冶金焊接中常见缺陷的成因和防止措施.pdf

第 3 1卷第 2期 2 0 1 1 年 6月 黑 龙 江 冶 金 He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y Vo 1 ． 3l No ． 2 J u n e 2 0 1 l 冶金焊接 中常见缺 陷的成 因和 防止措 施 陈海英 西林钢铁集团有限公司 ， 伊春1 5 3 0 2 5 摘要 在冶金企业的生产活动中， 设备是保证企业完成生产计划任务的关键因素， 焊接又是保证设备致密性 和强度的关键。本文着重介绍了焊接中几种常见的缺陷原因并提出防止措施 。 关键词 焊接 ； 缺陷；防止措施 Co mm o n Fl a w a n d Pr e v e nt i n g M e a s u r e i n t he M e t a l l u r g y W e l d i n g Ch e r t Hai y i n g X i L i n I r o nS t e e l G r o u p C o ． L t d ． ，Y i c h u n 1 5 3 0 2 5 C h i n a Abs t r a c t I n Me t a l l u r g i c a l i n d u s t r ys p r o d u c t i o n a c t i v i t y，t h e e q u i p me n t i s g ua r a n t e e d t h a t t h e e n t e r p r i s e c o mp l e t e s t h e pr o du c t i v e p l a n t a s k t h e k e y a s p e c t ，t h e we l di n g i s a l s o g u a r a nt e e s t h e e q u i p me n t c o mp a c t n e s s a n d t h e i n t e n s i t y k e y．Th i s a r t i c l e i nt r o du c e d i n e mp h a t i c a l l y t h e we l d i n g s e v e r a l k i n d o f c o mmo n fla w r e a s o n s a n d p r o p o s e d t h a t p r e v e n t s t h e me a s u r e ． Ke yW o r d s Th e we l d；d e f e c t p r e v e n t s ；t h e me a s u r e 焊接是保证设备致密性和强度 的关键， 是保证 企业正常生产和作业的重要条件。如果焊接存在 缺陷， 就可能造成结构断裂、 渗漏， 甚 至引起爆炸。 据对脆断事故调查表明， 4 0 ％脆断事故是从焊缝缺 陷处开始的。在对设备进行检验的过程中， 对焊缝 的检验尤为重要 。因此 ， 应及早发现缺 陷， 把焊接 缺陷限制在一定范围内， 以确保生产安全。 焊接缺陷种类很 多， 可分为外部缺 陷和 内部 缺陷。常见缺陷有气孑 L 、 夹渣 、 焊接裂纹 、 未焊透 、 未熔合 、 焊缝外形尺寸 和形状不符合要求 、 咬边 、 焊瘤 、 弧坑等。 l 气孑 L 气孔是指在焊接 时 ， 熔池 中的气 泡在凝 固时 未能逸出而形 成 的空穴。产 生气 孔 的主要 原 因 有 坡 口边缘不清洁 ， 有水份 、 油污和锈迹 ； 焊条或 焊剂未按规定进行焙烘 ， 焊芯锈蚀或药皮变质 、 剥 落等。由于气孑 L 的存在 ， 使焊缝的有效截面减小 ， 过大的气孔会降低焊缝 的强度 ， 破坏焊缝 金属的 致密性。预防办法是 选择合适 的焊接 电流和焊 接速度 ， 认真清理坡 口边缘水份、 油污 和锈迹 ； 严 格按规定保管 、 清理和焙烘焊接材料； 不使用变质 焊条 ； 埋弧焊时 ， 应选用合适 的焊接工艺参数。 2 夹渣 夹渣就是残 留在焊缝 中的熔渣。夹渣也会降 低焊缝 的强度 和致 密性。