论文部分内容阅读
[摘 要]不论在那个行业，产品的质量都是企业的生命，好的产品质量更是对一个企业最有效的宣传。在焊接产品中，良好的焊接质量是产品的核心，焊接产品的任何一个关键环节存在缺陷，都有可能由于使用过程中的冲击、振动等因素，造成焊接结构的断裂，导致事故发生，甚至是更为严重的后果。因此，要重视焊接质量，做好焊接缺陷的分析和控制。本文从这一目的出发，分析了焊接缺陷的类型、危害及相应的控制措施。
[关键词]焊接缺陷；分析；控制
中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0186-01
0 引言
焊接缺陷可能会导致焊接产品在生产过程中被严重损坏，产品的各项力学性能和物理特性都会大幅度下降，严重影响产品寿命。焊接质量与企业的生产效率和经济效益息息相关，所以必须从实际出发，及时对焊接缺陷进行检测和判定，积极采取相应的措施加以解决，将损失降到最低，避免更为严重的后果发生。
1 常见焊接缺陷及危害分析
1.1 气孔
气孔是指焊接过程中熔池金属中的气泡在凝固时未能及时溢出而残留在焊缝金属中所形成的空穴。在焊接过程中，以下情况会导致气孔的产生：①保护气体流量少于标准值或通风气流影响保护气体的作用效果；②飞溅物等杂物覆盖在喷嘴上导致保护气体被堵塞；③焊接电流过大或电压过高；④焊接速度过快，焊接母材等材料表面被锈蚀或有油脂、污垢等覆盖等等。气孔的主要形状有四种：球形气孔、虫状气孔、条形气孔、针状气孔等。这些气孔的存在，会导致焊缝的紧密性降低、焊缝有效面积降低、焊缝的强度和韧性降低，从而使焊缝的承载能力大幅度减弱。
1.2 裂纹
焊接裂纹主要是指材料的原子结合受到焊接应力及其他致脆因素共同作用的影响，形成了新的界面，导致缝隙的产生。焊接裂纹主要出现在焊缝和热影响区域，有宏观裂纹和显微裂纹两种。顾名思义，仅用肉眼或低倍显微镜就可观察到宏观裂纹，而显微裂纹却不易发现，只有在受到外力作用时，显微裂纹才会逐渐扩展开，随着扩展程度的增大，容易使焊接构件突然出现断裂，造成更大的危害。这种现象的产生主要是因为在焊接过程中产生了较大的内应力，或是焊缝中掺杂了部分低熔点杂质，改变了材料的物理性质。裂纹的存在是焊缝缺陷中危害最严重的，容易导致焊材的宏观开裂或整体断裂，因此在焊接生产中对裂缝的检查一定要严格。
1.3 夹渣
在焊接反应中产生的或焊后残留的金属杂质和微粒是夹渣的主要成分，其中焊接时对焊件表面清理程度不够、焊层间有熔渣残留、焊接时焊接电流过小、焊接速度过快、焊接材料选材不合理等不当操作，都有可能导致夹渣的产生。常见的夹杂物主要有各种氧化物、硫化物和氮化物等，这类化合物主要会对焊缝的塑形和韧性产生影响，其危害程度与化合物在焊材中的分布状态有关，均匀而细小的微粒会在一定程度上提高焊缝的强度，较大的微粒则会严重影响焊缝的力学性能，在焊接过程中必须尽量减少大颗粒夹渣的产生。
1.4 咬边
咬边是指焊接过程中在沿焊趾的母材部位产生的凹陷或沟槽。造成咬边的主要原因有以下几点：①焊接电流过大，弧电压过高；②焊接速度过快，填充金属的量供应不上；③送丝不稳定，横摆速度过大；④在垂直或水平的焊接处，焊条的角度不合理。咬边的存在不仅使母材金属的有效部位减少，还使焊接接头的力学性能减弱，在咬边处，应力集中的现象比较容易发生，在承载后咬边处容易出现裂纹
2 焊接缺陷成因及防治措施
某工程钢柱、钢梁采用工厂加工，现场安装的施工方法，对于厚板焊接容易出现板材层状撕裂、整体变形（如挠曲、扭曲变形）、接头应力集中、焊缝产生裂纹及夹渣等质量问题，对钢结构安全使用产生较大影响。
2.1 设计措施
在钢结构深化设计阶段，为减少厚板焊接易产生的质量问题，从焊接节点设计到构件制作与工地安装焊接构造设计进行精心设计，并与钢结构设计单位进行详细沟通。（1）焊接节点设计。在T形、十字形及角接接头设计中，当翼缘板厚度不小于20mm时，为避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力，宜采取相关的节点构造设计。（2）构件制作与工地安装焊接构造设计。要求焊缝与母材等强的对接接头，其纵横两方向的对接焊缝，宜采用T形交叉；交叉点的距离不宜小于200mm，且拼接料的长度和宽度不宜小于300mm；焊接箱形组合梁、柱的纵向焊接缝，宜采用全焊接透或部分焊透的对接焊缝；要求全焊透时，应采用衬垫单面焊；只承受静荷载的焊接组合H形梁、柱的纵向连接焊缝，当腹板厚度大于25mm时，宜采用全焊透焊缝或部分焊透焊缝；箱型柱与隔板的焊接，应采用全焊透焊缝；对无法进行电弧焊接的焊缝，宜采用电渣焊接，且焊缝宜对称布置。
