淺談礦井壓力管道焊接缺陷及其控制

【摘 要】礦井壓力管道通常采用單面焊雙面成形焊接方式連接，焊接質量的好壞輕則影響產品使用壽命，重則導致嚴重的不可挽回的事故發生。本文通過詳細闡述壓力管道單面焊雙面成形焊接常見缺陷及其原因分析和控制方法，解決壓力管道焊接質量缺陷難題，進一步提高壓力管道焊接的安全系數和可靠性。

【關鍵詞】礦井壓力管道；焊接缺陷；原因分析；控制措施

1.壓力管道焊接中常見的質量缺陷及其危害

壓力管道焊接中，優良單面焊雙面成形焊接接頭表面應圓滑過渡至母材，不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷，氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺陷等是焊接過程中最容易出現的缺陷。這些缺陷減弱了焊縫的有效面積，降低了焊接接頭的力學性能，而且易造成應力集中，引起裂紋，導致結構破壞，使焊接結構無法承受正常工作載荷。

1.1氣孔

在焊接時，熔池中吸入了過多的氣體，冷卻時又未能逸出熔池，便在焊縫金屬內形成氣孔。氣孔首先影響的是焊縫的氣密性和水密性，減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松， 造成應力集中，降低了接頭的強度和韌性，還會引起泄漏。

1.2夾渣

焊縫中的夾渣物指焊接冶金反應產生的、焊后殘留在焊縫金屬中的微觀非金屬雜質（如氧化物，碳化物），它會導致焊接結構塑性和韌性降低，增加熱裂紋和層狀撕裂的敏感性。

1.3焊接裂紋

在焊接應力及其它至脆因素的作用下，焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面所產生的縫隙叫焊接裂紋。焊接裂紋在生產中經常會造成廢品，而且可能造成災難性事故。因此，裂紋在生產中是絕不允許的。

2.引起焊接質量差的原因分析

2.1焊接電源自身因素引起的焊接質量差

焊接電源是焊接工藝執行過程中最重要的因素。若焊接電源自身性能不好，必然不會產生良好的焊件。 當焊機的引弧性能差，電弧燃燒不穩定，就不能保證工藝參數穩定，焊接過程就無法正常進行，焊接質量就得不到保證。

2.2工藝因素對單面焊雙面成形焊接質量的影響主要有焊接電流、焊速、焊接層數的選擇、焊條類型及焊條直徑等因素

2.2.1焊接電流

焊接電流大小選擇恰當與否直接影響到焊接的最終質量。焊接電流過大，可以提高生產率，并使熔透深度增加，但易出現咬肉、焊瘤等缺陷，并增大氣孔傾向。尤其在立焊操作時熔池難以控制，易出現焊瘤，弧長增加，就會產生咬邊。焊接電流過小，熔透深度減小，易出現未焊透、熔合不良、夾渣、脫節等缺陷。焊接電流應根據焊件厚度、接頭形式、焊接位置、焊接層數、焊條類形、焊條直徑和焊接經驗等因素綜合考慮。對于一定直徑的焊條有一個合適的焊接電流范圍。

2.2.2焊速

焊接速度是表征焊接生產效率的主要參數。合理選擇焊接速度對保證焊接質量尤為重要，焊接速度應該是均勻的，在均勻的情況下既保證焊透，又保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高等符合技術要求。焊速過快，使熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成形不良等缺陷。焊速過慢，使高溫時間長，熱影響區寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機械性能降低，焊件的變形量增大，同時焊速過慢還會使每層的厚度增大，導致熔渣倒流，形成夾渣等缺陷。

2.2.3焊接層數選擇不當

管道焊接時，單面焊雙面成形焊接層數的選擇對焊縫也有一定影響，主要分為3部分：打底、填充和蓋面。焊接層數主要根據板件厚度，焊條直徑，坡口尺寸、形式和裝配間隙來確定。可進行估算如下公式：

n=δ/d

式中：n為焊接層數；δ為焊件的厚度（mm）；d為焊條直徑（mm）

單面焊雙面成形每層焊接厚度過大，對焊縫金屬的塑性有不利的影響，焊接過程中熔渣易倒流，產生夾渣和未熔合等缺陷。但每層厚度也不易過小，以免造成焊縫兩側熔合不良。

3.改進焊接質量差的措施

3.1焊前準備

（1）焊前應對焊機進行試焊，確認焊機的引弧性能和穩定性能好，對工藝參數進行調試。

（2）對口前必須用砂輪機或鋼絲刷將坡口面及兩側10～15mm范圍內的油、銹、漆、氧化皮或其它雜質清理干凈，直至露出金屬光澤，并檢查和防止異物進入焊口。

（3）待焊工件應墊置牢固，焊口嚴禁用強力對口，更不允許利用熱膨脹法對口，以防止在焊接過程中產生變形和附加應力。

3.2合理選擇焊接工藝參數

焊條電弧焊的工藝參數通常包括：焊接電流，電弧電壓，焊接速度，焊條類型及直徑，焊接層數等。

（1）焊接電流應根據焊件厚度、焊接位置、焊條直徑和焊接經驗進行選擇，保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊透等缺陷。焊接過程中應盡量使用短弧焊焊接，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下滴。

（2）焊速應合適，不宜過慢，焊接過程中根據焊件厚度選擇合適的焊接層數，每層厚度不大于4mm，以避免高溫停留增長，影響焊縫的機械性能，但焊速也不宜過快，以免造成未溶合、未焊透等缺陷。 對重要構件要采取焊前先預熱、焊后緩冷等措施，以避免冷裂紋的產生。

（3）多層多道焊在進行下一焊道的焊接前，一定要對當前焊道進行徹底清理，而且每一處收弧和起弧的接合點都要打磨干凈。尤其注意清理焊道與坡口邊緣接合處，仔細檢查，發現任何形式的缺陷及時處理。

3.3加強人員管理

焊接單位要不斷強化對焊接一線工人、管理人員、技術人員等的組織管理，定期的對他們進行相應的職業培訓，不斷提高焊接人員在作業過程中的質量意識和安全意識，提升他們的專業技術能力，從而更好確保焊接工程的可靠性和安全性。

4.結語

焊接質量是影響壓力管道施工質量的關鍵環節，其質量的好壞、效率的高低直接影響工程的安全，根據壓力管道的施工要求，必須在人員和設備等方面強化管理，有針對性地采取嚴格措施，關鍵因素層層把關、嚴格控制，保證壓力管道的焊接質量，確保優質焊接工程的實現。

【參考文獻】

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