焊接質量控制因素分析

李永梅

【摘 要】本文闡述了焊接工藝參數及工藝因素對焊接質量的影響。主要從焊縫形狀尺寸與焊接工藝規范參數的關系、焊縫與熔池的關系延伸到焊接工藝各規范參數與焊接質量的關系進行了論述，揭示了焊接質量的關鍵在于焊接熱輸入的控制。

【關鍵詞】焊接工藝參數；工藝規程；焊接質量

Welding Quality Control Factors

Li Yong-mei

（Hebei Zhicheng Construction Co.， Ltd Handan Hebei 056000）

【Abstract】This paper describes the influence of welding parameters and process factors on weld quality. Key mainly from the size and shape of the relationship between the weld welding procedure specification parameters， the relationship between the weld and the pool extends to regulate the relationship between the respective welding process and weld quality parameters were discussed， reveals that the welding quality control of welding heat input.

【Key words】Welding quality；Technological process；Welding parameters

1. 前言

（1）焊接由于節省大量的材料，生產效率高，是制造業中主要的加工工藝之一，幾乎涉及到所有的產品。航空航天元器件及結構的焊接制作，工業產品及廠房的制作安裝，民用產品的制造等等。利用現有設備及焊接材料和操作人員的技能情況，制定適合的焊接工藝規程，保證焊接質量，是產品的生產過程中，最為重要的環節。

（2）焊接質量的保證，是在試驗的基礎上，根據不同材料的物理性能和化學成分，以及所采用的焊接設備、焊接方法和結構特性，制定能保證其加工質量的焊接工藝技術文件。在生產實踐過程中，如何確保焊接工藝規程的實施，是鋼結構生產及維修部門的重要工作。

（3）由于各企業所加工構件的材料和結構不同，使用的焊接方法不同，在焊接試驗和工藝評定方面，所做的內容也不盡相同，制定的焊接規程也有一定的差別。焊接規程做為焊接過程的技術性文件，不論生產何種產品，保證其質量的前提，就是焊接生產全過程完整的執行焊接工藝規程。

2. 焊接材料對焊接質量的影響

在結構材料已知的情況下，焊接工藝規程中，主要的幾個參數如焊接材料、接頭形式、焊接電流、焊接電壓、保護氣體流量、氣體純度、焊接層數，而合金鋼及有色金屬焊接過程，還要考慮層間溫度、預熱及后熱溫度。如任一參數的大幅度變動，都可能產生焊縫尺寸超差、成形不好、裂紋、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤、燒穿、焊接變形等缺陷，甚至產品報廢。

2.1 焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻過程。

焊縫區及熱影響區溫度會隨著焊條（焊絲）的移動而發生變化。是一個不均勻加熱和冷卻過程，熔池的冶金反應也是不充分的。日常操作中，基本是以提高生產效率為前提，盡可能的采用大的電流參數。大的電流參數，固然提高了生產效率，但對焊接質量和焊縫成形產生了一定的影響。會燒損一部分合金元素，隨著合金元素含量的減少，焊縫冷卻后的的組織結構發生變化，而且熔滴過渡形式也發生改變。短路過渡變為射流過度，熔滴尺寸變小，體表面積增大，氣體帶入熔池更多，產生氣孔的幾率增加。焊接電流過小易產生氣孔、未焊透、夾渣等缺陷，降低接頭的致密性，減少承載面積，致使接頭強度和沖擊強度降低。

（1）焊接電流增加時，電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流而增加，所以冷卻下來后，焊縫厚度就增加。

（2）焊接電流增加時，焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會增加。

2.2 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定。

（1）電弧長度越大，電弧電壓越高，電弧長度越短，電弧電壓越低。在焊接過程中，應盡量使用短弧焊接。焊接時弧長應更短些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下滴。堿性焊條焊接時應比酸性焊條弧長短些，以利于電弧的穩定和防止氣孔。弧長增加，金屬飛濺越多，對母材金屬的表面損傷嚴重。特別是對有防腐要求的不銹鋼類和鈦金屬構件焊接過程中，應盡量減少飛濺物。

（2）同時，在焊接過程中，焊接速度應該均勻適當，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高符合設計要求。

（3）當其它條件不變時，電弧電壓增長，焊縫寬度顯著增加而焊縫厚度和余高將略有減少，電弧電壓增大，嚴重時引起磁偏吹。這也是使焊縫成型不好，形成氣孔、夾渣、未焊透的一個因素。在焊接電源為直流反接時，表現得尤為突出。

