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【摘 要】 本文首先简要介绍了焊接缺陷,然后具体地分析了金属材料焊接中的主要缺陷及防止措施。
【关键词】 金属材料;焊接;主要缺陷;防止措施
焊接是最常见的连接金属材料的方法,各种例如机械制造等工业制造行业中都有着十分广泛地运用,因此金属材料焊接的质量对许多行业有着十分关键的作用。在对一些钢制设备做检修时發现40%金属问题都是因为焊接缺陷造成的。无论是在制造产品或是工程施工中,金属材料的焊接质量应当被重视,做好预防措施,焊接后做好检查工作,争取把焊接缺陷缩小到一定的范围程度之内。
1 焊接缺陷
金属材料的焊接质量是质量控制的核心,焊接质量与焊工的技能、选用的技术参数及焊接工艺有关,而受作业环境、气候等影响,在焊接过程中经常会产生一些缺陷。
由于受人、机、料、法、环等因素的影响,焊缝内外会产生不符合标准要求的缺陷。外观缺陷(表面缺陷)是指不借助于仪器或借助焊缝检验尺、放大镜等,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形、表面气孔、表面裂纹和单面焊的根部未焊透等。内部缺陷是指:使用仪器进行无损检测(不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺陷的方法)所检测到的缺陷。无损检测主要有:X射线探伤(RT)、超声波探伤(UT)、磁粉探伤(MT)、渗透探伤(PT)等。
缺陷种类:
(1)气孔:是在焊接过程中,熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出,而在焊缝金属中(内部或表面)所形成的孔穴。焊缝金属产生的气孔可分为内部气孔、表面气孔和接头气孔。
(2)裂纹:在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,在焊缝金属及热影响区(内部或表面)所形成的缝隙被称为裂纹。裂纹焊缝中的原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生缝隙。裂纹有二种:一是热裂纹,即焊后高温时立即产生的裂纹。二是冷裂纹,即焊后在金属冷却至室温时产生的裂纹;而在焊后几小时或几天后产生的裂纹被称为延迟裂纹。
(3)咬边:由于焊接参数选择不正确(如焊接电流偏大)或者操作方法不正确,沿着焊趾(熔合线上)的母材部位产生的沟槽或凹陷,是电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。咬边会造成局部应力集中。
(4)未焊透:焊接时,接头根部未完全熔透的现象。
(5)未熔:熔焊时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间,未能完全熔化结合的部分。
(6)飞溅:熔焊过程中,熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象。
(7)焊瘤:在焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。
(8)夹渣:焊渣残留焊缝中,会形成条渣或点渣。
(9)弧坑:焊接收弧时,焊道尾部形成低于焊缝高度的凹陷坑。弧坑内一般存在低熔点共晶物、夹杂物、火口裂纹等缺陷。采用收弧电流(小于焊接电流的60%)停留在弧坑一定时间,用焊丝或焊条填满弧坑,能够防止产生弧坑缺陷。
(10)未焊满:是指焊缝表面上连续的或断续低于母材的沟槽。
(11)烧穿:是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出形成的穿孔性缺陷。
(12)其他表面缺陷:
焊缝的几何尺寸不符合要求。有焊缝超高、表面不光滑、焊缝过宽、焊缝向母材过渡不圆滑等。
错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
塌陷指单面焊时由于输入热量过大、熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落,成形后焊缝背面凸起、正面下塌。
表面气孔及弧坑缩孔。
各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷,角变形也属于装配成形缺陷。
2 金属材料焊接中的主要缺陷及防止措施
2.1金属材料焊接裂缝的产生及防止措施
众所周知,在金属材料焊接的过程中,裂缝的类型主要包括热裂缝和冷裂缝两种类型。裂缝是一种比较严重的缺陷,调查显示,结构的破坏大多数是从裂缝开始的。
2.1.1热裂缝
热裂纹是指焊缝金属由液态结晶为固态的过程中所产生的裂纹,它主要发生在焊缝中心,焊后立即可见。
