焊接工艺及返修问题分析

陈志海 芦红梅

摘 要：焊接存在于人们生活与生产中的方方方面，不同领域对于焊接要求也不尽相同，特别是对一些高精尖领域对焊接技术的要求不断加强，即使对于普通生产设备而言，焊接质量不达标对于设备的运行稳定性也有着直接的影响。然而，受到焊接材料、焊接工艺、焊接技术水平、外部环境条件等多方面的影响，在焊接过程中会出现焊接咬边、金属飞溅、焊接裂纹、工件变形等多种问题，这些问题的存在直接影响到了设备的稳定性和安全性。

关键词：焊接问题；影响因素；返修工艺

1 引言

焊接是通过加热、加压等方式促使金属体内部原子进行结合从而实现金属与金属连接在一起的技术或工艺。焊接存在于人们生活与生产中的方方方面，如玩具、工艺品、家用电器、生产设备、飞行器等，不同领域对于焊接要求也不尽相同，特别是对一些高精尖领域对焊接技术的要求不断加强，即使对于普通生产设备而言，焊接质量不达标对于设备的运行稳定性也有着直接的影响。

2 焊接质量影响因素

①焊接材料在焊接前须进行清洁，否则会出现焊接不牢、金属飞溅等现象；②焊接电流的确定对于焊接质量至关重要，焊接电流不稳定可能造成工件焊接处出现变形，电流过大又容易出现焊接咬口现象；③焊接时间由焊接电流、工件材质、焊口情况等多种因素等确定，焊接时间若掌握不好容易造成焊接不牢；④焊接外部环境易变化，实际焊接不同于试验焊接，定位偏差、空气变化、工件洁净度等都对焊接质量有着直接或间接影响；⑤焊接顺序不合理，焊条种类的选择不恰当，焊条存储条件不当均会导致焊接质量不达标，如焊接顺序不达标容易造成工件焊接不牢，甚至焊接失败，焊条种类选择不当容易导致飞溅现象出现。

3 焊接常见问题分析及处理措施

3.1 工件变形

在焊接过程中常会看到工件局部变形现象，如焊缝长宽不足，焊波宽窄不齐，焊接处凸凹不平和焊脚不均匀等，这些问题的存在不仅影响到工件的美观，同时也会影响到工件的质量，分析认为导致焊接工件变形的原因主要是：①焊接工件刚性不均一；②工件焊缝调整不均匀，焊接处收缩不均匀；③焊接电流、速度和方向不一致，焊接电流不稳定；④焊接工件放置不平或焊接坡口角度不合理。

预防工件變形科从以下几个方面着手：①尽量选择材质均匀的工件，确保工件刚度均匀，同时布置焊缝要均匀；②确定合理的焊接顺序，如先主后次，先对称后非对称；③确保焊接电流、速度和方向一致；④焊接时应有意识的进行工件翻动，对于易出现焊接变形的工件应采取预防变形处理措施；⑤对不同材质的工件合理选择焊接工艺。

3.2 焊接裂纹

焊接不当出现的裂缝可分为热裂纹和冷裂纹两种。热裂纹是指在高温下产生的裂纹，又称为结晶裂纹，热裂纹主要存在于焊接内部和热影响区范围内，其主要表现形式为纵向和横向两种裂纹；冷裂纹是指焊缝在冷却过程中形成的裂纹，又称为延迟裂纹。理论认为热裂纹产生的原因是冶金和力学因素共同作用的结果，具体是低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层形式存在，其强度较低，在焊接应力作用下形成裂纹；冷裂纹产生的条件是：①工件焊接处能够形成淬硬组织；②存在扩散氢的浓积；③存在焊接拉伸应力。

预防焊接裂纹产生的主要措施有：采用多层多道焊接方式，合理确定焊接顺序和方向；②限制焊接材料中硫、磷含量，改善焊缝组织和品粒；③合理确定焊条种类，实践表明采用碱性焊条可有效控制裂纹的产生；④焊口要清理干净，焊条和焊剂使用前要进行烘干；⑤工件在焊接后及时进行热处理，可有效改善应力和消氢。

以下以DN3400蝶阀焊接为例，讲述其焊接过程中出现的工件变形和裂纹现象。DN3400蝶阀的焊接母材主要为Q235B、WCB、304 不锈钢。与碳钢相比，304不锈钢的电阻率是碳钢的5倍，在同样的焊接电流、电弧电压条件下产生的热输入要多。而其热导率仅为碳钢的1/3，会导致热量传递速度缓慢，热变形增大。此外，304型不锈钢的线膨胀系数比碳钢大40%左右，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加。因此在焊缝凝固过程中，会形成较大的焊接内应力，增大了产生焊接热裂纹和变形的风险。此外，不锈钢及焊料中所含的S、P 等元素除了能与铁形成低熔点共晶产物外，还能与合金元素之间作用形成低熔点化合物，这些共晶产物都会降低抗热裂纹能力。

3.3 金属飞溅

金属飞溅是指在焊接过程中受到电弧作用，部分金属出现电弧融化并飞溅的现象。金属飞溅不仅容易影响到工件的焊接过程，同时还会造成焊条的浪费，对于工件焊接后的质量和美观也有不利的影响。分析认为导致金属飞溅的原因主要有：焊条保存和工件烘干条件不合理；②焊条种类的选择不正确，如碱性焊条易出现金属飞溅。预防金属飞溅主要可从改善焊条和焊接烘干条件和合理选择焊条种类着手。

4 返修管理措施

4.1 建立起比较完善的返修体系

企业建立起一个比较完善的焊接接头返修体系是对焊接缝隙进行返修质量管理的前提工作和重要保证。首先，要建立其控制环节。这个体系对焊接的接头返修工作有很大的影响，对返修的方案制定会有一个比较明确的要求。其次，应该能够根据相关的规定去制定出一些适合单位进行焊接的制度，并且要制定出有关焊接接头返修工作的一些具体的工艺参数。假如对工件的相同部位返修次数太多的话，那么焊接的接头和接头周围的母材都会出现一些问题，这样承压设备在工作时是非常危险的。因此，对同一个焊接接头进行返修的次数不能够超过两次，这是承压设备能够承受的极限。

4.2 制定出返修方案

制定返修的方案是返修工作中的一个比较重要的内容，因为只有制定出比较科学合理的返修方案，在对焊接接头进行返修的时候才能够正确的去进行。在具体的返修方案中应该包括：第一，出现缺陷的原因和避免类似的缺陷出现的一些技术，这样对今后的焊接工作会有一定的帮助；第二，对缺陷进行适当的清除处理，还要对坡口进行一定的处理；第三，对焊接材料和焊接方法的选择；第四，找出具体的返修工艺，并把这些工艺应用到具体的返修工作当中；第五，对焊接接头进行检验之后还要对工件进行检验，这样才能够保证经过返修的焊接接头能够满足工作需要，这样的承压设备才能够更好地工作。

5 结语

总之，焊接是一个复杂的工艺过程，在焊接过程中难免会出现各种问题，这些问题的存在会影响到焊接件在使用过程中的稳定性、可靠性和安全性。因此，作业人员在进行焊接作业前应掌握影响焊接质量的主要因素，并对焊接中容易出现的问题有所了解，同时也应该知道如何采取相应的措施来提高焊接质量。

参考文献：

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[2] 李志丽.压力容器焊接质量控制的具体措施[J].化工管理，2014.

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