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          焊接知識(shí)課堂:埋弧焊接常見缺陷成因及預(yù)防措施

          作者:小編 時(shí)間:2025/4/1 8:58:50

          、影響焊接缺陷的因素

          01


          材料因素


          或焊條、焊劑、保護(hù)氣體。焊接材料與母材匹配,匹配不當(dāng) 可引起焊接區(qū)域出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷,也可能使鋼材產(chǎn)生脆化、軟 化、耐腐蝕性能變化!

          02


          工藝因素


          先是焊接熱源的特點(diǎn),也就是功率密度、功率大小、最高溫度;其次是熔池及附近區(qū)域的保護(hù)方式,如熔渣保護(hù)、氣體保護(hù)、氣-渣 聯(lián)合保護(hù)及真空焊接等。焊接過程就是冶金過程,必然對(duì)接頭質(zhì)量和 性能起決定性影響。


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          二、常見焊接質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因分析


          01


          結(jié)晶裂紋


          在金屬凝固過程中,金屬純度不同結(jié)晶速度不同,金屬結(jié)晶使得 體積減小收縮,產(chǎn)生拉伸變形,當(dāng)變形量超過塑性變形極限就產(chǎn)生了 結(jié)晶裂紋。冶金因素和收縮力的因素是影響結(jié)晶裂紋形成的兩個(gè)主要 因素。從而可知焊絲與母材配套是非常重要的。

          02


          冷裂紋 


          高強(qiáng)鋼焊接時(shí)經(jīng)常遇到延遲裂紋,原因是:鋼種的淬硬傾向;焊 接接頭的含氫量及其分布;焊接接頭約束應(yīng)力狀態(tài)。這是產(chǎn)生延遲裂 紋的三大因素。

          a.鋼的淬硬傾向,取決于鋼的材質(zhì),牌號(hào)越高,強(qiáng)度越硬,淬硬 性越強(qiáng)。板厚度大易產(chǎn)生冷裂縫,溫差大冷卻速度快易產(chǎn)生冷裂縫。在急劇冷卻的條件下容易發(fā)生脆斷。

          b.氫的作用,氫是引起焊接件產(chǎn)生延遲裂紋的主要原因并且具有 延遲的特征。焊接接頭氫含量越高,則產(chǎn)生裂紋的傾向越大,當(dāng)含氫量超過某 一臨界值時(shí),便開始出現(xiàn)裂紋。氫的含量越大裂紋的尺寸和數(shù)量越大。氫的臨界含量與預(yù)熱溫度以及冷卻速度等而異,隨著碳當(dāng)量的提高產(chǎn) 生焊接裂紋的臨界含氫量將降低。就是說:鋼的碳當(dāng)量越高,強(qiáng)度越 高,產(chǎn)生焊接裂紋的臨界氫含量就越低,更易于產(chǎn)生冷裂紋。

          c.焊接接頭約束應(yīng)力狀態(tài),在焊接時(shí)主要存在以下應(yīng)力:不均勻 加熱和冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力;結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生的應(yīng)力,和結(jié)構(gòu)的剛度、約 束條件、焊縫位置、焊接順序、構(gòu)件自重以及負(fù)載有關(guān)。

          03


          再熱裂紋產(chǎn)生的原因


          焊接接頭再次加熱時(shí),由于第一次焊接熱過程中的飽和碳化合物 (主要是釩、鉬、鉻的碳化物)再次析出,參與第二次焊接冶金過程, 造成晶界的弱化和脆化,當(dāng)境界的塑性應(yīng)變能力不足以承受焊接產(chǎn)生 的收縮應(yīng)變時(shí),就產(chǎn)生了再熱裂紋。

          04


          氣孔產(chǎn)生的原因


          焊接時(shí)熔池金屬在凝固過程中,有大量的砌體要從金屬中逸出來,當(dāng)凝固速度大于氣體逸出速度時(shí),就形成氣孔。 

          產(chǎn)生氣孔的主要原因:母材或填充金屬表面有銹、油污等,焊絲焊劑未烘干會(huì)增加氣孔量,因?yàn)殇P、油污、焊藥皮、焊劑中的水分在 高溫下分解為氣體,增加了高溫金屬中的氣體含量。焊接能量過小, 熔池冷卻速度過快,不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足,焊芯銹蝕 或藥皮變質(zhì)、剝落等因素也會(huì)增加氧氣孔。此外,埋弧自動(dòng)焊電壓過 高,接頭未清理干凈,焊劑中混有垃圾,焊劑覆蓋厚度不當(dāng)或焊劑斗 阻塞,焊絲表面清理不夠等,焊接過程中都易產(chǎn)生氣孔。 

          氣孔的危害:氣孔減少了焊縫的有效面積,使焊縫疏松,從而降 低了焊縫強(qiáng)度,降低塑性,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力 集中的因素,應(yīng)力集中易產(chǎn)生斷裂。氫氣孔還可能促成冷裂紋的出現(xiàn)。

          05


          接頭組織性能不符合要求的產(chǎn)生原因


          焊材與母材匹配不當(dāng),或焊接過程中某些元素?zé)龘p等原因,容易 使焊縫金屬化學(xué)成分發(fā)生變化,造成焊縫金屬組織不符合要求。影響 力學(xué)性能下降,還會(huì)影響焊縫耐腐蝕性能!