(1)成因。热裂缝的产生原因是多方面的,主要包括以下几个方面:在焊接熔池之中,存在着低熔点杂质,比如FeS等。在焊接的过程中,这些杂质的凝固比较晚。并且,当杂志在焊接凝固之后,它们具有塑性低,强度低的特点。在凝固的过程中,如果外界结构约束应力足够的大,在凝固收缩的作用之下,它们会被拉开。或者是它们在凝固之后不久,受到收缩压力的影响,也被拉开,这时候,晶间开裂现象便会产生,进而引起裂缝的产生。除此之外,硫铜等杂质存在焊条和焊件之间,往往也会导致热裂缝的产生。
(2)防止措施。在焊接过程中,为了防止热裂缝的产生,可以采取以下相应的措施:在焊接的时候,认真贯彻执行工艺规程,严格遵守相关的规定,选用合理的焊接程序,满足相关的要求,尽可能的减小焊接应力;此外,还要严格控制焊接参数,使冷却的速度降低,以防止热裂缝的产生。还有必要在一定程度上提高焊缝形状系数,如果条件允许的话,要尽量采用小电流进行施工作业。在焊接的时候,尽量进行多层、多道焊接,尽量避免裂缝的产生,提高焊接的质量。
2.1.2冷裂缝
从定义上来看,冷裂纹是指,在冷却过程或冷却以后,焊缝金属在母材或母材与焊缝交界的熔合线上所产生的裂纹。对冷裂缝来说,它的产生时间不完全一样,有的是在焊接完成之后便立即出现,有的是在焊接完成之后的几小时、几天或者是更长的时间才会出现。
(1)成因。就成因来看,冷裂缝的成因主要包括以下几个方面:焊接热循环的热影响区生产了淬硬组织;焊缝中存在的扩散氢过量,浓度过大;焊件的接头承受的拘束应力过大等。 (2)防止措施。在焊接的过程中,为了防止冷裂缝的产生,可以采取以下相应的措施:焊接的过程中,在选择焊条的时候,采用低氢型焊条,从而使得焊缝中扩散氢的含量降低,防止冷裂缝的产生;加强对焊接材料的保管,严格遵守焊接材料的保管和使用制度。尤其需要注意,要保证焊接材料的干燥,加强管理,防止材料受潮而影响材料的性能;保证坡口边缘的干净和整洁,如果出现油污、水分、锈迹等,要采取措施及时清理,这样能够减少氢来源;对于焊接工艺参数和线能量,要进行合理的选择,比如,在焊接之前进行预热,在焊接之后要緩冷。在焊接的过程中,进行多层次、多道工序的焊接,对层间的温度进行恰当的控制,保证适应的温度,达到最佳的焊接效果;采取相应的措施改善接头的韧性,使其符合焊接的要求,保证焊接的质量;在进行焊接的时候,采用科学合理的施焊程序,尽可能的减小焊接应力,采用分段退焊法进行焊接,以达到最佳的效果。
2.2未焊透、未熔合现象
未焊透、未熔合是焊接过程中出现的比较严重的缺陷,它们不仅会降低焊缝强度,还可能会导致裂纹的产生。
(1)成因。焊件装配存在着间隙、坡口的角度太大或者是太小,不满足相应的规范和要求、炖边太厚,难以进行焊接、焊条直径过大、速度太快、电弧过程等,影响了焊接的实际效果;在焊件坡口表面,存在着氧化膜和油污,忽视采取相应的措施对此进行清理干净;在焊接的过程中,由于操作不当,导致熔渣的流入,使得金属之间的融合受到相应的阻碍,电弧发生偏离,导致边缘不融合现象的发生。
(2)防止措施。它的主要措施包括以下一些:坡口尺寸选择要正确;恰当选择焊接电流和焊接速度;清理干净坡口表面氧化膜和油污;封底焊接要彻底;时刻关注坡口两侧的融合情况。
2.3夹渣
夹渣也是焊接过程中容易出现的问题。
(1)成因。其成因包括:焊缝边缘存在氧割或者是熔渣;坡口角度不当,要么过大,要么过小;焊接速度过快,没有正确把握速度问题;焊接的时候,使用酸性或者是碱性焊条,造成糊渣或者是夹渣的产生;焊条偏芯。
(2)防止措施。要选择正确的坡口尺寸;对坡口边缘要及时清理,保持干净整洁;选用合适的焊接电流和焊接速度,以达到最佳的焊接效果,防止因电流或者速度问题而导致夹渣的产生;运条摆动适当。
2.4气孔
焊缝内气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类:从形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔,群状气孔又有均匀分布气孔、密集状气孔和链状分布气孔。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理:常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一。熔池金属在凝固过程中有大量的气体从金属中逸出来,当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因:母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小、熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。母材含C、S、Si量高,焊接电流过大使焊条后半部药皮变红,都容易产生气孔。