2.2 层状撕裂控制措施
采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层。采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊。提高预热温度施焊。
2.3 焊接裂纹预防措施
加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。严格控制熔合比：在保证材料可以焊接完全的情况下，严格控制钢材的母材融化金属在全部焊接缝中所占的比例，从而减少母材当中有害物质对焊接缝性能的相关影响。严格控制线能量：根据三维导热条件下的T8/5与焊接线能量的计算公式，对箱形构件角部和埋弧焊的加热热效率，计算出线能量最佳范围为13812J/cm2-40492J/cm2。在实际焊接过程中，取计算线能量的中间范围值，焊接线能量应控制在23-37KJ/cm2的最佳范围内。从而达到控制焊接线能量的输入，达到控制厚板焊接质量之目的。
2.4 钢结构现场安装环节的质量把控
①对于安装施工准备。现场准备和技术准备是对钢结构工程落实的重要内容。现场准备一般指的是对建筑材料、建筑设备和建筑材料等予以切实的协调和配置，有效提高施工现场内各类资源的使用率，为后期施工的顺利进行奠定良好的基础。而技术准备则指的是施工单位的资源和图像等数据予以搜集，优化工程设计图纸内容，对施工任务予以细分，而后促使钢结构工程施工更具科学性和高效性。②钢梁吊装环节。对钢梁吊装时，则要确保施工人员佩戴安全防护措施，避免发生人身事故，此外，还要确保吊装顺序的合理性，而后的施工顺序则要严格依照图纸来落实。③固定和连接环节，钢结构工程施工时，还要尽可能应用高强度的焊接方式对梁、柱等进行连接，本着先栓后焊的理念，杜绝钢材料出现变形问题。
结束语
总而言之，通过对影响钢结构焊接的各种因素的掌握，制定了专项措施，从原材料到现场焊接各个过程预防焊接缺陷的发生。对钢结构工程各种焊接缺陷坚决杜绝，并避免其他钢结构焊接缺陷的产生，确保了焊接工程的施工质量。
参考文献
[1] 殷智，殷守斌.超临界锅炉TP347HFG的焊接性能及焊接工艺初探[J].山东工业技术，2016（12）：36-37.
[2] 谢平涛.常见焊接缺陷的分析和控制[J].河北農机，2016（05）：39.
[3] 刘洪成.管道施工常见焊接缺陷及其控制措施分析[J].科技创新与应用，2016（07）：100.
[关键词]焊接缺陷；分析；控制
中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0186-01
0 引言
焊接缺陷可能会导致焊接产品在生产过程中被严重损坏，产品的各项力学性能和物理特性都会大幅度下降，严重影响产品寿命。焊接质量与企业的生产效率和经济效益息息相关，所以必须从实际出发，及时对焊接缺陷进行检测和判定，积极采取相应的措施加以解决，将损失降到最低，避免更为严重的后果发生。
1 常见焊接缺陷及危害分析
1.1 气孔
气孔是指焊接过程中熔池金属中的气泡在凝固时未能及时溢出而残留在焊缝金属中所形成的空穴。在焊接过程中，以下情况会导致气孔的产生：①保护气体流量少于标准值或通风气流影响保护气体的作用效果；②飞溅物等杂物覆盖在喷嘴上导致保护气体被堵塞；③焊接电流过大或电压过高；④焊接速度过快，焊接母材等材料表面被锈蚀或有油脂、污垢等覆盖等等。气孔的主要形状有四种：球形气孔、虫状气孔、条形气孔、针状气孔等。这些气孔的存在，会导致焊缝的紧密性降低、焊缝有效面积降低、焊缝的强度和韧性降低，从而使焊缝的承载能力大幅度减弱。
1.2 裂纹
焊接裂纹主要是指材料的原子结合受到焊接应力及其他致脆因素共同作用的影响，形成了新的界面，导致缝隙的产生。焊接裂纹主要出现在焊缝和热影响区域，有宏观裂纹和显微裂纹两种。顾名思义，仅用肉眼或低倍显微镜就可观察到宏观裂纹，而显微裂纹却不易发现，只有在受到外力作用时，显微裂纹才会逐渐扩展开，随着扩展程度的增大，容易使焊接构件突然出现断裂，造成更大的危害。这种现象的产生主要是因为在焊接过程中产生了较大的内应力，或是焊缝中掺杂了部分低熔点杂质，改变了材料的物理性质。裂纹的存在是焊缝缺陷中危害最严重的，容易导致焊材的宏观开裂或整体断裂，因此在焊接生产中对裂缝的检查一定要严格。
1.3 夹渣