产生 夹渣 的原 因主要 是 焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残 留的熔渣 ； 坡 口 角度或焊接 电流太小 ， 或焊接速度过快 ； 在使用酸 性焊条时 ， 由于电流太小或运条不当形成“ 糊渣” ； 使用碱性焊条 时， 由于 电弧过长或极性不正确也 会造成夹渣； 进行埋弧焊封底时 ， 焊丝偏离焊缝 中 心 ， 也易形成夹渣。防止措施是 正确选取坡 口尺 寸， 认真清理坡口边缘， 选用合适的焊接电流和焊 接速度 ， 运条摆动要适 当。封底焊渣应彻底清除， 埋弧焊要注意防止焊偏。 收稿 日期 2 0 1 01 0 2 7 作者简介 陈海英 1 9 6 1 一 ， 1 9 8 3年7月毕业于沈阳冶金机械高等专科学校焊接专业， 现职称为冶金机械工程师。 3 8 第 2期 陈海英 冶金焊接中常见缺陷的成因和防止措施 3 咬边 焊缝边缘 留下 的凹陷 ， 称 为咬边。产生 的原 因是 由于焊接电流过大 、 运条速度快 、 电弧拉得太 长或焊条角度不当等。咬边减小 了母材接头的工 作截面， 从而在咬边处造成应力集 中， 故在重要 的 结构或受动载荷结构 中， 一般是 不允许咬边存在 的， 或到咬边深度有所 限制。防止办法是 选择合 适的焊接电流和运条手法 ， 随时注意控制焊条角 度和电弧长度 ； 埋弧焊工艺参数要合适 ， 特别是焊 接速度不宜过高 ， 焊机轨道要平整。 4 未焊 透、 未熔合 焊接时， 接头根部未完全熔透的现象 ， 称为未 焊透 ； 在焊件 与焊缝 金属 或焊缝 层间有局部未熔 透现象 ， 称为未熔合。未焊透或 未熔 合是一种 比 较严重的缺陷， 焊缝会 出现间断或突变， 焊缝强度 大大降低 ， 甚至引起裂纹。产生原因是 焊件装配 间隙或坡 口角度 小、 钝边厚 、 焊条直径大 、 电流过 小、 速度快及电弧过长等。防止方法是 正确选取 坡 口尺寸 ， 合理选用焊接 电流和速度 ， 坡 口表面氧 化皮和油污要清除干净 ； 封底焊清根要彻底 ， 运条 摆动要适当， 密切注意坡 口两侧的熔合情况。 5 焊接裂纹 焊接裂纹是一种非常严重 的缺陷。结构 的破 坏多从裂纹处开始 ， 在焊接过程 中要采取一 切必 要的措施防止出现裂纹 ， 在焊接后要采用各种 方 法检查有无裂纹。一经发现裂纹 ， 应彻底清除， 然 后给予修 补。焊接裂纹有热裂纹 、 冷裂纹。焊缝 金属 由液态到固态的结晶过程 中产生的裂纹称为 热裂纹， 其特征是焊后立 即可见 ， 且多发生在焊缝 中心 ， 沿焊缝长度方 向分布 。热裂纹的裂 口多数 贯穿表面 ， 呈现氧化色彩， 裂纹末端略呈 圆形。产 生热裂纹的原 因是 焊接熔 池中存 有低熔 点杂质 如 F e S等 。由于这些杂质熔点低 ， 结 晶凝 固最 晚 ， 凝固后的塑性和强度又极低。因此 ， 在外界结 构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用 下 ， 熔池中这些低熔点杂质在凝固过程 中被拉开 ， 或在凝 固后不久被拉开 ， 造成 晶间开裂。焊件及 焊条内含硫 、 铜等杂质多时， 也易产生热裂纹。防 止措施是 一要严格控制焊接工艺参数， 减慢冷却 速度 ， 适 当提高焊缝形状系数 ， 尽可能采用小 电流 多层多道焊 ， 以避免焊缝中心产生裂纹 ； 二是认真 执行工艺规程 ， 选取合理 的焊接程序 ， 以减小焊接 应力。 焊缝金属在冷却过程或冷却 以后 ， 在母 材或 母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂 纹 。这类裂纹有可能在焊后立 即出现 ， 也有可能 在焊后几小 时、 几天甚至更长时 间才 出现。产生 的主要原 因是 在焊接热循环 的作用下 ， 热影响区 生成 了淬硬组织 ； 焊缝中存在有过量 的扩散氢 ， 且 具有浓集 的条 件； 接 头 承受有较 大的拘束 应力。 防止措施有 选用低氢型焊条 ， 减少焊缝 中扩散氢 的质量分数 ； 严格遵守焊接材料 焊条、 焊剂 的保 管 、 烘焙 、 使用制度 ， 谨 防受潮； 仔细清理坡 口边缘 的油污 、 水份 和锈迹 ， 减少氢 的来源 ； 根据材料等 级 、 碳当量 、 构件厚度 、 施焊环境等 ， 选择合理 的焊 接工艺参数和线能量 ； 焊接后 热处理， 以去氢 、 消 除内应力和淬硬组织回火， 改善接头韧性； 采用合 理的施焊程序， 采用分段退焊法等， 以减少焊接应 力。 