(4)气孔的危害:气孔减少了焊缝的有效截面积使焊缝疏松,从而降低了接头的强度并降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素,氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施:清除焊丝、工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物;采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干;采用直流反接并用短电弧施焊;焊前预热、减缓冷却速度;按偏强的规范施焊。
2.5咬边
产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大、运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确、摆动不合理、电弧过长、焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时,电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因,在某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边的危害:减小了母材的有效截面积、降低结构的承载能力,还会造成应力集中,发展为裂纹源。
咬边的防止措施:矫正操作姿势、选用合理的规范、采用良好的运条方式都有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
2.6焊瘤
(1)所用规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯)、焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤使管内径减小,可能造成流动物堵塞。
(2)防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
2.7弧坑(凹坑)
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑)。仰、立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。
2.8飞溅
飞溅和焊接技术参数有关。焊条电流偏大,飞溅较多,飞溅影响焊接的外观质量,但不影响其内部质量和强度。选择合适的焊接电流,并且焊后用角向磨光机及电动钢丝轮刷清除即可,但清除过程中不能伤及母材和焊缝。
2.9未焊满
填充金属不足是产生未焊满的根本原因。所用规范太弱、焊条过细、运条不当等也会导致未焊满。未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中;同时,因所选规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
2.10烧穿
焊接电流过大、速度太慢、电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷;工件间隙太大、钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是锅炉压力容器、压力钢管不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接及承载能力。
防止措施:选用较小电流并配合合适的焊接速度、减小装配间隙、在焊缝背面加设垫板或药垫、使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
2.11有害气体
在焊接过程中氢、氧、氮三种有害气体会对焊接接头产生很大危害;尤其是氢,会产生氢气孔、氢白点、氢脆、氢致裂纹(延迟裂纹)等危害。
减少焊缝金属中含氢量的常用措施:
(1)消除焊件和焊材表面的铁锈、杂质和油污;
(2)对焊丝、焊剂和焊条进行烘焙,保持干燥;
(3)在焊条药皮和焊剂中加入适量的氟石(CaF2)、硅砂(SiO2),具有较好的去氢效果;
(4)采用低氢型、超低氢型焊条和碱性焊条;
(5)在焊接低合金钢对接焊缝时,为防止焊接时吸入空气及潮湿,可在背面先用手工焊封底,正面用碳刨刨槽焊接,再翻身将原先的封底刨去,正式封底焊,这样可防止底部吸入空气。
3 结语
随着现代社会发展不断加快,金属材料焊接的运用范围越来越广泛,仅此保证金属材料焊接的质量不容忽视。倘若金属构件的接头有缺陷会直接影响到整个产品的性能。因此重视金属材料焊接中的缺陷,提高焊接水平与防治措施,对焊接工人进行培训教育提高他们的素质,才能够保证焊接的质量。
参考文献:
[1]胡福志.浅谈焊接中一些问题及其对策[J].科技资讯,2011,(12):123
[2]王欣.金属焊接施工的注意事项[J].宁夏机械,2009,(03):67-68.
