锅炉焊接缺陷的成因及对策

颜曙光

摘要：锅炉焊接缺陷问题较多，本文主要论述锅炉焊接问题中的未焊透、未熔合、气孔、裂纹四个问题。在分析其问题的成因上，探讨了问题的预防对策,为保障锅炉安全运行提供参考。

关键词：锅炉 焊接 成因 对策

0 引言

焊接质量直接影响着锅炉结构的使用性能与安全性，锅炉的焊接质量不好，就可能发生泄漏甚至发生爆炸事故，给人民的生命和财产造成重大损失，因此，探讨锅炉焊接缺陷的成因，提高锅炉的焊接质量，对保证锅炉的的安全运行有着极为重要的意义。

1 未焊透的成因及预防对策

1.1 未焊透的成因分析 产生未焊透缺陷的主要原因有以下几方面：①膜式水冷壁管在工地进行管子对接安装，由于间隙窄，障碍操作，极容易产生未焊透。②组对间隙不一致，在工地进行片与片组装时，就要同时组对多个焊口，然而使组对间隙相同非常困难。另外，多个焊口不可能同时焊接，当焊完一部分焊口，其余尚未焊的焊口间隙就会缩小，甚至为零。这些焊口在施焊中很容易出现未焊透缺陷。③焊接时受两侧管的障碍以及强力组对出现错口造成未焊透等。

1.2 未焊透的预防对策 防止产生未焊透的措施为:控制接头坡口尺寸，如单面焊双面成形的接头，其装配间隙应为焊条直径、钝边应为焊条直径的一半左右;要仔细清根;焊接时应选择合适的焊接速度和焊接电流;用短弧焊等。从最困难的部位起弧，在障碍最小的地方收弧封口，以免焊接时影响操作和焊工视线，降低焊接接头质量;避免焊接接头温度过低，最好采用两人对焊的方式进行焊接;在有障碍的部位，很难作到喷嘴、焊丝与焊件保持规定的夹角，可根据实际情况进行调整，待困难位置过后，即恢复正常角度的焊接。比如对于膜式水冷壁:①组对前应认真校验焊口平齐情况，对于较轻微的变形可采用火焰矫正或机械方法矫形后再组对;变形太大的，整体矫形困难大的可先将鳍片间的连结焊缝割开，其割缝长度根据变形程度及应力大小而定，一般不超过1500mm，然后再单根管矫形。待整片水冷壁组焊完后，再将割开的鳍片焊缝采用分段退焊法重新焊好。②严格控制多个焊口组对的最小间隙和最大间隙，使其中最小组对间隙能满足焊接质量要求;最大组对间隙不超过5mm。施焊时，采取先焊间隙较小的焊口，后焊间隙大的焊口。这样既能避免产生未焊透，还有助于减少焊接应力和变形，同时可减少焊口浪费。③当焊至鳍片部位时，因此处受管间距限制，最好使用端部修磨较尖锐的钨极施焊，增大焊枪可达性，并且应适当降低焊速，增加电弧在此处的停留时间，待熔池尺寸与其它部位相等，熔融金属成“渗人”状态时再前移。④对于每片最后焊的焊口间隙过小而不易保证焊接质量时，可使用端部修磨较尖锐的钨极施焊，以使电弧集中，易于焊缝根部熔透。

2 未熔合的成因及预防措施

2.1 未熔合的成因分析 焊接时电流过小或焊速太快，因热量不够，使母材坡口或先焊的焊缝金属未得到充分熔化;选用的电流过大，使后半根焊条发红而造成熔化太快，在母材边缘还没有达到溶化时焊条的熔化金属已覆盖上去;焊件散热速度太快，或起焊处温度低，使母材的开始端未熔化，产生未熔合;焊条、焊丝或焊炬火焰偏于坡口一侧，或因焊条偏心使电弧偏于一侧，使母材或前一次焊缝金属未得到充分熔化就被填充金属覆盖而造成;当母材坡口或前一层焊缝金属表面有锈或脏物，焊接时由于温度不够，未能将其熔化而盖上填充金属，也会形成边缘及层间未熔合。在电站锅炉受热面管安装中，由于同一条焊缝焊接过程中出现停弧，造成了“冷接头”特别是大直径管“冷接头”次数更多，也是造成层间未熔合的原因。

