常见的焊接缺陷产生的原因及防止措施

焊接 2018-12-19 15:26:05
    一、咬边
    在基本金属和焊缝金属的交界处,由于焊接规范不正确或者操作工艺不当,熔化形成的凹陷或者沟槽缺陷称为咬边。咬边减少了焊缝的有效截面,降低了接头的强度,在咬边处会引起应力集中,承载后有可能在此处产生断裂,因此它是一种危险的缺陷,在一般结构中咬边深度通常不允许超多0.5mm(咬边长度在允许范围内)。对于特别重要的焊接构件,如高压容器及管道等,咬边是不允许存在的,一旦出现,必须进行补焊。
    1、产生原因。主要是由于焊接规范不正确和操作不适当引起的。横焊时,当火焰能率过大或者焊嘴与焊丝运动配合不当,当焊嘴倾角不正确;平焊和立焊由于火焰偏吹,焊丝移动范围过小或者金属熔池面积过大,都可能引起咬边。
    2、防止咬边的措施。选择合理的焊接规范和正确的操作方法;正确的选择火焰能率;焊嘴与焊丝摆动要适宜;正确掌握焊嘴的倾角等。
    二、烧穿
    焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔缺陷叫烧穿。烧穿不仅影响焊缝外观,而且使该处焊缝的强度急剧降低,还可能造成根部凸瘤。因此气焊过程中应避免产生烧穿。
    1、产生烧穿的原因。主要是接头间隙过大或者钝边太薄;火焰能率太大;气焊速度过慢等。
    2、防止烧穿的措施。选择合理的坡口,其坡口角度和间隙不宜过大,钝边不宜过小;火焰能率和焊接速度要适当。
    三、焊瘤
    焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤,称为焊瘤。当填充金属丝熔化太快,熔化的焊丝金属流到还没有加热到熔化的基本金属上时,也会形成焊缝表面凸瘤。焊瘤影响焊缝外表的美观,焊瘤下面常伴有未焊透缺陷,易造成应力集中。管道内部的焊瘤,还会影响管内的有效面积,甚至造成堵塞现象。焊瘤在立焊和横焊时较易产生。
    1、产生焊瘤的原因。主要是因为火焰能率太大;焊接速度过慢;焊接装配间隙过大;焊丝和焊嘴角度不当等。
    2、防止焊瘤的措施。当进行立焊和横焊时,应选用比平焊小些的火焰能率,焊件装配间隙不宜太大,焊丝和焊炬角度要适当。
    四、夹渣
    焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。夹渣多数呈不规则状,其尖角会引起很大的应力集中,尖角顶点常有裂纹产生。焊缝中的针状氮化物和磷化物夹渣会使焊缝金属变脆。氧化铁及硫化物夹渣易使焊缝金属产生热脆性。
    1、产生夹渣的原因。主要是母材或者焊丝的化学成分不当,焊缝金属中含有较多的O2、N2和S;焊件和焊丝的污物没有清理干凈;多层多道焊时,层间的熔渣未清除干净;火焰能率过小,使熔池金属和熔渣所得到的热量不足,流动性降低,熔池金属凝固过快,熔渣来不及浮出;焊丝和焊嘴角度不正确等。
    2、防止夹渣的措施。选用合适的优质焊丝;焊前将焊件待焊处和焊丝表面及焊层间的污物清理干净;选择合适的火焰能率;注意熔渣的流动方向,随时调整焊丝和焊嘴的角度,使熔渣能顺利的浮到熔池表面。
    五、未焊透(未熔合)
    未焊透是指焊接接头根部未完全熔透的现象,或者焊道与母材之间,焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。使接头强度降低,应力集中,引起裂纹。
