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        焊接缺陷分析

        發布日期:2020-11-16

        焊接缺陷對產品構件,尤其是鍋爐壓力容器和壓力管道在使用過程中所帶來的隱患的危害是不可低估的。

          1、由于焊縫中存在焊接缺陷,其后果是減少焊縫的承載截面積,削弱了靜力拉伸強度。

          2、如果缺陷形成缺口,缺口尖端會發生應力集中和脆化現象,容易產生裂紋并擴展。

          3、缺陷可能貫穿焊縫,發生泄露,影響設備或管道致密性。

          焊接缺陷無論是哪種缺陷對結構件都存在一定程度的危害,輕者會降低產品的力學性能和縮短產品的使用壽命;重者還可能產生脆斷,嚴重者會導致災難性事故,給國民經濟帶來巨大損失。

          可分為表面缺陷和內部缺陷兩種。

          常見的表面缺陷:氣孔、夾渣、未焊透、未融合、裂紋等。

          氣孔:焊接時,熔池中的氣泡在凝固過程中未能及時溢出而殘留下來所形成的空穴稱之為氣孔。氣孔是焊接時嚴重的工藝缺陷之一。氣孔削弱焊接接頭的有效工作面積,同時還會帶來應力集中,降低接頭的強度、塑性和疲勞強度。根據氣孔產生的部位不同可分為表面氣孔和內部氣孔。根據氣孔分布狀態不同可分為單個氣孔、疏散氣孔、密集氣孔、連續氣孔。根據氣孔的形態可分為條狀氣孔、針狀氣孔、圓形氣孔、橢圓氣孔等。氣孔缺陷在底片上的影像描述:在底片上影像是黑色圓點,也有呈黑長條狀的或其他不規則形狀,氣孔的輪廓一般比較圓滑,氣孔中心黑度較大,至邊緣稍減少。

          氣孔產生原因:

          具體分為兩種類型:

          1、冶金因素對氣孔的影響。

          焊接時,焊縫金屬發生冶金反應時會產生氣孔。電弧焊焊條藥皮和焊劑在起保護作用時發生化學反應也會生成氣孔。母材表面油污、銹斑及污物分解,焊劑的化學成分含量等都有可能產生氣孔。

          2、工藝因素對氣孔的影響。

          工藝因素包括:焊接規程、電流種類、電弧高低、操作技術等。直流反接時氣孔傾向最小,這是工件是負極。

          下面對冶金因素、藝因素這二種因素對氣孔的影響做具體講解:

          1.焊條或焊劑使用前未按規定烘干或烘干溫度不符合要求,使用以上焊材和焊劑在焊接過程中極易產生氣孔。堿性焊條烘干溫度是350-450℃,酸性焊條烘干溫度不超過200℃,一般是70-150℃。焊條領用要使用焊條保溫桶且在4小時內使用完畢,超過4小時未使用完的焊條必須退庫重新進行烘干。埋弧自動焊時如果焊劑受潮在焊道中會產生連續性氣孔。

          2.焊條藥皮失效、剝落或烘干溫度過高、使藥皮中部分成份變質。

          3.施焊前未將母材的金屬鐵銹、油污去除。或焊劑中混合異種造氣物質。

          4.融化金屬冷卻速度過快,電弧熱能小或焊接速度過快。導致氣體在熔池中來不及上浮溢出。

          5.采用過大電流,是焊條發紅導致藥皮失效,或堿性低氫型焊條焊接時電弧過長。

          6.手工鎢極氬弧焊時氬氣純度低,保護不良。焊接時要采用純度為99.99%的氬氣;焊接時要提前送氣,滯后停氣;正確連接氣管、水管不可混淆;做好焊接前的清理工作;選擇好保護氣流、噴嘴尺寸、電極伸出長度等。

          7.電弧過長或偏吹,熔池保護效果不好,空氣侵入熔池。低氫型焊條焊接時要采用短弧焊,配合擺動利于氣體逸出。

          8.運條方法不當,收弧動作太快,易產生縮孔,接頭引弧動作不正確,易產生密集氣孔。

          9.焊接電流太小或焊接速度過快,熔池存在時間太短,氣體來不及從熔池金屬中逸出。

          10.基本金屬和焊條鋼芯含碳量高,焊條藥皮脫氧能力差。

          防止產生氣孔的措施:

          1.焊前將坡口兩側20-30mm范圍內的油污、銹、水分清除干凈。

          2.嚴格按焊條說明書規定的溫度和時間烘干焊條。

          3.正確選擇焊接工藝參數,正確操作,要預熱。

          4.盡量采用短弧焊接,野外焊接施工要有防風設施。

          5.不允許使用失效的焊條,如焊芯銹蝕,藥皮開裂,剝落,偏心度過大等。

          夾雜物產生的原因:

