特種設(shè)備焊接中常見缺陷及其控制要點分析

撰文/凌海發(fā)

■528400 中山市廣益機械制造有限公司

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特種設(shè)備焊接中常見缺陷及其控制要點分析

撰文/凌海發(fā)

■528400 中山市廣益機械制造有限公司

焊接技術(shù)在特種設(shè)備的生產(chǎn)裝配過程中起著極其重要的作用，本文以游樂設(shè)施中的特種設(shè)備為例，對特種設(shè)備焊接技術(shù)進行簡要介紹，并結(jié)合實際焊接過程出現(xiàn)的問題，詳細論述了特種設(shè)備焊接中常見的缺陷類型及其產(chǎn)生原因，最后指出了游樂設(shè)施中特種設(shè)備焊接作業(yè)的要點。特種設(shè)備；焊接技術(shù)；常見缺陷；控制要點

目前，很多游樂設(shè)備的主要部件連接依靠焊接來完成，所以在這些游樂設(shè)施的設(shè)計制造、安裝調(diào)試的過程中，焊接技術(shù)始終起著舉足輕重的作用，從這一角度來看，保證游樂設(shè)施的焊接質(zhì)量是這些特種設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)。因此，我們在當前研究游樂設(shè)施中特種設(shè)備焊接技術(shù)，發(fā)現(xiàn)其中易出現(xiàn)的問題以及技術(shù)操作要點顯得很有必要。

游樂設(shè)施中特種設(shè)備焊接技術(shù)概述

首先，焊接指的是在加熱或者高溫高壓下，將兩種或多種材料結(jié)合在一起的過程，一般通過熔焊、壓焊、釬焊三種途徑來達到焊接效果，其原理是多種材料通過原子或者分子的結(jié)合和擴散形成永久性聯(lián)接的過程。為了滿足人們尋求刺激的心理，無論是運動方式還是自身結(jié)構(gòu)，游樂設(shè)施都趨向于大型化和復雜化的設(shè)計，因此這對游樂設(shè)施所采用的焊接方式提出了更高的要求。目前，國內(nèi)多數(shù)游樂設(shè)施主要為螺栓緊固和焊接這兩種連接方式，其主要部件中往往采用焊接技術(shù)制作而成，例如常見的軌道、壓力桿、擺臂等，這些主要結(jié)構(gòu)通常會直接影響著游樂設(shè)施安全指數(shù)的高低。而在很多設(shè)備的現(xiàn)場焊接組裝過程中，往往又會因為施工條件的限制，焊接的精度甚至焊接所用的焊條未能達到設(shè)計標準，這也是導致設(shè)備運行一段時間后出現(xiàn)裂縫的主要原因之一，從而直接影響著設(shè)備的安全性能。

目前，游樂設(shè)施正朝著大型化、輕量化的方向發(fā)展，在設(shè)備選材中，往往首先考慮高強度的材料，以此達到設(shè)計輕量化的目的。但出于成本上的考慮，多數(shù)設(shè)備的制作仍然以高強度鋼板為主要材料。當前，高強度鋼板的品種較多，例如，含磷冷軋鋼板的強度較高、塑性較好，并且具有較優(yōu)良的耐腐蝕性；而冷軋雙相鋼板的拉伸性能較好。游樂設(shè)施的組裝多采用焊接技術(shù)及堆焊修復技術(shù)，主要分為手工電弧焊和釬焊兩種方式。其中，手工電弧焊的質(zhì)量較高，但是會降低零件的疲勞強度；釬焊則恰恰相反。所以，很多游樂設(shè)施在焊接后仍需要手工打磨等后期處理，以使設(shè)備更加整潔美觀。當然，我們在對游樂設(shè)施進行修復時，大多也采用焊接方式。同時，部分游樂設(shè)施使用了大量鋁合金材料，而鋁合金材料表面具有致密氧化膜，因此在焊接過程中必須清除干凈，以免影響焊接質(zhì)量；另一方面，在鋁合金的焊接過程中還要避免產(chǎn)生氣孔，鋁合金的這些特性給焊接帶來了一定的難度。另外，游樂設(shè)施也會采用鍍鋅鋼板，來提升設(shè)備的防腐性能，目前多采用電阻焊的方式對鍍鋅材料進行焊接加工，但仍然會出現(xiàn)很多問題，如鋼板融化層發(fā)生分流、電流密度不均勻、焊接過程中電阻值發(fā)生變化等等。值得一提的是，當前我國越來越多的游樂設(shè)施開始采用玻璃鋼材料進行制作，這種材料具有更輕的重量、更高的強度，并且易加工、易上色，因此逐漸應用于更多的游樂設(shè)施。

