關于起重機械結構焊接缺陷產生原因及控制對策探討

潘燦威，麥曉俊，戴建芯

（廣東省特種設備檢測研究院佛山檢測院，廣東 佛山 52800）

起重機械在工業生產中運用十分廣泛，其在卸載、運移等過程中發揮著不可替代的作用，但其工作環境復雜，一旦發生安全事故必然會造成重大的人員損失和財產損失，所以要保證起重機械在使用過程中的安全性。起重機作為一種大型的鋼結構設備，在制造的過程中需要大量地用到焊接加工，由此可見，起重機的焊接質量必然會對整個起重機的制造質量產生重大的影響。氣孔、裂縫、未焊透和形狀缺陷是焊接過程中最常見的缺陷類型，每種缺陷都會對起重機產生相應的安全隱患，在起重機械的制造過程中一定要加強對焊接質量的檢測，特別是要加強對未焊透和未融合這個不易發現的缺陷的檢測，才能為起重機械安全穩定運行提供更有力的支撐。

1 起重機械焊接過程中常見的缺陷類型

1.1 氣孔

氣孔是焊接過程中最常見的缺陷類型，孔洞的存在會極大地降低焊接處的連接強度和剛度，影響起重機械的承載能力。根據氣孔所在的位置可以將起重機械焊接過程中產生的氣孔分為以下三種類型：內部氣孔、表面氣孔和接頭氣孔。主要由以下幾個原因造成：（1）焊接電流過大。焊接電流過大會使電弧的長度變長，從而會對氣泡的排出形成一定的阻礙作用。（2）在焊接準備階段，沒有將焊接部位清理干凈。（3）移動焊條的速度過快，從而使得氣泡尚未排出焊縫便已冷卻。（4）焊條受潮。受潮的焊條在焊接時水分高溫揮發成氣體，不能及時排出最后也會形成氣孔。

1.2 裂縫

裂縫是所有焊接缺陷里危害最大的一種，會對焊接處的強度產生毀滅性的的影響，有時甚至會直接導致其不能使用。根據裂縫產生的原因將起重機械焊接過程中產生的裂縫分為三種類型：（1）剛性裂縫。由于實際工作的需要起重機械的鋼結構通常剛度都非常大，在焊接的過程中如果未能控制好焊接電流，那么焊接處的應力將非常大，在焊接處便容易出現通身的縱向裂紋，也就是通常所說的剛性裂紋。（2）硫元素裂縫。硫元素裂縫的形成與被焊接材料自身的元素組成有關，起重機械所用的鋼材碳含量普遍偏高，硫、碳元素含量高的材料在焊接的過程中更易出現裂縫。（3）隙裂縫。主要由于焊接完成后被焊材料冷卻時間過快而出現脆化，形成一些極其微細的裂縫。這類裂縫通常都產生在材料的內部，又由于極其微細，肉眼很難發現它的存在，所以在檢測的過程中，必須運用專門的檢測設備對該類缺陷進行檢測。

1.3 未焊透和未融合

未焊透和未融合指的是在焊接的過程中接頭根本沒有徹底融透或者是焊縫深度不合格的現象，通常出現在單面焊的坡口根部處或者是雙面焊的坡口鈍邊處。該類缺陷的存在會減少焊接處的有效面積，使得連接處的強度會大幅度下降。此外該類缺陷的存在還會使得連接處的應力過于集中，會降低起重機的承載力和疲勞強度。主要產生的原因為在焊接前未對焊接處進行徹底的清潔，存在鐵銹、水分和其他的雜質。

1.4 形狀缺陷

外形缺陷是最容易發現的一類焊接缺陷，形狀的改變僅僅是外在的表現，引起形狀改變的原因才是研究的重點所在。根據其形狀起重機械焊接中缺陷主要有以下兩種：（1）咬邊。咬邊主要是由于一些焊接參數選擇不當，焊接電流、焊接電壓過大或者是焊接速度過慢造成的。咬邊的出現也會增大焊接處的應力集中，較小連接處的有效面積，使得連接處的強度下降，在起重機械這種對強度要求高的機械機構的焊接過程一定要嚴格控制該類缺陷。（2）弧坑。在焊接的過程中由于收弧、斷弧的時機控制得不合適而使得焊縫末端出現的低洼部分而形成。填充物不足是焊縫處出現弧坑的最主要原因，該類缺陷對焊接質量產生的影響與咬邊類似，也會對連接處的強度產生一定的影響。

