金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探讨

孟玲丽

（吉林省安全生产教育中心，吉林 长春 130000）

根据相关资料和实践经验可知，金属材料焊接成型中的主要缺陷类型多样。本文主要从金属材料焊接成型中的常见的热裂缝与冷裂缝、凹陷与焊瘤、气孔与夹渣这三个方面的缺陷为例，在简要分析其成因的基础上，针对每种类型焊接缺陷的控制进行了措施探讨[1]。

1 金属材料焊接成型中的主要缺陷及其成因

1.1 热裂缝与冷裂缝

金属材料焊接成型中最常见的缺陷就是裂缝（主要包括热裂缝与冷裂缝两种类型）。其中，热裂缝是由焊接过程中熔成的液体金属材料凝结而成，主要形成于焊缝中心。金属材料焊接的主要工艺就是熔焊、压焊和钎焊，无论是哪一项工艺流程都会产生热量，这些热量很容易导致焊接过程中除金属和焊条以外的其他低熔点杂质更快的产生融化、凝固反应，从而埋下焊接裂缝隐患[2]。当这些杂质的凝固物受到外力腐蚀、磨损后，便产生了热裂缝。冷裂缝则是因金属材料焊接工艺操作不当和焊接母体材料问题而产生的，主要形成于金属材料焊接交界的熔合点。一方面，当所焊接的金属材料本身承受力较弱，无法承受焊接压力时，出现冷裂缝的概率也较高；另一方面，焊接过程中，金属材料的熔化会导致氢气产生，当氢气含量达到一定指标时，材料内部便会发生变化，从而产生裂缝。

1.2 凹陷与焊瘤

金属材料焊接成型中的凹陷与焊瘤缺陷也十分常见。凹陷主要产生于焊缝表面、焊接背面和母材部分，焊瘤主要产生于焊缝根部和母材之上，这类缺陷的产生与焊接工艺的成熟与否有着直接的关系。

其中，凹陷的成因大体如下：①焊接成型时没有及时进行焊条的短暂停留处理；②焊接过程中没有对不慎熔化的母材进行充分的熔敷金属补充；③焊接过程中，母材与焊条的焊接角度不对，导致电弧过长、焊接摆动不合理；④同一起位置重复焊接；等等。焊瘤的成因主要有：①焊接前未确保焊条质量，导致偏芯焊条被使用；②焊接过程中对熔化的液态金属控制不当，导致其从焊缝溢出（根部）或就到母材上，并产生凝固现象；③焊接姿势不规范，焊条熔化速度快；等等。

1.3 气孔与夹渣

在金属材料焊接中，经常出现焊缝中残留焊接所产生的气体和熔渣的现象，即气孔和夹渣缺陷。

从成因上来看，焊接母材或金属材料的未做好清洁（如材料表面的油污和锈迹等）、焊条不够干燥或焊剂未烘干，都将增加焊接过程中所产生的气体，进而增加气孔量。此外，由于金属材料焊接熔池冷却速度大，当焊接线能量过小时，焊接所产生的气体不易从焊缝溢出，因此也容易产生气孔。金属材料焊接中所采用的金属材料主要为钨、铜等，钨极惰性气体保护焊时，由于电源极性不当，电流密度大，便容易因钨极熔化脱落而产生金属颗粒，即夹渣。同时，通过手工进行金属材料焊接时，焊条摆动不良，也可能导致熔渣无法上浮而残留在焊缝之中[3]。焊接前清渣不彻底或焊材选用不当也是金属材料焊接成型中产生夹渣缺陷的原因。

2 金属材料焊接成型中主要缺陷的控制措施

2.1 热、冷裂缝的控制

金属材料焊接成型中热裂缝与冷裂缝缺陷的控制可以采取以下措施。

对于金属材料焊接成型中的热裂缝缺陷，首先，在焊接开始前，要对所焊接的金属材料本身承受力和焊接环境进行基本的判断，并严格按照施工要求选择焊接材料。其次，要严格控制金属材料焊接的工艺技术标准，使焊接工作能够按照相关规范进行，防止因工艺流程缺失而产生焊接裂缝。另外，要做好焊接缺陷的提前应对准备工作，并根据实际情况进行焊接环境的最大优化，严格管控各种焊接参数，避免焊接过程中杂质的产生，从整体上提高焊接的质量。对于金属材料焊接成型中的冷裂缝缺陷，要从焊接技术和工艺的角度出发，选用低氢含量的焊条，以从源头上减少焊接过程中所产生的氢气量。其次，要选择高质量的材料，并根据焊接母材的承受能力控制焊接工艺，以平衡母材承受力与焊接压力的平衡。最后，要对焊接环境的空气湿度进行控制，创造一个良好的焊接冷却环境，并做好材料的清洁、防腐、保存工作，避免外力作用对焊接成果的破坏。

2.2 凹陷与焊瘤的控制

金属材料焊接成型中凹陷的控制可以通过焊接位置（水平）的调整、有电流衰减系统焊机的选用来实现，此外也要进行焊接规范和技术的跟进，如在焊接成型时对焊条进行短暂的停留处理、焊接过程中对不慎熔化的母材进行充分的熔敷金属补充等。此外，在用焊角焊缝时，以交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边产生的凹陷。焊瘤的控制可以采用控制焊条质量（选用无偏芯焊条）、严格关注液态金属流向，防止其从焊缝溢出、规范焊接姿势等措施。

2.3 气孔与夹渣的控制

控制金属材料焊接成型中的气孔和夹渣缺陷可以采取如下措施：①清除焊丝条、工作坡口及其附近表面的油污、铁锈等杂质；②采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干；③采用直流反接并用短电弧施焊；④焊前预热，减缓冷却速度；⑤保证接口的洁净，控制焊接速度。需要注意的是，在实际的金属材料焊接作业中，气孔与夹渣缺陷的类型往往要更加复杂多样，因此，具体的气孔与夹渣控制措施要以实际工艺要求、施工环境和技术规范为基础，进行适当的调整与探索。

3 结论

本文从冷热裂缝、凹陷与焊瘤、气孔与夹渣三个方面进行了金属材料焊接成型中的主要缺陷和控制措施探讨，在探讨的过程中发现，金属材料焊接成型工艺是现代工业施工中所不可或缺的，这一工艺的广泛应用解决了其他材料焊接所产生的许多工艺问题，为焊接技术的发展贡献了力量。但随着工业技术的不断发展，以及工业施工要求的不断提高，金属材料焊接过程中存在的一些缺陷也逐渐显现出来。如何运用工艺规范、技术手段来控制和避免金属材料焊接成型中的缺陷，成为了焊接工业领域必须要思考的问题。对于金属材料焊接成型中主要缺陷控制措施的思考，既要从工艺技术的角度出发，又要从施工相关规范的角度出发。通过施工人员、焊接准备、技术工艺、工后防范等多个环节相结合，将有利于更加全面的实现对金属材料焊接成型中主要缺陷的控制。