材料焊接常見缺陷分析及應對策略

孔德亮

摘 要：隨著近幾年科學技術的不斷進步，各行各業都得到了快速的發展，使得對金屬材料的應用越來越多，成為日常生產生活中不可缺少的材料。但是，金屬焊接過程中難免會出現各種各樣的缺陷，這些缺陷不僅對焊接結構帶來災難性后果，也有可能威脅人們的生命安全。所以為避免焊接出現缺陷，還需做好防范措施，要求焊接工作者嚴格遵守焊接的相關規定，選擇科學合理的焊接程序，進一步開發新的焊接方法，從而提高焊接質量。

關鍵詞：金屬材料焊接 存在缺陷 材料選擇

焊接是應用于工業領域較多的一種材料連接技術，其在制造、建筑等多項領域都有著廣泛的應用。在焊接的過程中由于周邊環境、焊接工藝以及焊接技術等多方面的原因會造成焊接完成的工件表面形成一定的焊接缺陷，這些焊接缺陷的存在嚴重影響了焊接的質量，會使得焊接后的工件無法達到相應的效果，嚴重的會導致工件的報廢。如何在分析焊接缺陷的基礎上做好焊接缺陷的防治是現今乃至今后一段時間內焊接研究的重點。

一、常見焊接中的缺陷

（一）焊接裂紋缺陷

裂紋是在焊接過程中出現最為頻繁的一種缺陷，焊接裂紋是指在焊接的過程中焊縫之間的原子結合效果遭到破壞，從而使得焊縫在形成新的界面所產生的縫隙。根據焊接過程中所出現的縫隙的大小可以將焊縫裂紋分為宏觀、微觀以及極細微裂紋，其中宏觀是僅憑肉眼就可發現的裂紋，而微觀裂紋則指的是在顯微鏡下才可看見的裂紋，而最后一種則是在超精密顯微鏡下才能看到的裂紋，根據裂紋形成溫度的不同可以分為熱裂紋和冷裂紋。同時根據裂紋形成機理的不同可以分為層狀撕裂、應力腐蝕裂紋等多種裂紋形式。在焊接的過程中形成的裂紋尤其是冷裂紋（冷裂紋是在焊接完成后冷卻至馬氏體轉變溫度M3點以下所產生的裂紋）其對焊縫性能的影響是災難性的，這一問題在壓力容器事故中表現最為明顯，通過對壓力容器事故統計后發現，在造成壓力容器事故原因中，除了設計和選材不合理外，因焊接過程中焊縫所產生裂紋而導致的事故比重是最大的。

（二）未融合、未焊透缺陷

未融合指的是焊件、焊縫金屬以及焊縫層處有未融透的部分。未焊透指焊接時接頭根部未完全熔透的現象，也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙，或是母材金屬之間沒有熔化，焊縫熔敷金屬沒有進入接頭的根部造成的缺陷。未融合、未焊透缺陷產生原因主要是焊件裝配間隙或坡口角度太小、鈍邊太厚、焊條直徑太大、電流過小、速度太快及電弧過長等。焊件坡口表面氧化膜、油污等沒有清除干凈，或在焊接時該處流入熔渣妨礙了金屬之間的熔合或運條手法不當，電弧偏在坡口一邊等原因，都會造成邊緣不熔合。

（三）焊接夾渣缺陷

夾渣，顧名思義，焊接接縫處存在熔渣。熔渣的存在導致其強度和密度不夠。在焊接過程中，如果焊接邊緣出現碳弧現象時，就會生成熔渣；如果焊接的過程中出現坡口角度太小、焊接電流過低或焊接速度太快的時候就會產生熔渣。夾渣產生的原因主要有a.坡口尺寸不合理；b.坡口有污物；c.多層焊時，層間清渣不徹底；d.焊接線能量小；e.焊縫散熱太快，液態金屬凝固過快；f.焊條藥皮，焊劑化學成分不合理，熔點過高；g. 鎢極惰性氣體保護焊時，電源極性不當，電、流密度大， 鎢極熔化脫落于熔池中。h.手工焊時，焊條擺動不良，不利于熔渣上浮。夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產生尖端應力集中，尖端還會發展為裂紋源，危害較大。