6 其他缺陷 焊接中还常见到一些焊瘤 、 弧坑及 焊缝 外形 尺寸和形状上的缺陷。产生焊瘤的主要原 因是运 条不均 ， 造成熔池温度过高 ， 液态金属凝固缓慢下 坠 ， 因而在焊缝表面形成金属瘤。立 、 仰焊时 ， 采 用过大的焊接 电 流和弧长 ， 也有 可能 出现焊瘤 。 产生弧坑的原因是熄 弧时间过短 ， 或焊接 突然 中 断 ， 或焊接 薄板 时电流过大等。焊缝表面存在焊 瘤影响美观 ， 并易造成表面夹渣 ； 弧坑常伴有裂纹 和气孔 ， 严重 削弱焊接强 度。防止产生焊瘤 的主 要措施是严格控制熔池 温度 ， 立 、 仰焊 时， 焊接 电 流应比平焊小 1 0 ％ 一 1 5 ％， 使用碱性焊条时， 应采 用短弧焊接， 保持均匀运条。防止产生弧坑的主 要措施是在手工焊收弧时 ， 焊条应作短 时间停 留 或作几次环形运条。 下接第 4 l 页 39 第 2期 栾迎春， 等 西钢电炉厂连铸结晶器振动系统改造 根电缆进行连接， 降低事故点、 减少维护量和维护 成本 。 2 ． 3 软件部分 采用 电动缸非正弦振动控制软件和非正弦振 动模型。 3 改造前后运行情况对 比 3 ． 1 从功能上比较 表 1 改造 前后 功能比较 对比内容 电动缸非正弦振动 机械式振动 停机调节 振幅调节 在线可调 调节偏心套很麻烦 振频调节 在线可调 停机调节 偏斜率 在线可调 不可调 负滑脱时间 在线可调 不可调 是否实现非正弦 可以 不可以 在线监测振动状态 可以 不可以 振动曲线调节 在线可调 不可调 正常浇钢时耗能 1 2 k W／ h 单流 1 ． 2 k W ／ h 单流 振动曲线参数可优化 振动参数调节麻烦 ， 是否适用品种钢开发 调节， 利于品种钢开发 不利于品种钢开发 盎 客 套 盒 客 套 盎 客 客 客 盒 客 套 客 穴 客 盎 客 客 客 盒 上接第 3 9页 对焊缝缺陷进行修正时应注意 1 缺陷补焊 时 ， 宜采用小电流 、 不摆动 、 多层多道焊 ， 禁止用过 大的电流补焊； 2 对 刚性大 的结构进行补焊时 ， 除第一层和最后一层焊道外 ， 均 可在 焊后热状态 下进行锤击 。每层 焊道 的起 弧和 收弧应 尽量错 开 ； 3 对要求 预热 的材质 ， 对工作环境气温低于 O C时， 应采取相应的预热措施 ； 4 对要求进行热 处理的焊件 ， 应在热处理前进行缺 陷修正 ； 5 对 D级 、 E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷 ， 用手工电 弧焊焊补时 ， 应采用控 制线能量施焊法。每一缺 陷应一次焊补完成 ， 不允 许 中途停顿。预热温度 3 ． 2 从维护上比较 表 2 改造前后的维护比较 3 ． 3 从铸坯表面质量上比较 机械式振动和电动缸非正弦振动在铸坯表面 质量有 明显 区别 ， 电动缸非正 弦振痕连续 、 均匀、 浅 0 ． 2 0 ． 3 m m 且质量稳定 ， 而机械式的振痕连 续 、 均匀但质量不稳定 。 4 改造效果 连铸结晶器振动系统改造至改造后 已经运行 了 8个月 ， 实践证明， 改造后的整个系统充分满足 生产需要 。铸坯 表面缺陷明显减少 ， 杜绝 了拉漏 事故， 设备故障率降低， 设备维护费用大幅下降， 改造达到预期 目的。 和层问温度 ， 均应保持 在 6 0 C以上。 6 焊缝 缺 陷消除的焊补 ， 不允许在带压和背水情况下进行 ； 7 修正过的焊缝 ， 应按原焊缝 的探伤要求重新检 查 ， 若再 次发现超 过允许 限值 的缺陷 ， 应重新修 正 ， 直至合格。焊补次数不得超过规定 的返修次 数。 参考文献 [ 1 ] 宋天民． 焊接残余应力产生与消除[ M] ． 中国石化出版 社 ． [ 2 ] 吴成材建筑钢结构焊接技术[ M] ． 机械工业出版社． [ 3 ] 贾安东焊接结构与生产[ M] ． 机械工业出版社． [ 4 ] 孟庆森金属材料焊接基础[ M] ． 化学工业出版社． 41