焊接常见问题分析及焊接返修工艺研究

【摘  要】焊接作为最常见的金属连接工艺之一，其连接质量确定着焊接工件的使用性能、力学性能等。但是在焊接施工作业过程中，受焊接工艺设定不合理，焊条材料以及焊接设备的影响，会出现焊接缺陷或者其他问题。应根据缺陷类型，制定相应的返修工艺措施，继而提高焊件质量。

【关键词】焊接;问题;返修工艺

引言

焊接工艺作为常见的热加工工艺，在工业制造中有着举足轻重的地位。在实际操作中，往往因为材料、工艺以及作业环境的影响，在施焊过程中会出现各种各样的焊接缺陷。这些缺陷会影响设备、结构、零件的强度，继而导致损害设备、零件失效等情况。因此在焊接作业过程中，要及时发现焊接缺陷或者问题，继而根据缺陷的情况，提出相应的解决办法。

一、焊接常見问题概述

焊接常见问题从施工质量角度来称为焊接缺陷，焊接缺陷可以分为制造过程缺陷和使用时缺陷，制造过程缺陷常见裂纹、孔穴、夹渣、凹陷、熔接不足或渗透不足等。使用时产生的缺陷通常是指焊接热循环损伤到焊道或邻近的热影响区，造成焊件性质劣于母材。

常见的制造过程缺陷又可以分为：外部缺陷和内部缺陷，外部缺陷有焊瘤、咬边、夹渣以及表面气孔等问题;内部缺陷有未焊透、内部气孔以及内部裂纹等缺陷。根据GB6417规定，可以将缺陷归纳为裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷以及其他缺陷六大类。

影响焊接质量的因素多种多样，主要有母材和焊条的质量、焊接后热处理质量、焊接设备性能、工艺参数指定、工艺规程、焊接技术以及作业环境等。因此在后期的返修中不仅仅要考虑焊接缺陷类型，还需要考虑产生该种缺陷的因素，继而提出更加合理的返修工艺。

二、焊接返修工艺研究

2.1 焊接缩孔缺陷的处理以及返修工艺

焊接缩孔缺陷产生的主要原因有两种，第一种是晶间缩孔，焊缝金属在冷却过程枝晶间形成拉长缩孔，大多垂直于焊缝表面，经常出现在焊接轴上或附近;另一种是电弧坑缩孔，主要是由于焊接到收尾处未将弧坑填满，未对焊接熔池进行缓慢冷却而形成缩孔，缩孔分表面和穿透性两种，后者危害最大。

如果在焊接工艺出现了缩孔缺陷需要进行返修，按照以下工艺进行返修。如果焊接质量要求不高，母材厚度较大，可以直接利用工具将缩孔打磨，来消除缩孔缺陷。但是如果采用此种方法会降低部件强度，不适用于薄板或者精度要求较高的零件。针对这种情况，需要重新焊接或者选定焊条，优化工艺参数，保证焊接质量。

2.2 裂缝缺陷的处理及返修工艺

焊接完成以后，裂缝有可能存在于焊缝表面或内部，因此在焊接作业完成以后，需要进行无损检测，发现内外部是否存在裂纹，如果存在则需要进行返修。

焊缝和热影响区均可出现裂纹，并在不同应力的作用下继续增长，直至焊道失效。裂纹分为宏观裂纹和微观裂纹，有热裂纹和冷裂纹，淬火组织、扩散氢含量和残余应力是引起焊接冷裂纹的三个主要因素。焊接接头操作中的根部焊接裂纹是微裂纹中的冷裂纹，不易发现，且危害较大。

返修工艺，首先做好作业准备，返修焊接设备性能要满足焊接工艺的需求，所用焊条应符合焊接技术要求，焊条应按焊接工艺规定进行烘烤，根据不同钢种，制定返修工艺措施。其次，对焊缝进行打磨，开槽角度60±5°，间隙3～4mm，长度尽量控制在100mm以内。如果焊接缺陷太长，应分段进行修补，中间先打磨，避免一次过度打磨，造成焊后剩余。焊缝单位面积上的力增加了焊缝的张力，根据裂纹的性质确定研磨位置，然后对裂纹用机械加工的方式进行修磨，直至打磨至原始裂纹根部。因为焊缝根部位置的拉伸应力大于根部焊缝在热强度下的热收缩影响下的载荷最大，所以根部焊缝的边缘易开裂并形成根部焊趾裂纹。打磨完成后，将焊道两侧20㎜以内污垢清理打磨干净直至露出金属光泽，再用棉纱将整个焊接区域擦拭干净，后进行补焊。

