柴志亮

摘 要：當(dāng)今加工制造業(yè)中，焊接起著尤為重要的作用，隨著時(shí)代的進(jìn)步，出現(xiàn)了各種高新的工藝和先進(jìn)的加工技術(shù)，那么對(duì)焊接工藝也提出了更新更高的要求。本文介紹了焊接過程中常見的一些焊接缺陷與原因，并在此基礎(chǔ)上提出預(yù)防改善措施，以此來提高焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：焊接；焊接缺陷；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）05-0110-02

在當(dāng)今工業(yè)制造中，焊接技術(shù)已大量用于各個(gè)領(lǐng)域，航天火箭、飛機(jī)和游輪、汽車及壓力容器，盛放化學(xué)藥劑的容器、機(jī)械制造等。在這些領(lǐng)域中，單就船舶制造業(yè)來說，制造加工總工時(shí)的30～40%是由焊接來完成的，因此我們可以看出，在加工制造業(yè)中焊接加工工藝也是尤為重要的一種存在。那么作為當(dāng)今加工制造業(yè)中重要的一環(huán)，我們就尤其不能忽視在焊接過程中焊件所產(chǎn)生的一些焊接缺陷，本文將從以下這幾個(gè)方面來分析其形成原因，以及探討對(duì)其焊接缺陷的預(yù)防和改善措施。

1 常見焊接缺陷

1.1 焊接裂紋

焊接裂紋是指焊接接頭中局部的金屬在焊接應(yīng)力作用下，遭到破壞而產(chǎn)生的裂紋。按產(chǎn)生時(shí)的溫度不同可以分為冷裂紋和熱裂紋兩種。裂紋是焊接結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)的缺陷，不僅會(huì)使產(chǎn)品報(bào)廢，而且還可能引起嚴(yán)重的事故。尤其是焊接接頭，比如鍋爐容器、壓力容器等，一些特大、非常嚴(yán)重的事故都有可能是有一條裂紋引起的，擴(kuò)展性是裂紋比較常見的一個(gè)特征，裂紋還有一個(gè)特點(diǎn)，就是“生長(zhǎng)性”在一定的條件下它會(huì)不停的生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致斷裂。

1.2 焊接氣孔

焊接氣孔是由于焊接熔池金屬在冷卻凝固時(shí)產(chǎn)生或析出的氣體來不及逸出熔池表面而殘留下來所形成的空穴。焊接氣孔通常有三種情況：氫氣孔、氦氣孔和一氧化碳?xì)饪?。焊縫的有效截面積、機(jī)械性能和致密性，都有可能因?yàn)闅饪椎拇嬖诙档突驕p少，一些針孔形的圓柱形氣孔對(duì)焊件的危害特別大，它們一般直徑和深度都不大，但是危害性卻是極其大的，一些泄漏往往都是由它們引起的。

1.3 焊接夾渣

焊接夾渣是焊接后殘留在焊縫中的熔渣。夾渣的存在可能會(huì)導(dǎo)致焊縫的強(qiáng)度有所降低，對(duì)其機(jī)械性能可能也會(huì)有所降低，對(duì)一些需要承受載荷的小截面，往往可能導(dǎo)致其斷裂。因?yàn)槠錅p少了焊縫的有效截面積，使得斷裂更容易發(fā)生。

1.4 焊接未焊透

焊接未焊透是指在焊接時(shí)焊件與所溶金屬之間局部未熔合的現(xiàn)象。焊接未焊透可能會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的力學(xué)性能有所降低，同時(shí)焊件的有效截面也可能被未焊透所減小，在焊接未焊透的部位可能有缺口以及一些尾部的尖端的存在，那么應(yīng)力集中的可能性就大大增加了，所以在承載后，也是經(jīng)常會(huì)引起焊件斷裂的主要誘因。

1.5 焊接咬邊

在焊接過程當(dāng)中焊縫金屬與基體金屬交界處，沿著焊縫的邊緣上（即焊趾的母材部位）所形成的凹陷稱之為咬邊。焊接咬邊可以出現(xiàn)在焊縫的一側(cè)，也可以兩側(cè)都有?？梢允情g斷的，也可以是連續(xù)的。咬邊同樣也是減小了焊接的有效截面，比起其他焊接缺陷來說，它更直接，可以說是直接的降低了焊接接頭處的強(qiáng)度，此外，在咬邊外應(yīng)力集中的現(xiàn)象也常有發(fā)生，所以它往往是裂紋產(chǎn)生的原因，一旦承載后同樣也是斷裂產(chǎn)生的原因。

