為弧坑），仰立、橫焊時，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。

凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。

防止凹坑的措施：選用有電流衰減系統(tǒng)的焊機，盡量選用平焊位置，選用合適的焊接規(guī)范，收弧時讓焊條在熔池內(nèi)短時間停留或環(huán)形擺動，填滿弧坑。

1.4未焊滿 未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過細，運條不當?shù)葧е挛春笣M。

未焊滿同樣削弱了焊縫，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時，由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大，容易帶來氣孔、裂紋等。

防止未焊滿的措施：加大焊接電流，加焊蓋面焊縫。

1.5燒穿 燒穿是指焊接過程中，熔深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔性缺。

焊接電流過大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過久，都會產(chǎn)生燒穿缺陷。

工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。

燒穿是鍋爐壓力容器產(chǎn)品上不允許存在的缺陷，它完全破壞了焊縫，使接頭喪失其聯(lián)接飛及承載能力。

選用較小電流并配合合適的焊接速度，減小裝配間隙，在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊，使用脈沖焊，能有效地防止燒穿。

1.6其他表面缺陷：

（1）成形不良 指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求。有焊縫超高，表面不光滑，以及焊縫過寬，焊縫向母材過渡不圓滑等。（2）錯邊指兩個工件在厚度方向上錯開一定位置，它既可視作焊縫表面缺陷，又可視作裝配成形缺陷。（3）塌陷 單面焊時由于輸入熱量過大，熔化金屬過多而使液態(tài)金屬向焊縫背面塌落，成形后焊縫背面突起，正面下塌。（4）表面氣孔及弧坑縮孔。（5）各種焊接變形如角變形、扭曲、波浪變形等都屬于焊接缺陷O角變形也屬于裝配成形缺陷。

2焊接的內(nèi)部缺陷

焊接的內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、裂紋、未熔合等現(xiàn)象。

2.1氣孔和夾渣

2.1.1氣孔是指焊接時，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。

2.1.2氣孔的分類氣孔從其形狀上分，有球狀氣孔、條蟲狀氣孔;從數(shù)量上可分為單個氣孔和群狀氣孔。群狀氣孔又有均勻分布氣孔，密集狀氣孔和鏈狀分布氣孔之分。按氣孔內(nèi)氣體成分分類，有氫氣孔、氮氣孔、二氧化碳氣孔、一氧化碳氣孔、氧氣孔等。熔焊氣孔多為氫氣孔和一氧化碳氣孔。

2.1.3氣孔的形成機理常溫固態(tài)金屬中氣體的溶解度只有高溫液態(tài)金屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分之一，熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來。當凝固速度大于氣體逸出速度時，就形成氣孔。

2.1.4產(chǎn)生氣孔的主要原因母材或填充金屬表面有銹、油污等，焊條及焊劑未烘干會增加氣孔量，因為銹、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中氣體的含量。焊接線能量過小，熔池冷卻速度大，不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足也會增加氧氣孔。

2.1.5氣孔的危害氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強度，降低塑性，還會引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。

2.1.6防止氣孔的措施a.清除焊絲，工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。b.采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干。c.采用直流反接并用短電弧施焊。d.焊前預熱，減緩冷卻速度。e.用偏強的規(guī)范施焊。

2.2容易產(chǎn)生氣孔的氣體

2.2.1一氧化碳氣體

氧化碳氣孔是產(chǎn)生CO氣孔的原因，主要是熔池中的FeO和C發(fā)生的如下的反應(yīng)：FeO+C=Fe+CO，該反應(yīng)在熔池處于結(jié)晶溫度時，進行的比較劇烈，由于這時熔池已經(jīng)開始凝固，所以CO氣體不易逸出，于是在焊縫中形成了CO氣孔。如果焊絲中含有足夠脫氧的元素Si和Mn，就可以防止CO氣孔的產(chǎn)生。

2.2.2氫氣孔

如果熔池在高溫時溶入了大量氫氣，在結(jié)晶過程中不能充分排出，就會留在焊縫金屬中形成氣孔。電弧區(qū)的氫主要來自焊絲、工件表面的油污及鐵銹，以及CO2氣體所含的水分。減少熔池中氫的溶解量，不僅可以防止氫氣孔，還能提高焊縫金屬的塑性。

2.2.3氮氣孔

焊縫中產(chǎn)生氮氣孔的主要原因是保護氣體層遭到破壞，大量空氣侵入了焊接區(qū)所致。造成保護氣層失效的因素有：過小的CO2氣體流量;噴嘴被飛濺物部分堵塞;噴嘴與工件的距離過大，以及焊接場地有側(cè)向風等。因此，適當增加CO2保護氣體流量，保證氣路暢通和氣層的穩(wěn)定，可靠，是防止焊縫中氮氣孔的關(guān)鍵。

結(jié)束語

總而言之，對于金屬材料焊接過程中后需加強缺陷研究，從而對存在盼缺陷給予有效的解決，從而進一步促進提升其整體焊接規(guī)范鹽和標準化，形成理想的焊接質(zhì)量效果。

參考文獻：

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