（4）由此可見，電流是決定焊縫厚度的主要因素，而電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。因此，為得到良好的焊縫形狀，即得到符合要求的焊縫成形系數，這兩個因素是互相制約的，即一定的電流要配合一定的電壓，不應該將一個參數在大范圍內任意變動。

（5）焊速對熔深和熔寬均有明顯影響，焊速較小時（例如單絲埋弧焊焊速小于）熔深隨焊速增加略有增加，熔寬減小。但焊速達到一定數值以后，熔深和熔寬都隨焊速增大而明顯減小。這是因為焊接速度增加時，焊縫中單位時間內輸入的熱量減少了。

2.3 常用焊接材料包括焊條、焊絲、保護氣體、焊劑。

焊芯（焊絲）其作用主要是填充金屬和傳導電流。

2.3.1 焊劑有酸性、中性、堿性三大類；焊條按酸堿度可分為酸性和堿性兩大類。焊絲按結構有實芯和藥芯兩類，按用途有8大類。手弧焊和埋弧焊作業中，焊縫區是通過氣渣聯合保護的。氣保焊和氣焊是以氣保護為主。堿性焊條由于加入二氟化鉀，影響氣體電離，電弧的穩定性變差，一般要求采用直流反接。焊條工藝性能是通過藥皮配方來實現的。特別是壓力容器及特殊鋼結構制造中尤為重要。

2.3.2 為了保證焊接質量，原材料的質量檢驗很重要。在生產的起始階段，就要把好材料關，才能穩定生產，穩定焊接產品的質量。（1）加強焊接原材料的進廠驗收和檢驗，必要時要對其理化指標和機械性能進行復驗。（2）建立嚴格的焊接原材料管理制度，防止儲備時污損焊接原材料。（3）實行在生產中焊接原材料標記運行制度，以實現對焊接原材料質量的追蹤控制。（4）選擇信譽比較高、產品質量比較好的焊接原材料供應廠和協作廠進行訂貨和加工，從根本上防止焊接質量事故的發生。

2.3.3 焊接接頭是組成焊接結構的最基本要素。也是焊接結構的薄弱環節。主要有角接、對接、T形、搭接、卷邊五種形式（見圖1）。

圖1

2.3.4 如何讓焊接接頭才能正確的達到標準有如下的幾點：

（1）為使焊縫的厚度達到規定的尺寸不出現焊接缺陷和獲得全焊透的焊接接頭，焊縫的邊緣應按板厚和焊接工藝要求加工成各種形式的坡口。

（2）焊條電弧焊時，為保證焊條能夠接近焊接接頭根部以及多層焊時側邊熔合良好，坡口角度與根部間隙之間應保持一定的比例關系。當坡口角度減小時，根部間隙必須適當增大。因為根部間隙過小，根部難以熔透，必須采用較小規格的焊條，降低焊接速度；反之如果根部間隙過大，則需要較多的填充金屬，提高了焊接成本和增大了焊接變形。

（3）帶有鈍邊的接頭，根部間隙主要取決于焊接位置和焊接工藝參數，在保證焊透的前提下，間隙盡可能減小。

2.4 焊接方法。

2.4.1 焊接質量對工藝方法的依賴性很強，焊接方法在影響焊接工序質量的諸因素中占有非常突出的地位。通常由經驗比較豐富的焊接技術人員編制，以保證它的正確性與合理性。在此基礎上確保貫徹執行工藝方法的嚴格性，在沒有充足根據的情況下不得隨意變更工藝參數，即使確需改變，也得履行一定的程序和手續。

2.4.2 不合理的焊接工藝不能保證焊出合格的焊縫，若不嚴格貫徹執行工藝流程規定，也不能焊出合格的焊縫。在焊接質量管理體系中，對影響焊接工藝方法的因素進行有效控制的做法是：（1）嚴格按照國家有關規定或標準對焊接工藝進行評定。（2）對焊接技術人員所需的文件進行嚴格的篩選。（3）按照相關規定，對施焊過程中的現場實行加強監督與管理。

3. 結束語

焊接操作通常都是在室外進行，不可避免的受到自然條件的影響。所以，也應引起一定的注意。在焊接質量管理體系中，控制環境因素的措施因過于簡單，當環境條件達不到有關規定時，需暫停焊接工作，或防雨雪、采取防風措施后再進行焊接，在低氣溫下焊接時，低碳鋼不得低于零下20℃，普通合金鋼不得低于零下10℃，超過這個溫度界限，需要對焊接工件進行預熱。

參考文獻

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