冶金焊接中常见缺陷的成因和防止措施.pdf

第31卷第2期 2 0 1 1年6月 黑龙江冶金 Heilongj iang Metallurgy Vo1．3l No．2 June 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153025) 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 Common Flaw and Preventing Measure in the Metallurgy Welding Chert Haiying (XiLin Iron&Steel Group Co．Ltd．，Yichun 153025 China) Abstract：In Metallurgical industry's production activity，the equipment is guaranteed that the enter— prise completes the productive plan task the key aspect，the welding is also guarantees the equipment compactness and the intensity key．This article introduced in emphatically the welding several kind of common flaw reasons and proposed that prevents the measure． KeyWords：The weld；defect prevents；the measure 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，40％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：2010—10—27 作者简介：陈海英(1961一)，1983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。 38 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FeS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10％一15％，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4l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 12kW／h(单流) 1．2kW／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39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—0．3mm)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60~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