材料焊接常見缺陷分析及應(yīng)對(duì)策略

孔德亮

摘 要：隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)都得到了快速的發(fā)展，使得對(duì)金屬材料的應(yīng)用越來越多，成為日常生產(chǎn)生活中不可缺少的材料。但是，金屬焊接過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷，這些缺陷不僅對(duì)焊接結(jié)構(gòu)帶來災(zāi)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(xiàn)缺陷，還需做好防范措施，要求焊接工作者嚴(yán)格遵守焊接的相關(guān)規(guī)定，選擇科學(xué)合理的焊接程序，進(jìn)一步開發(fā)新的焊接方法，從而提高焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：金屬材料焊接 存在缺陷 材料選擇

焊接是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域較多的一種材料連接技術(shù)，其在制造、建筑等多項(xiàng)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在焊接的過程中由于周邊環(huán)境、焊接工藝以及焊接技術(shù)等多方面的原因會(huì)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(yán)重影響了焊接的質(zhì)量，會(huì)使得焊接后的工件無法達(dá)到相應(yīng)的效果，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致工件的報(bào)廢。如何在分析焊接缺陷的基礎(chǔ)上做好焊接缺陷的防治是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間內(nèi)焊接研究的重點(diǎn)。

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(xiàn)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(jié)合效果遭到破壞，從而使得焊縫在形成新的界面所產(chǎn)生的縫隙。根據(jù)焊接過程中所出現(xiàn)的縫隙的大小可以將焊縫裂紋分為宏觀、微觀以及極細(xì)微裂紋，其中宏觀是僅憑肉眼就可發(fā)現(xiàn)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(jù)裂紋形成溫度的不同可以分為熱裂紋和冷裂紋。同時(shí)根據(jù)裂紋形成機(jī)理的不同可以分為層狀撕裂、應(yīng)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(zhuǎn)變溫度M3點(diǎn)以下所產(chǎn)生的裂紋）其對(duì)焊縫性能的影響是災(zāi)難性的，這一問題在壓力容器事故中表現(xiàn)最為明顯，通過對(duì)壓力容器事故統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在造成壓力容器事故原因中，除了設(shè)計(jì)和選材不合理外，因焊接過程中焊縫所產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)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(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)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?zèng)]有進(jìn)入接頭的根部造成的缺陷。未融合、未焊透缺陷產(chǎn)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(zhǎng)等。焊件坡口表面氧化膜、油污等沒有清除干凈，或在焊接時(shí)該處流入熔渣妨礙了金屬之間的熔合或運(yùn)條手法不當(dāng)，電弧偏在坡口一邊等原因，都會(huì)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(dǎo)致其強(qiáng)度和密度不夠。在焊接過程中，如果焊接邊緣出現(xiàn)碳弧現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)生成熔渣；如果焊接的過程中出現(xiàn)坡口角度太小、焊接電流過低或焊接速度太快的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生熔渣。夾渣產(chǎn)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(shí)，層間清渣不徹底；d.焊接線能量小；e.焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快；f.焊條藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點(diǎn)過高；g. 鎢極惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，電源極性不當(dāng)，電、流密度大， 鎢極熔化脫落于熔池中。h.手工焊時(shí)，焊條擺動(dòng)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(huì)產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會(huì)發(fā)展為裂紋源，危害較大。

（四）氣孔缺陷

焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)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(guī)范、電流種類、電弧長(zhǎng)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(tài).如咬邊、焊瘤、燒穿、凹坑（內(nèi)凹）、未焊滿、塌漏等. 產(chǎn)生原因：主要是焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，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(xiàn)的對(duì)策

防止熱裂紋主要方法：在焊接過程中可以減少其應(yīng)力，這要求焊接技術(shù)人員要嚴(yán)格遵守工藝流程的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊接。在焊接金屬材料之前，要對(duì)焊接工藝進(jìn)行嚴(yán)格分析，并選擇出最適合的工藝。另外，焊接金屬材料的技術(shù)人員要嚴(yán)格把控工藝參數(shù)，合理的控制焊接后冷卻的速度。減少焊接中裂紋的產(chǎn)生還可以利用小電流的手法，對(duì)金屬材料進(jìn)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(kuò)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(guān)規(guī)定對(duì)焊接材料進(jìn)行選取。最后合理的調(diào)整焊接接頭的應(yīng)力和韌性，其調(diào)整方法是去除接縫氫含量使內(nèi)應(yīng)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(jìn)行、對(duì)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(guān)規(guī)定，正確的選擇坡口尺寸、并把握好焊接時(shí)的電流速度、對(duì)坡口的污漬要及時(shí)清理、在焊接過程中要適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)運(yùn)條、對(duì)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(shù)人員要仔細(xì)觀察和兩側(cè)的情況。這樣就可以有效的防止未焊接或未融合的現(xiàn)象發(fā)生，為金屬材料的焊接質(zhì)量帶來保障。

（三）預(yù)防焊接過程中產(chǎn)生夾渣的措施

在焊接過程中對(duì)坡口尺寸的選擇要科學(xué)合理、認(rèn)真清理坡口表面的水分以及油污等物質(zhì)，并且清理要及時(shí)、對(duì)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(yīng)的狀態(tài)。在進(jìn)行運(yùn)條擺動(dòng)時(shí)也要科學(xué)合理，符合相關(guān)規(guī)定。以上措施對(duì)于焊接過程中出現(xiàn)夾渣具有很好的預(yù)防作用。

（四）其它焊接缺陷的應(yīng)對(duì)措施

在焊接過程中，除了以上的焊接缺陷外還會(huì)有很多其他缺陷出現(xiàn)，最好的預(yù)防辦法就是及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并做出解決方案，解決時(shí)要徹底。對(duì)預(yù)熱的材料要先進(jìn)行熱處理，在熱處理之前首先要對(duì)需要處理的焊件進(jìn)行修正，一般都采用小電流、不擺動(dòng)運(yùn)條、多層道焊的方式進(jìn)行。如果需要修復(fù)的焊補(bǔ)結(jié)構(gòu)剛性較大，就要對(duì)其采用錘擊的方式解決。如果修補(bǔ)焊縫的次數(shù)超過了相關(guān)規(guī)定，就一定要保證焊縫的合格。在焊接過程中預(yù)防焊接缺陷，從源頭抓起最為關(guān)鍵，它是預(yù)防焊接缺陷的重點(diǎn)，因此在焊接金屬材料之前要嚴(yán)格的對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，以免焊接缺陷出現(xiàn)后再花費(fèi)時(shí)間去補(bǔ)救，得不償失。

（五）提升焊工綜合素質(zhì)

相對(duì)于焊接技術(shù)上的措施，對(duì)金屬焊接過程進(jìn)行管理也十分重要，首先要提升焊工的技術(shù)水平，定期對(duì)其進(jìn)行相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，并且進(jìn)行思想教育，提高焊工責(zé)任心，引導(dǎo)其對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)。另外，在日常的金屬材料焊接過程中要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定的要求進(jìn)行金屬的焊接。

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