1.6 焊接燒穿

在焊接過程中，金屬溶液自焊縫背面流出，形成了焊接穿孔。焊接穿孔可能發(fā)生一處，也可能發(fā)生在多處。在薄板焊接操作過程中很容易發(fā)生焊接燒穿。焊接穿孔直接導(dǎo)致焊接有效截面的減少，焊接部位強(qiáng)度降低，也可能引發(fā)斷裂等情況。

2 產(chǎn)生原因

2.1 焊接裂紋

冷裂紋產(chǎn)生的原因有以下幾種：在焊接熱循環(huán)作用下，形成淬硬組織。鋼原有的硬化趨勢(shì)主要取決于化學(xué)成分、鋼板厚度、焊接工藝和冷卻條件。鋼的硬化傾向越強(qiáng)，就越容易產(chǎn)生冷裂紋。氫的過度擴(kuò)散是造成強(qiáng)度比較高的鋼焊接裂紋的主要原因之一，具有延遲特性。強(qiáng)度越高的鋼焊接接頭的氫含量越高，裂紋越敏感。焊接接頭存在較大的結(jié)合應(yīng)力：較高強(qiáng)度的鋼焊接時(shí)產(chǎn)生延遲裂紋的趨勢(shì)不僅取決于鋼的硬化趨勢(shì)和氫的作用，而且還取決于焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)。焊接過程中存在的主要應(yīng)力包括：不均勻加熱和冷卻時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力、金屬相變時(shí)組織應(yīng)力的改變和結(jié)構(gòu)的自結(jié)合條件；焊接過程（工藝）的影響：如果導(dǎo)線能量過大，靠近接縫區(qū)域的晶粒尺寸可能較大，可能降低接頭的抗裂性。低的線性能量也會(huì)使熱影響區(qū)變硬，不利于氫氣的溢出，導(dǎo)致冷裂紋產(chǎn)生的可能增加。焊接前后熱處理溫度不適宜，多層焊接的焊接深度不適宜。

熱裂紋產(chǎn)生的原因有以下幾種：焊接池中熔點(diǎn)低，主要受硫、磷的影響。在鋼中它們?nèi)菀自诔蔀槿埸c(diǎn)比較低的晶體。它們是脆性和堅(jiān)硬的組織，在壓力下容易造成晶體裂紋。這些雜質(zhì)的來源可能出自于材料本身，焊接材料也可能出現(xiàn)，甚至于焊接接頭的表面也有可能出現(xiàn)；熱裂紋形成的另一個(gè)重要因素就是凝固的結(jié)晶組織。晶體組織越厚，柱狀晶體的趨向性越明顯，則晶體裂紋發(fā)生的可能性就越大。換句話說，焊接接線能量越大，產(chǎn)生熱裂紋的可能性就越大；機(jī)械性能方面的因素對(duì)熱裂紋的影響：焊接部件的剛度大，以及工藝因素不合理，裝配過程不恰當(dāng)，焊接缺陷多等更有可能致使應(yīng)力在焊縫處集中，增加了它的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致在材料結(jié)晶時(shí)熱裂紋的產(chǎn)生。