2.2 未熔合的预防对策 焊条和焊炬的角度要合理，运条摆动应适当，要注意观察坡口两侧熔化情况;选用稍大的焊接电流和火焰能率，焊速不宜过快，使能量增加足以熔化母材或前一层焊缝金属;焊接过程中发现焊条偏心，应及时调整角度，使电弧处于正确方向;仔细清理坡口和焊缝上的脏物;采用氢弧焊打底的根层焊缝检查后，应及时进行次层焊缝的焊接;为了避免出现“冷接头”，应计划好焊丝长度，尽量不要在焊接过程中更换焊丝。为了避免焊丝抖动，握丝处距焊丝末端不宜过长，建议采用不停弧“热接头”方法。这种方法是当需要变更握丝位置而出现接头时，先将焊丝末端和熔池相接触，同时将电弧稍作后移，或引向坡口一边，待熔池凝固与焊丝末端粘在一起的刹那何，迅速变换握丝位置，完成这一动作后，将电弧立即恢复原位，继续焊接。采用“热接头”法，既能保证焊接质量，又能提高工效。

3 气孔的成因及预防对策

3.1 气孔成因分析 气孔产生的因素是多方面的。当施工现场焊前准备工作相当充分合格，已严格做到:①严格遵守焊接参数并保持稳定;②电流的极性及其种类影响不大;③焊件坡口符合要求且清理干净，使用的低氢型焊条严格烘培，并放在保温筒内，随用随取;④焊工质量意识强;⑤具有严密的防风防雨措施;⑥X射线检验结果气孔也非氢弧焊所致时，气孔的产生往往是由于引弧和收弧不当引起的。

3.2 气孔预防对策 控制措施主要有：①仔细清理坡口表面内外两侧15~20mm范围内及焊丝表面的油、锈、漆等污物，直到全部露出金属光泽。氩弧焊时，再用丙酮擦拭之；②焊条严格按规定烘干，保温后放于焊条专用保温筒，随用随取；③穿堂风较大时，不宜焊接；④适当增大引弧电流，使母材热输入增大，熔池冷却速度减慢；⑤引弧时，沿接头稍远处起弧，而后拉回接头处，使气体逸出时间变长；⑥氩弧焊时，一旦由于某种原因出现蜂窝状气孔时，需立即停焊，并用砂轮机打磨。禁止用电弧重熔的方法消除气孔。因为出现蜂窝状气孔，往往是由于氩气因某种原因如送气系统出现暂时故障）保护失灵，此时气孔表面均为氧化膜，采用电弧重熔不但使焊缝变脆，而且也不能消除气孔；⑦氩弧焊焊接规格较大的管道时，要注意所使用的水冷焊矩是否可靠，因水冷焊矩出现故障易出现气孔；⑧采用高纯度（大于99.99%）的氩气，流量要适中，喷嘴内壁必须清洁。

4 裂纹的成因及预防对策

4.1 裂纹的成因分析 焊接裂纹可能在焊接过程中产生，也可能在焊后甚至在放置一定时间以后产生。焊接裂纹形成的主要原因有以下几种:①母材金属的碳含量或硫磷含量过高时，其焊接性变差，容易产生裂纹。②焊条、焊剂等焊接材料中的合金元素和硫磷含量越高时，产生裂纹的倾向也就越大。③低温或有风的情况下焊接，使焊缝冷却速度过快也容易产生裂纹。④焊接厚板因其结构的刚性大也容易产生裂纹。

4.2 裂纹防治对策 裂纹是焊接结构最危险的的也是不允许出现的缺陷，可以从以下方面控制其出现：①点固焊缝要够厚够长；②不得强力组配；③不要用力敲打焊缝；④异种钢焊接时要根据两种材质的物理性能、化学性能和焊接性来确定其焊接工艺。例如：热强钢和不锈钢焊接时，由于两者热膨胀系数不同，电弧在散热快的一侧停留的时间要适当长一些；⑤焊接合金钢时尽量采用有引弧装置的设备进行焊接，一方面减少淬硬，另一方面也可以减少夹钨出现的可能性。

参考文献：

[1]JB/T4420.锅炉焊接工艺评定[S].1989.

[2]杨再东，叶喜忠.锅炉焊接的质量控制[J].焊接.2003.(2).

[3]杨松.锅炉压力容器焊接技术培训教材[M].北京：机械工业出版社.2005.

[4]李秀峰，白鹤峰.锅炉制造企业的焊接管理工作[J].焊接技术.2006.(4).