[3]杨丽颖,杨立清,解文昌,王涛,李志远,钟肠.异种金属焊接接头微观组织的研究进展[J].材料研究与应用,2012,(01)
[4]衣福生,李晶晶,曲晓明.影响金属焊接性的因素及对应措施[J].科技创新导报.2011(31)
【关键词】 金属材料;焊接;主要缺陷;防止措施
焊接是最常见的连接金属材料的方法,各种例如机械制造等工业制造行业中都有着十分广泛地运用,因此金属材料焊接的质量对许多行业有着十分关键的作用。在对一些钢制设备做检修时發现40%金属问题都是因为焊接缺陷造成的。无论是在制造产品或是工程施工中,金属材料的焊接质量应当被重视,做好预防措施,焊接后做好检查工作,争取把焊接缺陷缩小到一定的范围程度之内。
1 焊接缺陷
金属材料的焊接质量是质量控制的核心,焊接质量与焊工的技能、选用的技术参数及焊接工艺有关,而受作业环境、气候等影响,在焊接过程中经常会产生一些缺陷。
由于受人、机、料、法、环等因素的影响,焊缝内外会产生不符合标准要求的缺陷。外观缺陷(表面缺陷)是指不借助于仪器或借助焊缝检验尺、放大镜等,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形、表面气孔、表面裂纹和单面焊的根部未焊透等。内部缺陷是指:使用仪器进行无损检测(不损坏被检查材料或成品的性能和完整性而检测其缺陷的方法)所检测到的缺陷。无损检测主要有:X射线探伤(RT)、超声波探伤(UT)、磁粉探伤(MT)、渗透探伤(PT)等。
缺陷种类:
(1)气孔:是在焊接过程中,熔池金属中的气体在金属冷却以前未能来得及逸出,而在焊缝金属中(内部或表面)所形成的孔穴。焊缝金属产生的气孔可分为内部气孔、表面气孔和接头气孔。
(2)裂纹:在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,在焊缝金属及热影响区(内部或表面)所形成的缝隙被称为裂纹。裂纹焊缝中的原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生缝隙。裂纹有二种:一是热裂纹,即焊后高温时立即产生的裂纹。二是冷裂纹,即焊后在金属冷却至室温时产生的裂纹;而在焊后几小时或几天后产生的裂纹被称为延迟裂纹。
(3)咬边:由于焊接参数选择不正确(如焊接电流偏大)或者操作方法不正确,沿着焊趾(熔合线上)的母材部位产生的沟槽或凹陷,是电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。咬边会造成局部应力集中。
(4)未焊透:焊接时,接头根部未完全熔透的现象。
(5)未熔:熔焊时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间,未能完全熔化结合的部分。
(6)飞溅:熔焊过程中,熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象。
(7)焊瘤:在焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的金属瘤。
(8)夹渣:焊渣残留焊缝中,会形成条渣或点渣。
(9)弧坑:焊接收弧时,焊道尾部形成低于焊缝高度的凹陷坑。弧坑内一般存在低熔点共晶物、夹杂物、火口裂纹等缺陷。采用收弧电流(小于焊接电流的60%)停留在弧坑一定时间,用焊丝或焊条填满弧坑,能够防止产生弧坑缺陷。
(10)未焊满:是指焊缝表面上连续的或断续低于母材的沟槽。
(11)烧穿:是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出形成的穿孔性缺陷。
(12)其他表面缺陷:
焊缝的几何尺寸不符合要求。有焊缝超高、表面不光滑、焊缝过宽、焊缝向母材过渡不圆滑等。
错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
塌陷指单面焊时由于输入热量过大、熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落,成形后焊缝背面凸起、正面下塌。
表面气孔及弧坑缩孔。
各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷,角变形也属于装配成形缺陷。
2 金属材料焊接中的主要缺陷及防止措施
2.1金属材料焊接裂缝的产生及防止措施
众所周知,在金属材料焊接的过程中,裂缝的类型主要包括热裂缝和冷裂缝两种类型。裂缝是一种比较严重的缺陷,调查显示,结构的破坏大多数是从裂缝开始的。
2.1.1热裂缝
热裂纹是指焊缝金属由液态结晶为固态的过程中所产生的裂纹,它主要发生在焊缝中心,焊后立即可见。