2.2 焊接氣孔

我們?cè)谄綍r(shí)使用的時(shí)候，焊條不注意保養(yǎng)使其受潮，或者即使受潮了再操作前也未按要求烘干，同樣的，不注意保養(yǎng)焊條，使得焊條外的藥皮產(chǎn)生開裂，脫落甚至變質(zhì)；使用時(shí)沒有選擇正確的焊條，用了焊芯含碳量過高的焊條；由于一些原因?qū)е滤幤さ拿撗跄芰Ρ容^差；操作時(shí)沒有清理干凈焊件表面，使得其表面或坡口處有水油和鐵銹等污垢存在，這些污物在電焊時(shí)的高溫作用下，會(huì)分解出來一些化學(xué)元素，比如一氧化碳和水蒸氣等，我們常見的一氧化碳?xì)饪缀蜌錃饪拙褪沁@些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入焊接熔池后所造成的；焊接時(shí)，操作上的一些原因可能會(huì)導(dǎo)致熔池存在的時(shí)間不夠長(zhǎng)，比如焊的太快，或者是選用的電流比較小等等，這些原因使得本要從焊件表面溢出的氣體來不及溢出從而形成了氣孔；操作時(shí)由于沒有控制好焊條頭部與焊件之間的距離，使得電弧的長(zhǎng)度太長(zhǎng)，藥皮形成的氣體已經(jīng)對(duì)熔池起不到保護(hù)作用，導(dǎo)致空氣進(jìn)入熔池，形成氣孔；焊接操作時(shí)使用的電流過大，使得焊條溫度過高，導(dǎo)致藥皮的脫落，從而失去了保護(hù)氣體；還有一些比如焊接場(chǎng)地過于通風(fēng)，使得焊接時(shí)電弧吹偏，基本功不扎實(shí)導(dǎo)致操作時(shí)操作不穩(wěn)等。

2.3 焊接夾渣

在焊接過程中，如果沒有及時(shí)清理工作臺(tái)，或者工件表面，那么一些雜志或鐵銹可能進(jìn)入焊層之中，特別是一些焊渣沒有清理干凈，就更容易形成夾渣；另外焊條受潮后，藥皮不像正常使用時(shí)緩慢熔化，而是可能整塊整塊的脫落掉入熔池金屬中，但是又來不及及時(shí)浮出熔池表面，從而形成了夾渣；焊接電流過小也可能導(dǎo)致夾渣，因?yàn)殡娏餍?huì)使得熔池表面熱量不足，使得表面流動(dòng)性差，而這時(shí)金屬自身固化速度又快，一些雜質(zhì)還來不及浮出表面，所以就形成了夾渣；還有一些比如操作手法不熟練，角度速度不合適，弧長(zhǎng)忽高忽低，坡口開口不合適等等這些問題都會(huì)導(dǎo)致夾渣。

2.4 焊接未焊透

焊接未焊透產(chǎn)生的原因主要是焊接速度過快，熔池還未完全成型，焊接電流太小，在焊接時(shí)熔池金屬不能穿透工件，同樣的坡口開的太小也容易產(chǎn)生這樣的問題，另外焊條直徑選擇過大，使得熔化的金屬材料送不到更深處，也會(huì)產(chǎn)生未焊透。當(dāng)然，操作手法不當(dāng)也很容易會(huì)產(chǎn)生未焊透。

2.5 焊接咬邊

焊接咬邊的產(chǎn)生原因主要是這幾點(diǎn)：焊接工藝參數(shù)不合適，操作手法不熟練等。操作時(shí)電流過大，弧長(zhǎng)沒有控制好長(zhǎng)度，操作時(shí)的焊條與工件的夾角也不正確，操作速度過快，導(dǎo)致金屬?zèng)]能完全填滿金屬熔池。

2.6 焊接燒穿

焊接燒穿產(chǎn)生的原因主要是電流過大，導(dǎo)致溫度過高，燒穿工件；操作時(shí)速度太慢，停留在工件上時(shí)間太長(zhǎng)，高溫熔化焊件導(dǎo)致燒穿；坡口開口不理想，間隙過大也可能導(dǎo)致燒穿。

3 預(yù)防及改善措施

3.1 焊接裂紋

焊接裂紋不管是冷裂紋還是熱裂紋，大致上都可以從焊接材料、焊接工藝和焊接后的機(jī)械性能這三個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防和改善。焊接材料方面，我們可以在焊接前選擇一種合適此次操作的材料，比如說有著比較相近的化學(xué)成分，或是比較相近的合金成分等。而焊接工藝方面我們可以選擇合適的焊接參數(shù)，比如焊接電流的合理選擇，焊接速度的合理控制，另外在裝配時(shí)也盡量不要用力過猛，防止硬性組裝。在機(jī)械性能方面主要就是做到焊接前要充分預(yù)熱，焊接后要熱處理，一般我們采用退火的方法，可以使焊件緩慢冷卻，從而改善焊件材料的脆性和硬度。

