金寧　王建紅??

摘要： 結合生產車間在GQ70的制造過程中的具體情況，分析了GQ70輕油罐車低合金高強鋼板埋弧自動焊接接頭產生大量氣孔的原因，提出了控制低合高強金鋼板埋弧自動焊產生氣孔缺陷的措施，有效提高了低合金高強鋼板的焊接質量。

關鍵詞： 低合金高強鋼；埋弧自動焊；氣孔

中圖分類號： TG445

0 前言

GQ70型罐車主要用于裝運汽油、煤油、柴油等化工介質。對于GQ70上下罐板的拼板焊接，主要采用埋弧自動焊接工藝。埋弧自動焊具有焊接速度快、勞動條件好等特點，但若保護條件不好或工藝參數(shù)不合適等因素影響下，容易產生氣孔等缺陷。氣孔缺陷不僅削弱了焊縫的有效工件斷面，同時也會帶來應力集中，顯著降低焊縫金屬的強度和韌度，對動載強度和疲勞強度更為不利。

文中主要針對近期低合金高強鋼板埋弧自動焊過程中產生大量氣孔的原因進行了分析，研究了控制低合金鋼板埋弧自動焊過程中產生氣孔的方法，為有效解決埋弧自動焊過程中氣孔缺陷的問題及提高焊接質量提供了技術借鑒。

1 低合金鋼焊接氣孔產生機理

低合金高強鋼板在焊接時產生的氣孔類型為H2孔，N2孔以及CO氣孔。H2孔及N2孔的產生主要是由于高溫下液態(tài)金屬中含有過飽和氣體，當凝固相變時，氣體的溶解度突然下降而來不及從焊縫中逸出；CO氣孔的產生主要是由于冶金反應時產生了大量的CO，在結晶過程中來不及逸出而殘留在焊縫內部。

2 氣孔產生原因的初步分析

圖1為西安軌道交通裝備有限公司GQ70輕油罐車上下罐板的焊接接頭形式，表1為焊接工藝參數(shù)。

2.1 氣孔的種類

GQ70低合金高強鋼板埋弧自動焊采用圖1所示的焊接接頭形式以及表1中工藝參數(shù)焊接后，出現(xiàn)大量氣孔，主要分為以下兩類。

（1）第一類氣孔：密集型呈蜂窩狀成堆出現(xiàn)，如圖2所示。此類氣孔不均勻分布于各條焊縫表面，初步懷疑是H2氣孔，并且夾有N2氣孔。此類氣孔產生原因主要為：

①焊劑保護不良，有較多的空氣侵入熔池；

②焊絲中含有較多的水分，并且油污過多；

③板材表面與鈍邊銹蝕、油污過多；④焊接參數(shù)調節(jié)不當。

（2）第二類氣孔：斷面形狀如同螺釘狀，表面呈喇叭口形，如圖3所示。此類氣孔出現(xiàn)概率呈現(xiàn)不規(guī)則性，主要表現(xiàn)為氣孔間斷性出現(xiàn)。根據(jù)氣孔形態(tài)及特征，判斷此氣孔為H2氣孔。初步分析產生原因為：

①焊絲水分、油污過多；②板材表面及鈍邊銹蝕、油污過多；③焊接參數(shù)調節(jié)不當。

2.2 解決措施

通過以上對氣孔產生的原因進行初步分析，提出了相應的解決措施：

（1）埋弧焊劑HJ431焊前進行充分烘干，烘干溫度250 ℃，烘干時間1～2 h。

（2）使用表面光潔沒有黑斑的焊絲代替原來的焊絲。

（3）對板材表面距離坡口20 mm范圍內進行除銹處理，鈍邊也需處理。

（4）焊前使用氣割把子對焊縫兩側20 mm范圍的母材進行預熱。

（5）適當調整焊接電流、電壓與焊接速度。

提出如上解決措施并按此執(zhí)行后，氣孔出現(xiàn)情況依然沒有改善。依然呈現(xiàn)大量且無規(guī)則出現(xiàn)氣孔的情況。考慮是否因為其他原因導致大量氣孔異常出現(xiàn)。

3 氣孔產生原因的進一步分析

經過上述分析與采取的相應措施，氣孔大量異常出現(xiàn)的現(xiàn)象依然沒有得到改善，從其他方面進行分析解決：

①是否因為焊接現(xiàn)場坡口角度過大，鈍邊過薄，背面焊劑經過高溫加熱，有害成分更容易滲透至坡口側，導致氣孔增多；②是否因為該批次焊材（焊劑HJ431+焊絲H08MnA）或母材所含Mn，Si含量過少，導致脫氧性變差。

根據(jù)以上分析，分別提出相應的解決措施：

（1）適當將坡口角度變小，較之前多留1～2 mm鈍邊，重新進行焊接；或采用適當焊接參數(shù)，利用懸空焊對此因素進行驗證。

（2）采用不同批次的焊材（焊劑HJ431+焊絲H08MnA）進行驗證，以排除焊材的影響因素。

（3）采用焊劑SJ101+焊絲H08Mn2A（含錳量更高）代替原有焊材，進行現(xiàn)場焊接驗證。

（4）對母材（Q345A與Q345B）的化學成分進行檢測，重點檢測Mn，Si含量。

通過對以上因素逐一排除，發(fā)現(xiàn)該批次母材的含錳量有部分低至0.1%～0.3%，結合以往母材的含錳量0.8%～1.2%，雖然該批次母材化學成分符合國家標準，但過低的含錳量導致脫氧性變差，因此有大量氣孔異常出現(xiàn)。

4 氣孔控制措施

在對低合金高強鋼板焊接氣孔的產生機理及導致氣孔產生的原因進行分析的基礎上，針對埋弧自動焊接工藝特點，可以通過以下途徑減少低合金高強鋼板焊接氣孔的產生。

4.1 提高焊前母材表面處理質量

埋弧自動焊之前，對板材表面距離坡口20 mm范圍內以及鈍邊進行除油、除銹處理，必要情況下，使用氣割把子對焊縫兩側20 mm范圍的母材進行預熱。

4.2 控制母材與焊材的化學成分

建議母材錳含量在0.8%以上（不超過1.7%），或者采用高錳焊絲（H08Mn2A）可有效提高脫氧性。

4.3 焊劑的控制

埋弧焊劑HJ431焊前進行充分烘干，烘干溫度250 ℃，烘干時間1～2 h。焊前確保焊劑墊壓實，板材與焊劑墊之間不會出現(xiàn)間隙。

4.4 工藝參數(shù)的控制

焊接實驗室所做的工藝評定為理想狀態(tài)下，幾乎沒有其他因素的影響。生產車間必須結合具體情況對焊接缺陷進行具體分析，以工藝評定作為參考，適當調節(jié)工藝參數(shù)（電流，電壓，焊速以及坡口大小，鈍邊等）盡量減少焊縫出現(xiàn)缺陷的概率。

5 結論

主要從GQ70上下罐板埋弧自動焊入手，分析了低合金高強鋼板埋弧自動焊過程中氣孔產生的機理及導致氣孔產生的原因，并從母材、焊材以及焊接工藝參數(shù)等角度提出了控制氣孔產生的措施，有效改善了焊縫表面出現(xiàn)氣孔的情況，提高了產品的焊接質量。

參考文獻

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