（四）氣孔缺陷

焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴。氣孔可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔，按分布可分為密集氣孔，鏈孔等。氣孔的生成有工藝因素，也有冶金因素。工藝因素主要是焊接規范、電流種類、電弧長短和操作技巧。冶金因素，是由于在凝固界面上排出的氮、氫、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。

（五）形狀缺陷

焊縫的形狀缺陷是指焊縫表面形狀可以反映出來的不良狀態.如咬邊、焊瘤、燒穿、凹坑（內凹）、未焊滿、塌漏等. 產生原因：主要是焊接參數選擇不當，操作工藝不正確，焊接技能差造成。

二、金屬材料焊接中的缺陷防治措施

（一）防止冷、熱裂紋出現的對策

防止熱裂紋主要方法：在焊接過程中可以減少其應力，這要求焊接技術人員要嚴格遵守工藝流程的相關規定進行焊接。在焊接金屬材料之前，要對焊接工藝進行嚴格分析，并選擇出最適合的工藝。另外，焊接金屬材料的技術人員要嚴格把控工藝參數，合理的控制焊接后冷卻的速度。減少焊接中裂紋的產生還可以利用小電流的手法，對金屬材料進行多層道焊；冷裂紋的控制方法：首先要合理的選擇焊條，在選擇過程中最好要選擇低氫型的，以免氫大量擴散在焊縫中，還有一種減少氫含量的方法就是清掃坡口，將坡口的油污、水分等清理干凈。其次就是要避免焊接材料受潮，遵守焊接材料保管守則，要依照相關規定對焊接材料進行選取。最后合理的調整焊接接頭的應力和韌性，其調整方法是去除接縫氫含量使內應力減少、采取淬硬組織回火的方式、在焊接過程中要按照合理的程序進行、對金屬材料采用分段退焊法等。

（二）解決未融合、未焊透的策略

材料的焊接過程中，要依照相關規定，正確的選擇坡口尺寸、并把握好焊接時的電流速度、對坡口的污漬要及時清理、在焊接過程中要適當的擺動運條、對焊接接縫徹底封底焊清根、在焊接材料融合的過程中金屬焊接的技術人員要仔細觀察和兩側的情況。這樣就可以有效的防止未焊接或未融合的現象發生，為金屬材料的焊接質量帶來保障。

（三）預防焊接過程中產生夾渣的措施

在焊接過程中對坡口尺寸的選擇要科學合理、認真清理坡口表面的水分以及油污等物質，并且清理要及時、對焊接電流要合理控制，并且要將焊接速度控制在與焊接電流相適應的狀態。在進行運條擺動時也要科學合理，符合相關規定。以上措施對于焊接過程中出現夾渣具有很好的預防作用。

（四）其它焊接缺陷的應對措施

在焊接過程中，除了以上的焊接缺陷外還會有很多其他缺陷出現，最好的預防辦法就是及時發現問題并做出解決方案，解決時要徹底。對預熱的材料要先進行熱處理，在熱處理之前首先要對需要處理的焊件進行修正，一般都采用小電流、不擺動運條、多層道焊的方式進行。如果需要修復的焊補結構剛性較大，就要對其采用錘擊的方式解決。如果修補焊縫的次數超過了相關規定，就一定要保證焊縫的合格。在焊接過程中預防焊接缺陷，從源頭抓起最為關鍵，它是預防焊接缺陷的重點，因此在焊接金屬材料之前要嚴格的對各項指標進行檢查，以免焊接缺陷出現后再花費時間去補救，得不償失。

（五）提升焊工綜合素質

相對于焊接技術上的措施，對金屬焊接過程進行管理也十分重要，首先要提升焊工的技術水平，定期對其進行相關技術培訓，并且進行思想教育，提高焊工責任心，引導其對工作認真負責。另外，在日常的金屬材料焊接過程中要嚴格遵守相關規定的要求進行金屬的焊接。

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