3.2 焊接氣孔

首先我們一定要平時(shí)注意對(duì)焊條的保養(yǎng)，特別是防潮方面，一定要重視，在使用前一定要進(jìn)行烘干，如果不是及時(shí)使用的還需要進(jìn)行保溫，在焊條的選擇方面也要選擇合適此次操作的焊條，另外焊接過程中隨時(shí)注意清理焊件表面的污垢、鐵銹和水等，包括坡口處也同樣需要清理其表面的污垢，電流選擇也必須合適，太小或太大都會(huì)引起氣孔，運(yùn)條速度要合理，電弧的長(zhǎng)度要保持，這樣才能避免氣孔的出現(xiàn)。

3.3 焊接夾渣

預(yù)防夾渣我個(gè)人認(rèn)為清理工作臺(tái)和工件是比較重要的一項(xiàng)，平時(shí)在焊接時(shí)各種雜質(zhì)可能殘留在工作臺(tái)和工件表面，再加上焊接過程中也不注意清理，很容易把這些雜質(zhì)帶入焊件焊縫中，形成夾渣。另外對(duì)焊條良好的防潮措施也能有效的避免夾渣。焊接電流不能太小，這樣會(huì)因?yàn)闊崃坎蛔阌绊懞讣砻媪鲃?dòng)性，容易形成夾渣。此外，熟練的運(yùn)條手法也很重要，尤其對(duì)焊條角度的控制，電弧弧長(zhǎng)的控制也能有效的避免夾渣的出現(xiàn)。

3.4 焊接未焊透

首先要控制好焊接速度，太快就會(huì)導(dǎo)致熔池金屬未成形，其次就是焊接電流，電流一定要合適，太小的話會(huì)導(dǎo)致熱量不足，尤其對(duì)比較厚的工件來說就容易形成未焊透。另外，坡口開的也要合理，太小的坡口使得液態(tài)金屬很難達(dá)到根部，同理，焊條的直徑也需要合理的選擇，太大也可能會(huì)使液態(tài)金屬達(dá)不到根部，從而形成未焊透。當(dāng)然，運(yùn)條手法也很重要，特別要注意的是角度，選擇合理的夾角也能最大程度上避免未焊透的產(chǎn)生。

3.5 焊接咬邊

焊接咬邊的預(yù)防主要還是在與操作手法上，需要注意電弧的弧長(zhǎng)控制在一個(gè)合理的長(zhǎng)度，選擇合理的焊條與工件表面的夾角，操作時(shí)控制速度，一定要在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，不能太快，另外焊接的工藝參數(shù)也是很重要的一項(xiàng)，在焊接前一定要選擇一個(gè)合理的工藝參數(shù)，比如電流的大小，電流過大也很容易造成咬邊的發(fā)生。

3.6 焊接燒穿

預(yù)防焊接燒穿我們可以控制焊接電流的大小，不能讓它過大，需要把它控制在一個(gè)合理的范圍，同樣的，焊接速度也需要控制好，焊接的速度也不能太慢，這樣就能有效的減少焊件表面的溫度，從而預(yù)防焊接燒穿的發(fā)生。另外，焊接坡口開口時(shí)也要注意控制大小，坡口之間的間隙也需要控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，不能太大，這也是預(yù)防焊接燒穿的重要方法之一。

4 結(jié)語

綜上所述，在平時(shí)的焊接操作過程中，我們會(huì)遇到許多的焊接缺陷，本文分析的還只是冰山一角，但我們可以從預(yù)防與改善措施中看出，不管是哪一種焊接缺陷，無非都主要集中在這幾點(diǎn)上：焊接電流、焊接速度、焊接角度、電弧長(zhǎng)度、焊接工藝參數(shù)、坡口大小及位置等。當(dāng)然最重要的還是操作時(shí)的運(yùn)條手法以及工作態(tài)度，當(dāng)我們把這些問題都銘記于心，在操作前認(rèn)真仔細(xì)的先考慮到可能會(huì)遇到的問題，在加上平時(shí)刻苦的鍛煉，加強(qiáng)自身的業(yè)務(wù)水平，那么我相信，不管是本文中提及的還是未提及的一些焊接缺陷，你都能迎刃而解，完成一個(gè)優(yōu)質(zhì)的焊接工程。

參考文獻(xiàn)

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