王亞真 任湘君 趙躍鵬

摘 要：在焊接過程中，由于種種因素的影響，容易產(chǎn)生各種類型的焊接缺陷。焊接接頭缺陷的存在會直接危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，控制焊接接頭缺陷是焊接安裝工程中一項(xiàng)比較重要的工序，本文主要對焊接接頭的缺陷及預(yù)防進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：內(nèi)部缺陷;外部缺陷;預(yù)防

焊接就是通過加熱和加壓的方法，使兩個(gè)分離的物體之間借助于同部原子之間的擴(kuò)散和結(jié)合作用，使其連接成一個(gè)整體的工藝過程。在這個(gè)過程中出現(xiàn)的焊接接頭缺陷會直接危及整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此，要預(yù)防焊接缺陷、將焊接接頭缺陷控制在允許范圍內(nèi)是必須要解決的問題。

1 焊接接頭缺陷分析

焊接全過程包括原材料、焊接材料、施工人員的焊接技能、焊接前準(zhǔn)備、焊接和焊接后熱處理等工序。對不同的母材，應(yīng)選擇合格的焊接方法、可靠的焊接能量和適當(dāng)?shù)暮附硬牧?。對不同直徑或不同厚度的母材都?yīng)實(shí)行先試焊、后施焊的原則，以保證焊接接頭優(yōu)良、安全。常見的焊接接頭缺陷主要有外部缺陷、內(nèi)部缺陷等。

（1）外部缺陷：焊接接頭的外部缺陷一般用肉眼就能觀察到，主要有焊瘤、咬邊、凹坑、燒傷、余高不足或過大、錯(cuò)邊及弧坑處理不良等。

（2）內(nèi)部缺陷：內(nèi)部缺陷是指必須借助儀器設(shè)備測試才能判斷出的缺陷，主要有焊接接頭的內(nèi)熱裂紋和冷裂紋及未熔合、未焊透、氣孔、夾渣及白點(diǎn)等。

2 焊接接頭外部缺陷預(yù)防

（1）咬邊。主要是由于焊接電流過大、電弧拉長或運(yùn)條不穩(wěn)引起的。咬邊最大的危害是損傷了母材，使母材有效截面減小，也會引起應(yīng)力集中。預(yù)防措施是焊接時(shí)調(diào)整好電流，電流不宜過大，且控制弧氏，盡量用短弧焊接，運(yùn)條時(shí)手要穩(wěn)，焊接速度不宜太快，應(yīng)使熔化的焊縫金屬填滿焊接坡口邊緣。

（2）焊瘤。主要是由于焊接電流過大或焊接速度過慢引起。它的危害是焊瘤處易應(yīng)力集中且影響整個(gè)焊縫焊接中的質(zhì)量。預(yù)防措施是控制焊接過程中的電流，保證焊接速度持續(xù)均衡，焊接后對焊瘤進(jìn)行工藝處理。

（3）弧坑。主要是由于斷弧或熄弧引起。弧坑的存在減小了焊縫截面，降低了接頭的有效強(qiáng)度，并且弧坑處常伴有弧坑裂紋，危害較大。預(yù)防措施是盡量減小短弧次數(shù)，每次熄弧前應(yīng)稍微停留或做幾次擺動運(yùn)條，使有效多的焊條熔化填滿弧坑處。

（4）燒穿。焊接過程中，熔化金屬自破口背面流出，形成穿孔的缺陷。燒穿不僅影響焊縫外觀，而且該處焊縫強(qiáng)度減弱，甚至使焊接接頭失去了承載能力，所以燒穿是一種絕對不允許存在的缺陷。燒穿的主要原因是由于電流過大，焊接速度過慢以及電弧在焊縫某處停留時(shí)間過長等引起焊件受熱過大;焊件間隙太大也容易產(chǎn)生燒穿。防止燒穿的主要措施有正確選擇焊接電流和焊接速度，減少熔池在每個(gè)部位的停留時(shí)間，嚴(yán)格控制焊件的裝配間隙，并保持均勻一致。

（5）應(yīng)力和變形。焊接時(shí)，金屬材料經(jīng)受了不均勻的加熱和冷卻，焊接熔池的溫度越高，離熔池越遠(yuǎn)，溫度越低，焊接接頭周圍的冷態(tài)金屬使接頭的膨脹和收縮受阻，加上局部組織的變化，從而導(dǎo)致焊接應(yīng)力及變形的產(chǎn)生。由以上的分析可知，在焊接接頭內(nèi)產(chǎn)生的不均勻塑性變形是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因。焊件中焊接應(yīng)力和變形是緊密聯(lián)系在一起，當(dāng)焊件剛性較大，焊接過程中不能自由膨脹和收縮時(shí)，則焊接變形很小而焊接應(yīng)力很大;反之若焊件剛性較小，焊接過程中焊件能夠比較自由地膨脹和收縮時(shí)，則焊接變形較大而焊接應(yīng)力較小。防止方法主要有以下兩種方法：其一，是采用合理的結(jié)構(gòu)。應(yīng)盡量減小焊縫和接頭的數(shù)量和尺寸，合理布置焊縫和接頭，避免交叉焊縫和接頭。其二采用合理的工藝。如反變形法，剛性固定法，散熱發(fā)等。