          焊縫中夾雜物的種類:

          1.氧化物。焊接鋼鐵材料時,氧化物夾雜是普遍存在,在手工電弧焊和埋弧焊自動焊焊接低碳鋼時,氧化夾雜物的成分主要是SiO2;這些氧化夾雜物主要是在熔池反應過程中產生的。

          2.氮化物。

          3.金屬夾雜物

          4.夾渣,以上講的夾雜物都是析出或反應生成的,都屬于微觀夾雜物。還有一種因工藝不當由熔渣直接混入的,通常稱夾渣,如手工電弧焊時,運條不當,坡口邊緣會出現夾渣,橫焊時經常出現。

          5.鎢夾渣,由于鎢極氬弧焊中的鎢極燒損,鎢極觸及熔池或焊絲剝落熔入焊縫中生成。

          防止焊縫中產生夾渣物的措施:

          防止焊縫中產生夾渣物最重要的措施是正確選擇焊條、焊劑的種類。其次是注意工藝方面的操作。

          1.選擇合適的焊接規范,使熔池存在的時間不要太短,防止熔池金屬凝固過快。

          2.多層焊接時,要注意消除前層焊縫的熔渣。

          3.焊條要適當擺動,隨時調整焊條角度和運條方法,使鐵水與熔渣分離,以利于熔渣浮出。

          4.操作時要注意保護熔池,防止空氣侵入熔池。

          5.焊接速度不易太快,保證熔池內的熔渣有充分的時間上浮。

          6.焊接電流不要太小。

          夾渣缺陷在底片上的影像描述:

          夾渣在底片上影像是黑點、黑條或黑塊,形狀不規則,黑度變化無規律,輪廓不圓滑,有的帶棱角。鎢夾渣在底片上是白點。

          未熔合的概念及危害

          未熔合是指焊縫金屬與母材金屬,或焊縫金屬質檢未熔化結合在一起的缺陷。未熔合可分為坡口未熔合,根部未熔合,層間未熔合。未熔合是一種面積型缺陷,坡口未熔合,根部未熔合對承載面積的減小都非常明顯,應力集中比較嚴重,危害大。

          未熔合產生的原因:

          1.焊接電流過小,焊接速度過快。

          2.焊條角度不對。

          3.產生弧偏吹現象。

          4.焊接處于下坡焊位置,母材未熔化時已被鐵水覆蓋。

          5.母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結合。

          預防未熔合產生的措施:

          1.增加焊接線能量。

          2.將坡口邊緣充分熔透。

          3.焊接規范正確,操作得當,焊接速度快慢均勻,焊條擺動到位。

          4.將坡口表面或坡口底部邊緣污物處理干凈。

          未熔合在底片上的影像描述:

          坡口未熔合的典型影像是連續或斷續的黑線,寬度不一,黑度不均勻,一側輪廓較齊,黑度較大,另一側輪廓不規則,黑度較小,在底片上的位置一般在焊縫中心至邊緣的1/2處,沿焊縫縱向延伸。

          層間未熔合的典型影像是黑度不大的塊狀陰影,形狀不規則,如伴有夾渣時,夾渣部位的黑度較大。

          未焊透的概念及危害:

          未焊透是指母材金屬之間沒有熔化,焊縫金屬沒有進入接頭的根部造成的缺陷。未焊透分為雙面未焊透,單面未焊透。未焊透缺陷是一種比較危險的缺陷,其危害性取決于缺陷的形狀、深度和長度。

          未焊透產生的原因:

          1.焊接電流過小,焊接速度過快。

          2.坡口角度太小。

          3.根部鈍邊太厚。

          4.坡口間隙太小。

          5.焊條角度不當。

          6.電弧太長。

          未焊透在底片上的影像描述:

          未焊透的典型影像是細直黑線,兩側輪廓都很整齊,為坡口鈍邊痕跡,寬度恰好為鈍邊間隙寬度。有時坡口鈍邊有部分熔化,影像輪廓就變得不很整齊,現寬度和黑度局部發生變化,但只要能判斷是處于焊縫根部的線性缺陷,應判斷為未焊透。未焊透在底片上處于焊縫根部的投影位置,一般在焊縫中部,因透照偏,焊偏等原因也可能偏向一側,未焊透呈斷續或連續分布,有時能貫穿整張底片。

          預防未焊透產生的措施:

          1.合理選用坡口型式。2.裝配間隙要適當。3.采用正確的焊接工藝。

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