气焊常见缺陷与防止措施

2019-03-0516:19:31气焊常见缺陷与防止措施已关闭评论

气焊的常见缺陷主要有焊缝尺寸不符合要求、咬边、烧穿、焊瘤、夹渣、未焊透、过热和过烧、凹坑、气孔、裂纹等缺陷。

一、焊缝尺寸不符合要求

1. 危害

焊缝的尺寸与设计要求或相关标准规定的尺寸不相符,出现焊缝成形不良,焊缝高低、宽窄不一等缺陷,不但焊缝外形不美观,而且容易引起应力集中,降低接头强度,影响到结构的安全使用。

2. 产生原因

产生焊缝尺寸不符合要求的主要原因是焊工不了解或未严格执行设计方案中对焊缝尺寸的要求。此外,焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀,火焰能率过大或过小、焊丝和焊炬的角度选择不合适、焊接速度不均匀、焊工的操作技术不熟练都可能引起该缺陷。

3. 防止措施

为防止焊缝尺寸不符合要求,要求焊工熟练掌握气焊的基本操作技能,熟悉并严格执行设计对焊缝尺寸的要求;正确调整火焰、焊丝和焊炬的角度;焊接速度力求均匀;选择适当的焊接规范及提高焊件的装配质量。

二、咬边

1. 危害

咬边减少了焊缝的有效截面,使接头强度降低,容易在咬边处引起应力集中,承载后容易断裂。一般结构中咬边深度不允许超过0.5mm,而特别重要的焊件(如高压容器及管道)是不允许咬边存在的,如有必须补焊。

2. 产生原因

产生咬边的原因主要是焊接不规范和操作不适当引起的。横焊时,当火焰能率过大或焊嘴、焊丝运动配合不当,焊嘴倾角不正确;平焊和立焊时由于火焰偏吹,焊丝移动范围过小或金属熔池面积过大,都可能引起咬边。

3. 防止措施

为防止咬边产生,要选择合理的焊接规范和正确的操作方法;正确选择火焰能率;焊嘴与焊丝摆动要适宜;正确掌握焊嘴的倾角等。

三、烧穿

1. 危害

烧穿不仅影响焊缝外观,而且使该处焊缝的强度急剧降低,还可能造成根部凸瘤。

2. 产生原因

产生烧穿的原因主要是接头间隙过大或钝边太薄;火焰能率太大;气焊速度过慢,尤其是焊接薄板时,容易发生烧穿。

3. 防止措施

为避免产生烧穿,要选择合理的坡口,其坡口角度和间隙不宜过大,钝边不宜过小;火焰能率和焊接速度要适当。薄板单面焊采用加铜垫板或焊剂垫等方法,均可防止熔化金属自背面流出造成烧穿。

四、焊瘤

1. 危害

焊瘤不但影响焊缝表面的美观,其下面还常常伴有未焊透缺陷,容易产生应力集中。管道内部的焊瘤还会影响管内的有效面积,甚至造成堵塞现象。

2. 产生原因

产生焊瘤的主要原因是火焰能率太大,焊接速度过慢;焊件装配间隙过大,焊丝和焊嘴角度不当等。

3. 防止措施

为防止产生焊瘤,当进行立焊和横焊时,应选用比平焊小些的火焰能率,焊件装配间隙不能太大,焊丝和焊嘴角度要适当。

五、夹渣

1. 危害

夹渣多数是不规则形状,其尖角会引起很大的应力集中,尖角顶点常有裂纹产生。

2. 产生原因

产生夹渣的原因主要有母材或焊丝的化学成分不当,焊缝金属中含有较多的O2、N2和S;焊件和焊丝的污物没有清理干净;多层多道焊时,层间的熔渣未清除干净;火焰能率过小,使熔池金属和熔渣所得到的热量不足,流动性降低,熔池金属凝固速度过快,熔渣来不及浮出;焊丝和焊嘴角度不正确等。

3. 防止措施

防止夹渣缺陷的产生,要选用合格的优质焊丝;焊前将焊件待焊处和焊丝表面及焊层间污物清理干净;选择合适的火焰能率;注意熔渣的流动方向,随时调整焊丝和焊嘴的角度,使熔渣能顺利地浮到熔池的表面。