    1、产生未焊透的原因。主要是由于焊接接头的坡口角度过小及装配间隙太小,钝边太厚;火焰能率过小,焊接速度过快;坡口或者前一层焊缝表面有污物,使母材之间不能充分的熔合所造成。
    2、防止未焊透的措施。合理选择焊接规范,选用正确的坡口形式和装配间隙,并清除干净坡口、焊丝表面和焊层间的污物及熔渣;选择合适的火焰能率和焊接速度;对导热快,散热面积大的焊件,需进行焊前预热和焊接过程中加热,防止焊偏。
    六、气孔
    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(内部或者表面)所形成的孔穴称为气孔。位于焊缝表面的气孔称为表面气孔,处于焊缝内部的气孔称为内部气孔。气孔的形状有球形、椭圆形、链状和蜂窝状等。气孔的危害是减小焊缝的有效工作截面,使焊缝的机械性能下降,破坏焊缝金属的致密性,易造成泄漏。因此,在重要的焊接结构中是不允许气孔特别是链状和蜂窝状气孔存在的。
    1、产生气孔的原因。焊丝和工件表面的油污、锈、氧化物等没有清除干净;焊丝或者基本金属的化学成分不合格,如含碳量过高;火焰性质不对,采用氧化焰或者碳化焰焊接,操作时火焰保护熔池不良,焊炬摆动过快,过大,焊丝不均匀等;焊接速度过快或者焊接结束时火焰撤离太快。
    2、防止气孔的措施。旱情应将坡口两侧和焊丝表面的油、锈和水分等污物清除干净;焊剂应妥善保存,防止受潮;采用中性焰施焊,填丝要均匀,焊炬摆动时不宜过快过大,加强火焰对熔池的保护;选用合适的焊接速度,在焊接终了或者中途停顿时,火焰要慢慢撤离,以使熔池慢慢冷却,气体充分逸出,减少气孔的产生。
    七、裂纹
    在焊接过程中或者焊后,焊接接头区域因开裂而形成的缝隙称为焊接裂纹。在高温结晶过程中产生的裂纹叫热裂纹。在300℃以下,由于相变或者脆性相析出所引起的裂纹叫冷裂纹。裂纹是危害性最大的缺陷,它除了降低焊接接头的强度及产生泄漏外,还会在裂纹的末端缺口处,产生较大的应力集中,使裂纹扩展,甚至会导致焊缝断裂,结构破坏。所以在焊接接头中是不允许有裂纹存在的。凡是有裂纹的焊件,必须对裂纹处铲除重焊。
    1、产生裂纹的原因。焊件和焊丝中含碳、硫、磷等杂质较高,使焊缝产生严重偏析,导致热裂;焊缝金属在冷却过程中,残余应力的作用;氢在结晶过程中向热影响区扩散,当该处存在着显微缺陷,如空位、空穴等,氢原子就会在这里结合成氢分子,在该处局部区域造成很大压力;材料的淬透性较大时,在冷却过程中,热影响区将产生马氏体组织并引起体积膨胀,产生巨大的组织应力;一般认为扩散氢的存在和浓集、焊接接头形成的淬硬组织和焊接残余应力是产生焊接冷裂纹的三要素。
    2、防止裂纹的措施。严格控制母材和焊丝中的C、S、P的含量,适当提高Mn的含量;选择合适的焊接规范参数和合理的焊接顺序及方向;对刚性大的焊件进行焊前预热和焊后缓冷,重要焊件焊后应立即进行消氢处理;焊前要除净焊件坡口和焊丝表面的油、锈、水等污物;焊剂要烘干,减少氢的来源;控制焊缝断面的形状,宽深比要适当。
    结束语
    焊接缺陷的种类很多,按其在焊缝中的位置,可分为内部缺陷和外部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝的外表面,用肉眼或者低倍放大镜就能看到,如咬边、表面气孔、表面裂纹、烧穿等;内部缺陷位于焊缝内部,需要无损探伤法或者用破坏性试验才能发现,如未焊透、内部气孔、裂纹等。无论缺陷是在内部还是外部,都要尽可能的采取措施去避免,保证焊接质量才是关键。
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