(1)成因。热裂缝的产生原因是多方面的,主要包括以下几个方面:在焊接熔池之中,存在着低熔点杂质,比如FeS等。在焊接的过程中,这些杂质的凝固比较晚。并且,当杂志在焊接凝固之后,它们具有塑性低,强度低的特点。在凝固的过程中,如果外界结构约束应力足够的大,在凝固收缩的作用之下,它们会被拉开。或者是它们在凝固之后不久,受到收缩压力的影响,也被拉开,这时候,晶间开裂现象便会产生,进而引起裂缝的产生。除此之外,硫铜等杂质存在焊条和焊件之间,往往也会导致热裂缝的产生。
(2)防止措施。在焊接过程中,为了防止热裂缝的产生,可以采取以下相应的措施:在焊接的时候,认真贯彻执行工艺规程,严格遵守相关的规定,选用合理的焊接程序,满足相关的要求,尽可能的减小焊接应力;此外,还要严格控制焊接参数,使冷却的速度降低,以防止热裂缝的产生。还有必要在一定程度上提高焊缝形状系数,如果条件允许的话,要尽量采用小电流进行施工作业。在焊接的时候,尽量进行多层、多道焊接,尽量避免裂缝的产生,提高焊接的质量。
2.1.2冷裂缝
从定义上来看,冷裂纹是指,在冷却过程或冷却以后,焊缝金属在母材或母材与焊缝交界的熔合线上所产生的裂纹。对冷裂缝来说,它的产生时间不完全一样,有的是在焊接完成之后便立即出现,有的是在焊接完成之后的几小时、几天或者是更长的时间才会出现。
(1)成因。就成因来看,冷裂缝的成因主要包括以下几个方面:焊接热循环的热影响区生产了淬硬组织;焊缝中存在的扩散氢过量,浓度过大;焊件的接头承受的拘束应力过大等。 (2)防止措施。在焊接的过程中,为了防止冷裂缝的产生,可以采取以下相应的措施:焊接的过程中,在选择焊条的时候,采用低氢型焊条,从而使得焊缝中扩散氢的含量降低,防止冷裂缝的产生;加强对焊接材料的保管,严格遵守焊接材料的保管和使用制度。尤其需要注意,要保证焊接材料的干燥,加强管理,防止材料受潮而影响材料的性能;保证坡口边缘的干净和整洁,如果出现油污、水分、锈迹等,要采取措施及时清理,这样能够减少氢来源;对于焊接工艺参数和线能量,要进行合理的选择,比如,在焊接之前进行预热,在焊接之后要緩冷。在焊接的过程中,进行多层次、多道工序的焊接,对层间的温度进行恰当的控制,保证适应的温度,达到最佳的焊接效果;采取相应的措施改善接头的韧性,使其符合焊接的要求,保证焊接的质量;在进行焊接的时候,采用科学合理的施焊程序,尽可能的减小焊接应力,采用分段退焊法进行焊接,以达到最佳的效果。
2.2未焊透、未熔合现象
未焊透、未熔合是焊接过程中出现的比较严重的缺陷,它们不仅会降低焊缝强度,还可能会导致裂纹的产生。
(1)成因。焊件装配存在着间隙、坡口的角度太大或者是太小,不满足相应的规范和要求、炖边太厚,难以进行焊接、焊条直径过大、速度太快、电弧过程等,影响了焊接的实际效果;在焊件坡口表面,存在着氧化膜和油污,忽视采取相应的措施对此进行清理干净;在焊接的过程中,由于操作不当,导致熔渣的流入,使得金属之间的融合受到相应的阻碍,电弧发生偏离,导致边缘不融合现象的发生。
(2)防止措施。它的主要措施包括以下一些:坡口尺寸选择要正确;恰当选择焊接电流和焊接速度;清理干净坡口表面氧化膜和油污;封底焊接要彻底;时刻关注坡口两侧的融合情况。
2.3夹渣
夹渣也是焊接过程中容易出现的问题。
(1)成因。其成因包括:焊缝边缘存在氧割或者是熔渣;坡口角度不当,要么过大,要么过小;焊接速度过快,没有正确把握速度问题;焊接的时候,使用酸性或者是碱性焊条,造成糊渣或者是夹渣的产生;焊条偏芯。
(2)防止措施。要选择正确的坡口尺寸;对坡口边缘要及时清理,保持干净整洁;选用合适的焊接电流和焊接速度,以达到最佳的焊接效果,防止因电流或者速度问题而导致夹渣的产生;运条摆动适当。
2.4气孔
焊缝内气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类:从形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔,群状气孔又有均匀分布气孔、密集状气孔和链状分布气孔。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理:常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一。熔池金属在凝固过程中有大量的气体从金属中逸出来,当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因:母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小、熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。母材含C、S、Si量高,焊接电流过大使焊条后半部药皮变红,都容易产生气孔。
