螺旋钢管焊接缺陷的成因和解决措施

2021-01-22付雪强王远征

设备管理与维修 2021年16期

付雪强，王远征，潘强

（华油钢管有限公司，河北沧州 062658）

0 引言

螺旋钢管由于其生产工艺的特殊性，可以生产较大口径的钢管。因此螺旋钢管的应用范围较广，可以用在管道运输、建筑、桥梁等多个方面，不仅可以保证施工质量，同时也可以大幅度降低成本。在螺旋钢管的焊接作业中，一般采用的是单丝或者双丝的埋弧焊接，这样可以保证产品有较高的质量，能够满足施工的需求。同时螺旋钢管机组运行也对螺旋钢管的质量产生决定性的影响。在螺旋钢管机组运行良好的状态下，焊接质量的好坏直接关系到螺旋钢管的质量。因此，针对螺旋钢管的焊接问题进行深入的分析，对螺旋钢管焊接中的缺陷认真进行探讨，从而获取焊接问题的解决方法。

1 螺旋钢管产生焊接缺陷的原因

螺旋钢管在焊接的过程中，可能产生各种焊接缺陷，这些缺陷的产生是由多种因素造成的。通常情况下，认为影响焊接质量的因素主要有以下5 个方面：人的因素、机器的因素、原材料的因素、焊接工艺的因素以及气候条件因素等。在这些因素的作用下，会产生各种各样的焊接缺陷。这些缺陷可能对焊接质量产生严重的影响，因此，有效地规避这些缺陷，将大大提升螺旋钢管的焊接质量，从而为企业创造更大的经济效益。

1.1 气孔缺陷

在螺旋钢管焊接的过程中，焊缝的表面或者是焊缝中存在着气体空间，这个缺陷叫做气孔缺陷，气孔缺陷产生的主要原因是由于焊缝表面处理不干净，存在着水分或者锈迹，这样在焊接的过程中，受电焊高温的影响，水分等杂质开始蒸发，由于水分或者锈迹蒸发较慢，则在熔解的金属中形成空腔，这个空腔就是焊接过程中的气体缺陷。特别是在进行坡口焊接的过程中，由于坡口清洁不彻底，更容易产生气体缺陷。气体缺陷的存在，将严重影响焊缝的焊接质量，因为减少了应该焊接的体积，使焊接金属没有完全填满焊缝，焊缝的强度下降，容易导致焊缝开裂。

1.2 夹渣缺陷

在焊接的过程中，焊条以及钢板会产生一定的熔渣，而这些熔渣并不能完全排除，有一部分会残留在焊缝中，这部分残留在焊缝中的熔渣，最后就形成了焊接中的夹渣缺陷。夹渣缺陷也是焊接过程中较为常见的缺陷之一。夹渣有很多分类标准，从不同角度阐述夹渣产生的原因。在焊接过程中，由于碱性焊条的使用，在高温的条件下容易产生氧化物，特别是在受到焊接电流的影响下，焊条中的氧化物与钢板中的氧化物急骤生成，随着焊液进入到焊接缝隙中，在金属冷却的过程中，就容易形成夹渣缺陷。

1.3 咬边缺陷

在焊接的过程中，如果在焊接的边缘处产生凹陷，使焊缝低于母材，这个凹陷就是咬边缺陷。引起咬边缺陷的原因有很多，如果在焊接的过程中焊接速度过快或者是使用较大的焊接电流，从而使电弧增强，这些都可以引发咬边缺陷发生。另外，在焊接的过程中，由于焊机焊道的问题使焊接深度出现起伏，在这种情况下焊缝金属不容易得到补充，从而产生较为严重的应变现象，因此在进行螺旋钢管焊接作业中，要尽量避免咬边缺陷的出现。

1.4 未焊透、未熔合缺陷

在焊接的过程中有一部分钢板与焊条之间没有相互融化的趋势，这样在焊接的过程中，就会出现未焊透或者是未熔合的缺陷。未焊透缺陷主要出现在焊接的接头根部，特别是在钢板厚度较大的情况下，未焊透现象更加明显。在螺旋钢管的焊接过程中，未融合现象可能发生在焊接的任何部分。可见未焊透、未熔合缺陷是螺旋钢管制作中的主要缺陷，这些缺陷将导致钢管的整体质量急剧下降，从而影响钢管的正常使用。