3 焊接接頭內(nèi)部缺陷預(yù)防

（1）氣孔。產(chǎn)生氣也的因素較多，如焊條未按規(guī)定烘干、母材除銹不徹底、焊接電壓不穩(wěn)、弧氏過氏等。氣孔的存在使焊縫截面減小，金屬內(nèi)部組織疏松，應(yīng)力宜集中，也易誘發(fā)裂紋等更嚴(yán)重的缺陷。預(yù)防措施是在焊接前應(yīng)按要求烘干焊條，清理坡口及母料表面的油污、銹跡;注意大氣的變化，刮風(fēng)、下雨要有遮擋，措施焊接時(shí)選擇適當(dāng)?shù)碾娏骷昂附铀俣取?/p>

（2）夾渣。夾渣一般是由于熔池冷卻過程中非金屬物質(zhì)如焊條藥皮中某些高熔點(diǎn)組分、金屬氧化物等來不及浮出熔池表面而殘留在焊縫金屬中引起的。其危害是影響了焊縫金屬的致密性及連貫性，易引起應(yīng)力集中。預(yù)防措施是焊接前應(yīng)嚴(yán)格清理母材坡口及附近的油污、氧化皮等，多層焊接時(shí)徹底清理前一道焊縫留下的熔渣。焊接時(shí)選擇適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)，做好焊前及焊層間的清理工作;數(shù)量掌握操作技能;盡量采用具有良好工藝性能的焊條。

（3）結(jié)晶裂紋是最常見的熱裂紋，在金屬凝固過程中出現(xiàn)，主要出現(xiàn)在焊縫中，少數(shù)出現(xiàn)在熱影響區(qū)。結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生是由于焊縫中含有較多的S，P等雜質(zhì)，在焊縫金屬凝固過程中形成了一些低熔點(diǎn)的結(jié)晶，然后在結(jié)晶界形成液態(tài)薄膜。因此液態(tài)薄膜成為焊縫中的薄弱環(huán)節(jié)，在焊接應(yīng)力的作用下便開裂而形成結(jié)晶裂紋。減少和降低焊縫中的雜質(zhì)，能有效避免熱烈紋。

（4）在冷裂紋中最常見的是延遲裂紋。在低、中合金金剛的熱影響區(qū)或焊縫中，當(dāng)焊接后一段時(shí)間后，可能出現(xiàn)各種形態(tài)的延遲裂紋。有的出現(xiàn)在接頭表面，有的出現(xiàn)在接頭內(nèi)部。焊縫延遲裂紋的出現(xiàn)，是由以下三種因素共同作用的結(jié)果。第一，母材淬硬現(xiàn)象：母材的碳當(dāng)量越高其淬硬傾向越大，延遲裂紋敏感性就越大。另外，接頭冷卻速度對母材淬硬傾向也有較大影響，隨著母材淬硬傾向的增加容易形成脆性馬氏體。馬氏體又會使熱影響區(qū)最高硬度相應(yīng)在增加，從而使延遲裂紋敏感性增大。第二，擴(kuò)散氫的含量：焊縫中含氫量越高，延遲裂紋敏感性越大。當(dāng)接頭中擴(kuò)散氫含量高于其臨界擴(kuò)散氫含量時(shí)，便出現(xiàn)延遲裂紋。第三，焊接殘余應(yīng)力：焊接接頭主要存在熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和約束應(yīng)力。板厚度越大，約束越強(qiáng)，殘余應(yīng)力也越高。焊接殘余應(yīng)力是引起應(yīng)力腐蝕斷裂的原因之一。避免以上三點(diǎn)便能預(yù)防延遲裂紋的出現(xiàn)。

4 焊接過程注意事項(xiàng)

第一，確認(rèn)焊接方法是否與規(guī)定一致，檢查焊接設(shè)備是否完好和著裝是否符合工藝流程規(guī)定。第二，對焊接預(yù)熱溫度和預(yù)熱方式進(jìn)行嚴(yán)格控制和檢查，焊接前預(yù)熱是防止焊接裂紋產(chǎn)生的重要措施。第三，檢查焊接區(qū)的清潔質(zhì)量，不得留有水、油、銹和氧化膜等有害污物，這對防止外部缺陷（如凹坑、咬邊等）的產(chǎn)生有重要作用，對防止氣孔、夾渣之類內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生也有積極意義。

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