          06


          焊縫殘余變形的產(chǎn)生原因


          焊接過程對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱,不均勻加熱是工件產(chǎn)生不均勻變 形的原因。焊縫和焊縫附近的金屬發(fā)生收縮。收縮發(fā)生在兩個(gè)方向:沿著長度方向的縱向收縮和垂直于焊縫的橫向收縮。 

          07


          偏析的產(chǎn)生原因


          偏析產(chǎn)生的原因是,熔池中的焊縫金屬在凝固過程中,液相、固 相兩相在變化著的。先結(jié)晶的固相比較純,后結(jié)晶的固相富集雜質(zhì), 由于焊接過程冷卻較快,結(jié)晶先后所產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻,從而形 成了偏析。

          08


          夾渣的產(chǎn)生原因


          a.坡口尺寸不合理; 

          b.坡口有油污; 

          c.多層焊接時(shí),層間清渣不徹底; 

          d.焊接線能量??; 

          e.焊縫散熱太快,液態(tài)金屬凝固過快; 

          f.焊條耀皮、焊劑化學(xué)成分不合理,熔點(diǎn)過高; 

          g.多層分道焊接時(shí),焊絲位置不當(dāng)。

          09


          產(chǎn)生未透焊的原因


          a.焊接電流小,熔深淺; 

          b.坡口和間隙不合理,鈍邊太大; 

          c.磁偏吹影響; 

          d.焊條扁芯度太大; 

          e.層間及焊根清理不良; 

          f.焊絲未對(duì)準(zhǔn); 

          10


          產(chǎn)生未熔合缺陷的原因


          a.焊接電流過??; 

          b.焊接速度過快; 

          c.焊條角度不正確; 

          d.產(chǎn)生弧偏吹現(xiàn)象; 

          e.焊接處下坡焊位置,母材未融化時(shí)已被鐵水覆蓋; 

          f.母材表面有油污或氧化物影響熔敷金屬與母材之間的融化結(jié)合;

          g.焊縫拒不彎曲過大。

          11


          咬邊產(chǎn)生的原因


          產(chǎn)生咬邊的主要原因是電弧熱量太高,即電流太大,焊絲速度太 小造成的。坡口不合理或裝配間隙不均勻,焊絲與工件角度不正,擺 動(dòng)不合理,電弧過長,焊接次序不合理,焊接參數(shù)不當(dāng)?shù)榷紩?huì)造成咬邊。

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          三、常見焊接缺陷的防止措施


          01


          防止結(jié)晶裂紋的措施


          a.控制焊縫中硫鱗碳等有害元素。這些有害元素主要來源母材和 焊接材料。母材中的有害元素要低于國家標(biāo)準(zhǔn),焊絲、焊條藥皮、焊 劑中的有害元素低于同牌號(hào)的母材。

          b.對(duì)熔池進(jìn)行變質(zhì)處理。通過變質(zhì)處理細(xì)化晶粒,不僅可以提高 焊縫金屬的力學(xué)性能,還可以提高抗結(jié)晶裂紋能力。 

          c.調(diào)整熔渣的堿度。焊接熔渣的堿度越高,熔池中的脫硫脫氧越 完全。雜質(zhì)越少,越不易形成低熔點(diǎn)化合物,并可以顯著降低焊縫金 屬的裂紋傾向。因此在焊接較重要的產(chǎn)品應(yīng)選用堿性焊條和焊劑。 

          d.防止結(jié)晶裂紋的工藝措施 

          在產(chǎn)品一定的條件下,調(diào)整工藝措施可以有效防止結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。

          第一調(diào)整焊接參數(shù),得到抗裂能力較強(qiáng)的焊縫形成系數(shù)。焊縫形 成系數(shù)隨著電壓升高而增加,隨著電流增加而減小。當(dāng)線能量不變時(shí) 焊接速度越大裂紋傾向就越大。

          第二調(diào)整冷卻速度,冷卻速度越高變形率越大,結(jié)晶裂紋傾向就 越大。冷卻速度可以通過調(diào)整焊接參數(shù)、預(yù)熱以及施焊的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。通常用增加線能量來降低冷卻速度的效果是有限的,采用預(yù)熱效 果明顯,但是預(yù)熱成本高,勞動(dòng)條件差,只有焊接結(jié)晶裂紋非常敏感 的材料時(shí),才用預(yù)熱法。利用焊接產(chǎn)生的余熱可以降低冷卻速度,多 道焊接時(shí),道與道之間不停頓連續(xù)施焊可以降低冷卻速度。焊接后及 時(shí)覆蓋也可以有效降低冷卻速度。 