(4)气孔的危害:气孔减少了焊缝的有效截面积使焊缝疏松,从而降低了接头的强度并降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素,氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施:清除焊丝、工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物;采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干;采用直流反接并用短电弧施焊;焊前预热、减缓冷却速度;按偏强的规范施焊。
2.5咬边
产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大、运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确、摆动不合理、电弧过长、焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时,电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因,在某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边的危害:减小了母材的有效截面积、降低结构的承载能力,还会造成应力集中,发展为裂纹源。
咬边的防止措施:矫正操作姿势、选用合理的规范、采用良好的运条方式都有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
2.6焊瘤
(1)所用规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯)、焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤使管内径减小,可能造成流动物堵塞。
(2)防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
2.7弧坑(凹坑)
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑)。仰、立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。
2.8飞溅
飞溅和焊接技术参数有关。焊条电流偏大,飞溅较多,飞溅影响焊接的外观质量,但不影响其内部质量和强度。选择合适的焊接电流,并且焊后用角向磨光机及电动钢丝轮刷清除即可,但清除过程中不能伤及母材和焊缝。
2.9未焊满
填充金属不足是产生未焊满的根本原因。所用规范太弱、焊条过细、运条不当等也会导致未焊满。未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中;同时,因所选规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
2.10烧穿
焊接电流过大、速度太慢、电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷;工件间隙太大、钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是锅炉压力容器、压力钢管不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接及承载能力。
防止措施:选用较小电流并配合合适的焊接速度、减小装配间隙、在焊缝背面加设垫板或药垫、使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
2.11有害气体
在焊接过程中氢、氧、氮三种有害气体会对焊接接头产生很大危害;尤其是氢,会产生氢气孔、氢白点、氢脆、氢致裂纹(延迟裂纹)等危害。
减少焊缝金属中含氢量的常用措施:
(1)消除焊件和焊材表面的铁锈、杂质和油污;
(2)对焊丝、焊剂和焊条进行烘焙,保持干燥;
(3)在焊条药皮和焊剂中加入适量的氟石(CaF2)、硅砂(SiO2),具有较好的去氢效果;
(4)采用低氢型、超低氢型焊条和碱性焊条;
(5)在焊接低合金钢对接焊缝时,为防止焊接时吸入空气及潮湿,可在背面先用手工焊封底,正面用碳刨刨槽焊接,再翻身将原先的封底刨去,正式封底焊,这样可防止底部吸入空气。
3 结语
随着现代社会发展不断加快,金属材料焊接的运用范围越来越广泛,仅此保证金属材料焊接的质量不容忽视。倘若金属构件的接头有缺陷会直接影响到整个产品的性能。因此重视金属材料焊接中的缺陷,提高焊接水平与防治措施,对焊接工人进行培训教育提高他们的素质,才能够保证焊接的质量。
参考文献:
[1]胡福志.浅谈焊接中一些问题及其对策[J].科技资讯,2011,(12):123
[2]王欣.金属焊接施工的注意事项[J].宁夏机械,2009,(03):67-68.
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