最后，在修复过程中，根据检查和缺陷的实际分析，合理选择修复和打磨状态，防止产生未焊透、熔合、夹渣等缺陷。在返修处对焊缝表面进行打磨，使其与原焊缝基本一致，并使焊缝与母材过渡平滑，以减少应力集中，提高焊缝的抗裂性;缺陷修复后应符合焊接相关规定的验收标准。

2.3 咬边现象及其返修工艺

咬边是指在焊接过程中被电弧灼伤形成的一种低于母材的凹形沟槽或凹陷（即在焊缝边缘，母材被电弧灼伤而熔化铁水未溢满灼伤处）。咬边的原因主要有：一是焊接时电流过大、电弧过长或焊接角度选择不当;二是角焊时电焊条角度选择不当或弧长选择不当。

首先要选取合格的焊接材料，一般的焊缝返修可以采用手工电弧焊或者二保焊。其次，作业前准备，必须要对返修部位的焊缝及焊缝两侧20㎜范围内清除氧化物，水份或者油污并露出金属光泽。最后，一般角焊缝的焊接缺陷（如焊脚尺寸不足、咬边深度超标、凹陷等）可采用焊接方法直接修复。

2.4 其他常见问题

飞溅现象，在焊接过程中会产生大量的电弧，而被电弧熔化的金属很容易向外界飞溅。这不仅会影响焊接人员的焊接行为，而且会浪费大量的焊条，对工件的美观也会产生一定的影响。产生这个问题的主要原因是：首先，电焊条存放不正确潮湿所致。焊条烘干时，温度选择不当或烘干时间选择不当。这些原因会造成焊接飞溅的情况;其次，碱性焊条电源极性选择不当;再次，在焊接过程中使用不当，也会造成焊接飞溅。

针对这种情况，主要通过调节焊接工艺参数，合理选用焊条和焊接设备进行焊接，可以有效避免飞溅的产生。

焊接翘曲现象，焊接完成以后工件形状尺寸达不到要求，主要是因为热温度场不一样而造成，克服此类现象的工艺措施是合理控制焊接线能量。

三、焊接返修工艺

3.1建立相对完善的返工制度

建立相对完善的焊接接头修复体系是焊接接头质量管理的前提工作和重要保证。首先，要建立其控制环节。这一制度对焊接接头的返修工作影响很大，对返修方案的制定将有比较明确的要求。其次，可以根据有关规定制定一些适合本单位焊接的制度，制定一些与焊接接头返修工作有关的具体工艺参数。如果工件同一部位返修过多，焊接接头和接头周围的母材会出现一系列问题，使承压设备在工作中非常危险。因此，同一焊接接头的返修次数不能超过2次，这是承压设备所能承受的极限。

3.2制定返修工艺

制定修复计划是修复工作中相对重要的一部分，因为只有制定出更加科学合理的修复计划，才能对焊接接头进行正确的修复。具体的返修方案应包括：一是缺陷产生的原因及避免类似缺陷发生的一些技术措施，这将有助于今后的焊接工作;二是适当消除缺陷，并对坡口进行合理的处理;三是焊接材料和焊接方法的选择;四是找出具体的返修工艺，并将这些工艺应用到具体的返修过程中;五是对焊接接头进行检验后，必须对工件进行整体检验，以保证返修后的焊接接头能满足工作需要。

结束语

焊接工艺作为最常见的金属材料加工方法之一，随着焊接技术的发展，焊接质量得到了极大的提升。但是在实际作业中会受到各种因素的影响产生裂缝、气孔等缺陷。针对这些缺陷需要制定返修工艺措施，首先对焊缝进行检查，找出缺陷位置，分析缺陷产生的原因，如果是表面缺陷可以直接修磨，如果是内部缺陷挖刨至缺陷的根部彻底消除缺陷，焊接施工时需要按照相关返修标准进行，以便提高返修加工质量。

参考文献：

[1] 陶昌明，洪朝，费东辉，et al.丙烷脱氢干燥器现场组焊裂纹分析及返修措施[J].化工机械，2017，44（6）.

[2] 赵芳.热力管道焊接裂纹产生原因分析及修复工艺[J].河北建筑工程学院学报，2018（2）.

作者简介：

王元平（1971─），高级技师。国家能源准能集团焊工技能大师，主要从事焊工技术及焊接工艺和焊接质量方面的研究。

（作者单位：国家能源准能集团公用事业公司  内蒙古鄂尔多斯市）