特種設(shè)備焊接中常見缺陷

a背面超高

在實際焊接操作過程中，被焊接物體背面的余高是無法用肉眼直接看到的，因此我們只能通過焊接速度、焊接間隙、鈍邊或者焊接形成的熔孔直徑來判斷余高，這就依賴于焊接者的工作經(jīng)驗。在實際焊接要求中，要求I 級焊縫的背面余高不得超過0.03cm。由于采用不同焊接方式產(chǎn)生的熔孔直徑也有所不同，因此在實際焊接過程中，要針對不同焊接要求，合理選擇焊接方式。例如對管道進行打底時，為了減少熔孔直徑，常采用手工鎢極輕弧焊的方式；在蓋面時，則使用焊條電弧焊方式，避免打底時背面超高。

b背面凹陷

焊接部位的背面凹陷多發(fā)生在水平固定管位的5～7點處，這是因為在焊接時，材料融化形成的鐵水會由于重力原因向下掉，進而產(chǎn)生背面凹陷。為了防止熔池溫度過高，造成鐵水下流而產(chǎn)生內(nèi)凹的狀況，我們常在焊條電弧焊開始的6～7點處控制電弧的拉長預熱時間，避免因時間過長而造成更多的鐵水下流；在使用手工鎢極氫弧焊的過程中，遇到需要仰焊的位置時，可采用在內(nèi)部填充焊絲的方法來抑制背面凹陷的形成

c未焊透與未熔合

這兩者的概念相近，但又有所不同。未焊透通常為發(fā)生于焊縫底部的體積性缺陷，而未熔合則一般指的是發(fā)生于焊層與焊層間的面積性缺陷。我們通常采用以下幾點措施來避免這兩種情況的發(fā)生：一是對焊層進行清理，去除夾渣；二是要選擇合適的焊接速度和焊接電流，并注意對接間隙的尺寸；三是適當拉長電弧并加大電流。

d氣孔

在管狀部件的焊接過程中，采用焊條電弧焊或者手工鎢極輕弧焊經(jīng)常會產(chǎn)生氣孔。這是因為在熔化焊接的過程中，氣體在熔池金屬冷卻凝固前未能及時逸出，所以殘留在焊縫金屬表面或者內(nèi)部，形成空隙或者空穴。這些空隙、空穴會在一定程度上破壞金屬的致密性，減少了焊縫金屬的有效橫截面積，直接造成焊縫的強度被削弱。因此我們可以設(shè)立合適的工作清潔區(qū)，對坡口表面進行清潔；另外，焊點對焊絲表面要清理干凈，能夠露出金屬，并看到其金屬光澤；再則，我們可以按照嚴格的規(guī)范標準保管和使用焊條，保持焊條的干燥，也可通過適當增大引弧電流的方式，延長熔池的冷卻時間。值得注意的是，不能用電弧重熔的方式試圖消除產(chǎn)生的氣孔，因為產(chǎn)生的氣孔往往是由于氫氣泄露而導致的，這時電弧重熔只會導致焊縫變脆。

e夾渣

夾渣一般指的是熔化焊接時發(fā)生冶煉反應后的產(chǎn)物，這是因為熔池冷卻過程中的非金屬雜質(zhì)和熔渣在焊接過程中未能及時逸出，進而遺留在焊縫金屬內(nèi)。我們可通過增大電流、提高電弧的方式，讓熔渣與鐵水對焊絲表面要清理干凈更加充分。

f裂紋

裂紋是在焊接過程中，焊接區(qū)域中發(fā)生金屬局部破壞的表現(xiàn)，也是焊縫中最具有危害性的因素。焊縫裂紋會極大降低焊接接頭的強度，其產(chǎn)生的裂紋端部可能會成為應力集中點，進而導致焊縫的斷裂。因此，我們可以通過增加焊接厚度或者采用更合理的焊接法來盡量避免裂紋的產(chǎn)生，以免產(chǎn)生較大危害。

游樂設(shè)施中特種設(shè)備焊接作業(yè)的要點

游樂設(shè)施具有自身固有特點，因此，在焊接過程中會出現(xiàn)各種問題，其不僅威脅到設(shè)備安全，還可能對操作人員的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生危害。例如，焊接作業(yè)不可避免地會產(chǎn)生射線、有害氣體、粉塵等，而且游樂設(shè)施自身具有一些壓力容器或者易燃易爆氣體，當這些因素疊加在一起后，很有可能會發(fā)生火災或者爆炸，進而導致巨大的生命財產(chǎn)損失。因此，在游樂設(shè)施的焊接作業(yè)中，最重要的就是要保證設(shè)備和操作人員的安全，注意檢查作業(yè)環(huán)境是否符合相關(guān)安全標準；判斷設(shè)備的通電情況是否有觸電風險；檢查各類用電設(shè)備是否接地等。同時，工作人員在焊接作業(yè)過程中，要注意周圍是否存在安全隱患；若是高空作業(yè)，一定確保相應保護設(shè)備完好無損，并且注意避免焊頭掉落傷及路人。

結(jié)論

筆者在文中針對游樂設(shè)施中所應用的主要焊接技術(shù)進行了概括，指出了在這些特種設(shè)備的焊接過程中容易出現(xiàn)的種種問題，并歸納總結(jié)出相應的預防措施，進而為我國特種焊接技術(shù)研究提供了理論補充，以期為廣大同仁提供參考依據(jù)。

參考：

［1］崔錦.特種設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定和程序［J］. 中國質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督，2006，11：41.

［2］潘春雷.焊接設(shè)備技術(shù)的發(fā)展趨勢研究［J］. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，10：138-139.

［3］李振華，王偉.焊接技術(shù)在游樂設(shè)施中的應用［J］. 科技創(chuàng)新與應用，2015，16：152.