          第三調(diào)整焊接順序,降低約束力。在產(chǎn)品尺寸一定時(shí),合理安排 焊接順序,對(duì)降低接頭剛度、減小變形有明顯效果,從而可以有效地 防止結(jié)晶裂紋。

          02


          冷裂紋的防止措施


          a.選用優(yōu)質(zhì)低氫焊接材料和低氫焊接工藝; 

          b 控制氫的來源,烘干焊條、焊劑,注意環(huán)境濕度,仔細(xì)清理坡 口附近的油污、鐵銹; 

          c.適當(dāng)加入某些合金元素,提高焊縫金屬韌性,也可防止冷裂縫 產(chǎn)生;

          d.工藝措施,正確的施工程序、焊縫位置和施焊順序,選擇焊接線能量,預(yù)熱溫度,焊后熱處理;

          03


          再熱裂紋的控制措施


          a.選用在熱裂紋敏感小的母材;比如鉻鉬鋼,鉻含量大于1.5%的 比小于1%的好。 

          b.避免采用應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu),力求避免產(chǎn)生應(yīng)力集中的缺陷(夾渣、為焊透等); 

          c.應(yīng)選擇高溫強(qiáng)度低于母材的焊縫; 

          d.提高預(yù)熱溫度,焊后采用緩冷措施,均可減少再熱裂紋的發(fā)生。 

          e.用低強(qiáng)高速的焊縫蓋面,或焊完后用鎢極氬弧焊將表面重熔一次,也可以減緩殘余應(yīng)力,有利于減少再熱裂紋

          04


          埋弧焊縫裂紋防治防法綜述:


          a.合理選配焊接材料; 

          b.合理選用焊絲,焊絲質(zhì)量要達(dá)標(biāo); 

          c.適當(dāng)降低焊速、焊前預(yù)熱,焊后緩冷; 

          d.雙面焊接時(shí),焊前適當(dāng)預(yù)熱或減小電流,降低焊速; 

          e.改進(jìn)坡口; 

          f.調(diào)整焊接參數(shù)或改變極性(直流); 

          g.合理安排焊接順序; 

          05


          防止產(chǎn)生氣孔的措施


          a.清除焊絲坡口及其附近的油污、鐵銹、水分和雜物; 

          b.焊劑按規(guī)定烘干; 

          c.焊前預(yù)熱減緩冷卻速度; 

          d.用偏強(qiáng)的線能量施焊; 

          e.焊劑必須過篩、吹灰、烘干; 

          f.調(diào)節(jié)覆蓋層厚度疏通焊劑

          06


          防止接頭金屬組織和性能不符合要求的措施


          a.調(diào)整焊接工藝,當(dāng)功率不變時(shí),增加焊接速度可以使焊縫晶粒細(xì)化。為了減少熔池金屬過熱,在埋弧焊時(shí)可以向焊縫金屬中附加冷 焊絲,或在坡口預(yù)置碎焊絲。 

          b.焊后熱處理,可以起到改善組織性能、消除殘余應(yīng)力、排除擴(kuò) 散氫的作用。 

          c.由于化學(xué)成分引起的焊縫性能不符合要求,應(yīng)采用在焊劑中添 加易燒毀的有用元素加以補(bǔ)償。 

          07


          防止殘余變形的措施


          1 設(shè)計(jì)措施

          a.合理設(shè)計(jì)焊縫尺寸和形狀,焊縫尺寸大焊接變形大; 

          c.盡可能減少不必要的焊縫; 

          c.合理設(shè)置焊縫位置,盡可能對(duì)稱與截面中性軸,或使焊縫接近 中性軸,這對(duì)減少梁、柱構(gòu)件撓曲變形有良好效果; 

          2 工藝措施

          a.采用反變形法,事先估計(jì)好變形的大小和方向,在裝配時(shí)給予 一個(gè)相反的變形與焊接變形相抵消,焊接后保持設(shè)計(jì)要求。 

          b.剛性固定法,將構(gòu)件加以固定,限制焊接變形。這種做法可以 減少焊接變形。 

          c.合理選用焊接方法,用能量較低的焊接方法可以有效防止焊接變形。

          d.合理的裝配順序可以有效減少焊接變形

          08


          防止產(chǎn)生夾渣的措施


          a.焊接前應(yīng)對(duì)焊件認(rèn)真清理,多層焊接時(shí)應(yīng)對(duì)前一層熔渣清除干凈。

          b.防止未焊透、未熔合的措施 

          c.調(diào)整焊接參數(shù)。 

          d.修正坡口尺寸。 

          e.焊絲送進(jìn)速度與所選焊接參數(shù)相協(xié)調(diào)。 

          f.進(jìn)行操作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)采取措施補(bǔ)救。

          01


          防止偏析的措施


          a.減少焊縫中的有害雜質(zhì)(S、P、C); 

          b.控制和調(diào)整焊接速度; 

          c. b.控制和調(diào)整焊縫冷卻速度。

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