2 有效控制起重機械焊接質量的策略

焊接缺陷的存在嚴重影響起重機械運行安全，如果焊接的質量得不到保證，那么在起重的過程中存在氣孔、裂縫等焊接缺陷的地方就可能會發生彎曲、斷裂甚至是垮塌等事故，從而會導致巨大的人員傷害和巨大的額財產損失。再者由于焊接缺陷的存在會嚴重的降低焊接處的強度和剛度，因此，其也會對整個起重機械的承載能力產生一定的影響。通常情況下，由于焊接缺陷的存在，實際生產的起重機械的承載能力要遠遠低于設計時得到的理論值，因此為了保證起重機械的承載能力，應該規避焊接缺陷的出現。

2.1 加強焊工焊接資格管理

焊工的水平會直接影響焊接的質量，因此有效的控制起重機械的焊接質量首要任務就是要加強對焊工焊接資格的管理，保證焊工的技術水平。（1）加強考核與培訓。通過不定期的組織培訓有利于讓焊工學習更多的關于起重機械的焊接知識，了解焊接工藝的發展趨勢，也能夠幫助其學習更多的焊接技能。而加強考核的主要目的是對焊工的實際水平進行檢測，只有測試合格者才能獲得焊接資格證書。（2）推行持證上崗與安全責任制。起重機械的焊接工作必須由獲得焊接資格證書的員工來完成，這個原則在任何時候都不能改變。對于獲得焊接資格的焊工要進行歸檔管理，要做好焊接工作記錄并進行存檔。而安全責任制度就是焊工必須對其所完成的焊接工作的質量負責，其目的是督促焊工更加認真負責地工作。

2.2 加強焊接工藝管理

焊接工藝管理包括焊接工藝方案制定、焊接工藝的執行、焊接檢驗等。起重機械現有的焊接工藝方案還存在諸多不合理和不完整之處，因此在今后的運用發展過程中必須對現有的工藝方案不斷進行優化和完善。好的焊接工藝方案只有被嚴格執行時才能發揮其應有的作用，因此在焊接的過程中一定要督促焊工嚴格按照預定的方案來完成相關的工作，此外還要特別提醒焊工要注意焊接環境等一些容易被忽視的焊接條件。只有將焊工工藝管理工作做好，才能從體系上為焊接質量提供更加可靠的保障。

2.3 加強焊接材料控制

焊接材料對起重機械結構焊接質量產生直接影響，應對焊接材料做好管理控制。（1）加強在采購焊接材料的過程中的檢測，保證焊材的合格率。（2）建立完善的焊材管理制度。做好焊材的采購、驗收、發放、保管以及回收各個環節的記錄工作，并進行存檔。（3）加強對焊材庫的管理。焊材通常情況對都存放在焊材庫中，只有在使用時才會取出，因此加強焊材庫的管理對保障焊材的質量也具有重要意義。焊材的濕度會直接影響焊接的質量，應保證庫內的濕度和溫度，并定期對焊材進行烘干處理，保證在出庫時焊材的質量能夠達到相關的標準。

2.4 加強焊接設備控制

電焊機作為焊接工作中不可或缺的工具，其可靠性和穩定性也會影響焊接質量。隨著科技水平的日新月異，焊接設備的自動化和智能化程度也在不斷提高，這也對焊工的技術水平提出了更高的要求，焊工必須保證能夠熟練地使用先進的焊接設備。為了保證焊接工作能夠保質高效完成。此外還應該要做好焊接設備的維護與保養工作，要定期對其進行檢測與保養，只有如此，才能為起重機械焊接工作奠定更加堅實的基礎。

2.5 加強焊接環境控制

焊接環境是焊接過程中最容易忽視的一個因素，但是焊接環境對焊接質量也會產生重要的影響。在所有的環境因素中濕度、溫度和風速對焊接質量的影響最明顯，溫度過低會使得焊縫的冷卻速度過快，從而容易出現裂縫等缺陷，濕度過大會使水分容易進入焊縫從而容易產生氣孔，風速過大容易使焊接保護氣體被吹散，發揮不了其應有的作用。因此，應該盡量為起重機械的焊接工作提供一個良好的工作環境，盡可能地不要在濕度高、風速大的室外環境中進行相關的工作。

3 結語

綜上所述，起重機械的焊接質量控制對起重機械的整體性能至關重要。在起重機械的焊接過程中，必須從焊工管理、工藝管理、材料控制、焊接設備控制等方面對焊接工作進行控制，只有如此才能保證起重機械的質量和安全性。