1.5 裂纹缺陷

裂缝是一种常见的螺纹钢管焊接缺陷，对于管道的安全有着较大的影响，不仅会加快钢管的腐蚀速度，同时裂纹也会有扩大的风险，从而产生巨大的安全隐患。钢管裂纹产生的条件各不相同，可以分为热裂纹和冷裂纹。热裂纹是在焊接的过程中，一些物质聚集，最后因焊缝收缩而产生的裂纹，热裂纹的扩散方向主要形成横向裂纹。冷裂纹则是在焊接后冷却至马氏体温度时转变的裂纹。冷裂纹主要受到应力以及淬硬组织、扩散氢等因素的影响，可能导致横向裂纹和纵向裂纹的产生。

2 螺旋钢管焊接缺陷的解决措施

2.1 气孔缺陷的解决措施

为了更好地解决在螺旋钢管焊接中的气孔缺陷，需要根据已经掌握的气孔形成原理，来对焊缝表面进行处理，这样可以有效地消除水分和铁锈等杂质对于气泡形成的影响。从焊接的角度来看，还需要对焊接参数进行一定的调整，使焊接电流和焊接速度能够满足焊接要求，从而降低气孔缺陷产生的概率。不仅如此，还要进行全过程的焊接检查。从原材料的进场开始，就要做好储藏与保管工作，根据焊接钢板的特性来采用与之相符合的储存方法，使钢板能够在良好的储存环境中进行储存，从而避免生锈等现象的发生。对于加工后的钢板也要进行认真检查，特别是对于焊接部位要进行更加深入的检查，通过检查可以发现可能存在的问题，这样及时对问题进行清理，提高焊接部位的清洁度，可以有效避免气泡缺陷的产生。

2.2 夹渣缺陷的解决措施

为了提高螺旋钢管的焊接质量，有效解决夹渣缺陷，需要处理好坡口的尺寸。根据实际总结出来的经验来确定好坡口尺寸，这样可以有效地避免夹渣缺陷的出现。不仅如此，还要注意调整好焊接电流大小，控制好焊接速度，这样可以使钢板均匀受热，从而避免过冷和过热的情况下氧化物的残留。还需要密切注意运条的摆动位置，使运条的运行轨迹不出现大的偏差，从而破坏焊接质量。过多的焊渣也会产生夹渣现象，因此在进行焊接作业时，要及时做好焊渣的清理工作。焊条本身的质量也对夹渣缺陷有着较大的影响。如果出现偏心焊条，焊料分布不均匀，那么将会产生大量的夹渣，因此，在焊条的挑选过程中，要将形状不规则、夹心位置不正确的焊条挑拣出来，这样可以有效避免夹渣缺陷出现。

2.3 咬边缺陷的解决措施

咬边缺陷的主要解决措施是控制好焊接电流，这样在很大程度上能避免咬边缺陷的出现。控制好焊接电流，使电弧长度保持稳定，焊接速度均匀，从而避免因焊接速度不稳定造成的咬边现象。在焊接参数调整的过程中，也要认真核对参数，焊条的倾斜角度要与行进速度相匹配，才有可能提高焊接质量。同时要注意检查焊缝情况，对发现的问题及时进行处置。

2.4 未焊透、未熔合缺陷的解决措施

未焊透、未熔合缺陷显然与坡口的尺寸有着相当重要的关系，因此在坡口的设计上要严格遵守设计要求，按照设计规范，严谨设计。在焊接的过程中，要注意选择好焊接电流，防止电流过高或过低影响焊接质量。同时要做好焊接速度的把控，使焊接速度在合理的运行范围之内，避免因过快而造成的未焊透、未熔合缺陷。还要注意好焊口的清洁，对于焊口产生的氧化物质，要及时进行清除，防止产生缺陷，同时要注重观察焊口的焊接质量，发现问题及时进行处置。

2.5 裂纹缺陷的解决措施

由于裂纹缺陷的危害影响巨大，因此对于裂纹缺陷的检查就必须投入更多的精力。在焊接过程中，首先要对焊接参数进行合理的选择，使焊接过程中焊接的冷却速度能够适当减慢，同时要注意焊缝的形状，使焊缝的形状符合焊接工艺技术要求，不利于裂纹产生。螺旋钢管的焊接工艺中，要采用多层、多道的焊接工艺，通过采用小电流的方式来减缓或者预防裂纹缺陷的产生。在进行焊接工艺设计时，要将防止裂纹缺陷产生作为基本要求在设计中明显体现。同时要根据焊接情况，尽量减少焊接应力，这样可以有效避免焊接裂纹的产生。