在焊接反应中产生的或焊后残留的金属杂质和微粒是夹渣的主要成分，其中焊接时对焊件表面清理程度不够、焊层间有熔渣残留、焊接时焊接电流过小、焊接速度过快、焊接材料选材不合理等不当操作，都有可能导致夹渣的产生。常见的夹杂物主要有各种氧化物、硫化物和氮化物等，这类化合物主要会对焊缝的塑形和韧性产生影响，其危害程度与化合物在焊材中的分布状态有关，均匀而细小的微粒会在一定程度上提高焊缝的强度，较大的微粒则会严重影响焊缝的力学性能，在焊接过程中必须尽量减少大颗粒夹渣的产生。
1.4 咬边
咬边是指焊接过程中在沿焊趾的母材部位产生的凹陷或沟槽。造成咬边的主要原因有以下几点：①焊接电流过大，弧电压过高；②焊接速度过快，填充金属的量供应不上；③送丝不稳定，横摆速度过大；④在垂直或水平的焊接处，焊条的角度不合理。咬边的存在不仅使母材金属的有效部位减少，还使焊接接头的力学性能减弱，在咬边处，应力集中的现象比较容易发生，在承载后咬边处容易出现裂纹
2 焊接缺陷成因及防治措施
某工程钢柱、钢梁采用工厂加工，现场安装的施工方法，对于厚板焊接容易出现板材层状撕裂、整体变形（如挠曲、扭曲变形）、接头应力集中、焊缝产生裂纹及夹渣等质量问题，对钢结构安全使用产生较大影响。
2.1 设计措施
在钢结构深化设计阶段，为减少厚板焊接易产生的质量问题，从焊接节点设计到构件制作与工地安装焊接构造设计进行精心设计，并与钢结构设计单位进行详细沟通。（1）焊接节点设计。在T形、十字形及角接接头设计中，当翼缘板厚度不小于20mm时，为避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力，宜采取相关的节点构造设计。（2）构件制作与工地安装焊接构造设计。要求焊缝与母材等强的对接接头，其纵横两方向的对接焊缝，宜采用T形交叉；交叉点的距离不宜小于200mm，且拼接料的长度和宽度不宜小于300mm；焊接箱形组合梁、柱的纵向焊接缝，宜采用全焊接透或部分焊透的对接焊缝；要求全焊透时，应采用衬垫单面焊；只承受静荷载的焊接组合H形梁、柱的纵向连接焊缝，当腹板厚度大于25mm时，宜采用全焊透焊缝或部分焊透焊缝；箱型柱与隔板的焊接，应采用全焊透焊缝；对无法进行电弧焊接的焊缝，宜采用电渣焊接，且焊缝宜对称布置。
2.2 层状撕裂控制措施
采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接。采用低强度焊条在坡口内母材板面上先堆焊塑性过渡层。采用低氢型、超低氢型焊条或气体保护电弧焊施焊。提高预热温度施焊。
2.3 焊接裂纹预防措施
加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。严格控制熔合比：在保证材料可以焊接完全的情况下，严格控制钢材的母材融化金属在全部焊接缝中所占的比例，从而减少母材当中有害物质对焊接缝性能的相关影响。严格控制线能量：根据三维导热条件下的T8/5与焊接线能量的计算公式，对箱形构件角部和埋弧焊的加热热效率，计算出线能量最佳范围为13812J/cm2-40492J/cm2。在实际焊接过程中，取计算线能量的中间范围值，焊接线能量应控制在23-37KJ/cm2的最佳范围内。从而达到控制焊接线能量的输入，达到控制厚板焊接质量之目的。
2.4 钢结构现场安装环节的质量把控
①对于安装施工准备。现场准备和技术准备是对钢结构工程落实的重要内容。现场准备一般指的是对建筑材料、建筑设备和建筑材料等予以切实的协调和配置，有效提高施工现场内各类资源的使用率，为后期施工的顺利进行奠定良好的基础。而技术准备则指的是施工单位的资源和图像等数据予以搜集，优化工程设计图纸内容，对施工任务予以细分，而后促使钢结构工程施工更具科学性和高效性。②钢梁吊装环节。对钢梁吊装时，则要确保施工人员佩戴安全防护措施，避免发生人身事故，此外，还要确保吊装顺序的合理性，而后的施工顺序则要严格依照图纸来落实。③固定和连接环节，钢结构工程施工时，还要尽可能应用高强度的焊接方式对梁、柱等进行连接，本着先栓后焊的理念，杜绝钢材料出现变形问题。
结束语
总而言之，通过对影响钢结构焊接的各种因素的掌握，制定了专项措施，从原材料到现场焊接各个过程预防焊接缺陷的发生。对钢结构工程各种焊接缺陷坚决杜绝，并避免其他钢结构焊接缺陷的产生，确保了焊接工程的施工质量。
参考文献
[1] 殷智，殷守斌.超临界锅炉TP347HFG的焊接性能及焊接工艺初探[J].山东工业技术，2016（12）：36-37.
[2] 谢平涛.常见焊接缺陷的分析和控制[J].河北農机，2016（05）：39.
[3] 刘洪成.管道施工常见焊接缺陷及其控制措施分析[J].科技创新与应用，2016（07）：100.