常见焊接缺陷危害分析及防治措施

2012-12-28王贺龙

中国新技术新产品 2012年21期

王贺龙

(吉林铁道职业技术学院汽车工程系，吉林吉林 132002)

1 焊接缺陷的类型

所谓的焊接缺陷即在焊接过程中，在焊接接头中产生的金属的不连续、不致密或连接不良的现象。焊接缺陷的分类方法有很多种，下面分别根据焊接缺陷的位置和产生的原因对其进行了分类：

根据焊接缺陷的位置可以把其分为内部缺陷和外部缺陷两种。外部缺陷是指位于焊缝金属外表面的，用肉眼或者低倍放大镜就能观察到的缺陷。这类缺陷包括咬边、焊瘤、下塌、弧坑、表面气孔、表面裂纹及表面夹杂物等。内部缺陷是指位于焊缝内部，必须通过无损检测技术才能检测到的缺陷。属于这类的缺陷有内部夹杂物、未焊透、未融合、内部气孔，内部裂纹等。

按照缺陷产生的原因可将其分为两类。其一，焊接工艺设计不合理产生的缺陷。属于这类的典型缺陷有咬边、焊瘤、未融合未焊透、烧穿、未焊满电弧擦伤、焊接尺寸不合适、成形不良等；其二，焊接冶金引起的缺陷。焊接冶金引起的缺陷很多，生产过程中常见的有裂纹、气孔、夹杂物。

2 常见焊接缺陷的危害及控制措施

焊接缺陷是焊接产品潜在的隐患，对焊接结构的静载强度、应力腐蚀、疲劳强度、脆性断裂等性能带来很大威胁，因此必须认清常见焊接缺陷对焊接产品的危害及防止措施。

2.1 气孔

在焊接过程中，熔池金属中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴称为气孔。气孔的形状有球形气孔、虫状气孔、条形气孔、针状气孔等。气孔对焊缝主要有三方面的危害：①影响焊缝的紧密性；②降低焊缝有效面积，降低焊缝承载能力；③长生应力集中区，降低焊缝强度和韧性。为了减少焊缝中气孔的数量，焊接生产过程中可以在焊前准备及焊接工艺两方面对其加以控制措施：①焊前准备方面。焊前应尽量清除焊件坡口面及两侧水分、油污及防腐底漆，若使用焊条电弧焊时，如焊条药皮变潮、变质、剥落、焊芯生锈等都会产生气孔，所以焊前烘干焊条是十分必要的。一般来说，酸性焊条在焊接过程产生气体较少，所以，其抗气孔性较好；②焊接工艺方面。焊条电弧焊时，若焊接电流过大，焊条发红，药皮会提前分解，从而失去其机械保护，改善焊接冶金性能等作用；焊接速度不能过快；碱性焊条要短弧焊接，防止有害气体侵入；焊接复杂工件时要注意磁偏吹，因为磁偏吹会破坏保护，产生气孔；必要时焊前要预热，因为预热可以减慢熔池的冷却速度，有利于气体的逸出，减少气孔数量。此外，焊接时避免风吹雨打等均能防止气孔的产生，焊接重要焊件时，为减少气孔倾向，可采用直流反接。

2.2 裂纹

在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成的新界面而产生的缝隙。按照产生的条件可将其分为焊接热裂纹、焊接冷裂纹、再热裂纹及层状撕裂。裂纹是焊缝缺陷中危害最严重的。这是因为裂纹两端的缺口效应会造成严重的应力集中，这种集中的应力很容易扩展而形成宏观开裂或整体断裂。因此，在焊接生产中，裂纹一般是不允许存在的。具体控制措施如下：①减小焊接拉应力。可以通过选择合理的装焊顺序，选择合理焊接参数，预热等方法来减小焊接应力；②严格控制焊接热输入量。控制焊接热处输入是焊接过程中必须注意的环节,这是因为通过控制热输入可以确保焊接接接头的力学性能同时还对防止焊接热裂纹起一定的作用；③焊缝金属化学成分的控制。这可以通过控制母材金属及焊条或焊接的化学成分来实现。

2.3 咬边

焊接过程中沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。咬边减少了母材金属的有效面积，减弱了焊接接头的力学性能，同时在咬边处容易出现应力集中现象，承载后咬边处易出现裂纹。所以焊接过程中要可以通过选择正确的焊接电流、电压及合适的焊接速度来减少咬边缺陷的数量，也可以通过正确的调整运条角度和电弧角度等方法来实现。

2.4 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即为焊瘤。焊瘤对焊缝质量的影响是显而易见的即焊瘤会影响焊缝表面的美观，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中。对于筒装或管类的焊接产品，筒内或管道内部的焊瘤会减小其内部的有效面积。为了防止焊瘤的产生，可以通过正确选择焊接工艺参数，灵活调节焊条角度，选择正确的运条方法及运条角度，选择合适的焊接设备，尽量选择平焊位置等措施来实现。

2.5 夹杂物

焊缝中的夹杂物是指焊接冶金反应产生的、焊后残留在焊缝金属中的微粒非金属杂质。常见的夹杂物有氧化物、硫化物及氮化物等。其危害性与其分布状态有关，均匀细小的夹杂物对焊缝塑性和韧性影响不大，反而会提高焊缝的强度。但当微粒较大时则会严重影响焊缝的力学性能，所以必须采取措施来减少大颗粒夹杂物的产生。防止夹杂物的主要方法是控制其来源，这就要求从冶金方面加以控制，选择合适的焊条、焊剂，这样能够保证熔池脱氧彻底。此外还要严格控制母材、焊丝及焊条药皮原材料中的杂质，从而减少夹杂物的来源。此外，也可通过选用合理的线能量，保证熔池有必要的存在时间；焊条进行适当摆动，使夹杂物浮出等工艺方面的措施来减少焊缝中的夹杂物。