六、未焊透

1. 危害

未焊透(未熔合)使接头强度降低,应力集中,容易引起裂纹。

2. 产生原因

产生未焊透的主要原因是由于焊接接头的坡口角度过小及装配间隙太小、钝边太厚;火焰能率过小,焊接速度过快;坡口或前一层焊缝表面有污物,使母材之间不能充分地熔合。

3. 防止措施

防止未焊透的产生,要合理选择焊接规范,选用正确的坡口形式和装配间隙,并清除干净坡口、焊丝和焊层间的污物及熔渣;选择合适的火焰能率和焊接速度;对导热快、散热面大的焊件,需进行焊前预热或焊接过程中加热,防止焊偏。

七、过热和过烧

1. 危害

过热的特征是金属表面发黑并起氧化皮、晶粒粗大、性能变脆。金属过热可用在焊后进行正火等热处理方法改善,但对过烧缺陷必须铲除重焊。

2. 产生原因

过热和过烧产生的原因通常是火焰能率过大、焊接速度太慢或焊嘴在一个地方停留时间过长。此外,过烧还与所采用的氧化焰、不合格焊丝以及在风力较大处焊接有关。

3. 防止措施

防止过热和过烧的出现,要正确选用焊炬和焊嘴、火焰种类和焊接参数。采用中性焰,适当的焊接速度,不使熔池温度过高。此外,还必须使用合格的优质焊丝,不在风力较大的地方焊接。

八、凹坑

1. 危害

凹坑经常出现在焊缝末端收尾处以及焊缝的接头处。凹坑不仅使该处焊缝的强度严重减弱,同时在凹坑内很容易产生气孔、夹渣和微小裂纹等缺陷。

2. 产生原因

凹坑的产生是由于在操作过程中,收尾处未填满熔池就撤去焊丝。气焊薄板时,火焰能率过大或收尾时间过短,或在焊接中断后重新焊接时起焊处没有和前面的中断收尾处衔接好。

3. 防止措施

防止凹坑的产生,要提高操作水平;重新接头时,应使新加入的焊丝熔滴和被熔化的原焊缝收尾处的金属熔合;收尾时,应多填加焊丝,将熔池完全填满。气焊薄板时,应正确选择火焰能率。

九、气孔

1. 危害

气孔的危害是减小焊缝的有效工作截面,使焊缝的机械性能下降,破坏焊缝金属的致密性,容易造成泄漏。因此,在重要的焊接结构中不允许气孔,特别是链状和蜂窝状气孔的存在。

2. 产生原因

气孔的产生主要是焊丝和焊件表面的油污、锈、氧化物等没有清除干净;焊丝、焊剂或基体金属的化学成分不合格,如含碳量过高等;火焰性质选用不正确,采用氧化焰或碳化焰焊接;操作时火焰保护熔池不良,焊炬摆动过快、过大,填丝不均匀等;焊接速度过快或焊接结束时火焰撤离过快。

3. 防止措施

防止气孔的产生,焊前要将坡口两侧20~30mm范围内和焊丝表面的油、锈和水分等污物清除干净;气焊熔剂要妥善保存,防止受潮;选用中性焰焊接,填丝要均匀,焊炬摆动时不宜过快过大,要加强火焰对熔池的保护;要选择合适的焊接速度,在焊接收尾或中途中断时,火焰要慢慢撤离,以使熔池缓慢冷却,气体充分逸出,减少气孔的产生。

十、裂纹

1. 危害

焊接裂纹具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。焊接裂纹是最危险的焊接缺陷,严重影响焊接结构的使用性能和安全可靠性,是引起许多焊接结构破坏事故的直接原因。裂纹除了降低焊接接头的强度外,还因裂纹末端的尖锐缺口引起应力集中,促使裂纹的发展直至焊接接头破坏。

根据形成焊接裂纹的温度可分为热裂纹和冷裂纹。

2. 热裂纹

(1)产生原因。热裂纹的显著特征是断口呈蓝黑色,即金属被高温氧化的颜色,有时在热裂纹里有流入熔渣的迹象。在凹坑内出现的裂纹一般为热裂纹。焊缝金属中的热裂纹也称为凝固裂纹。

凝固裂纹的产生是在凝固过程中,不完全熔化区晶界处的易熔杂质有一部分发生熔化,形成液体薄膜,在拉应力作用下,形成细小的裂纹。硫是引起焊缝金属中凝固裂纹的最主要元素,另外,钢的含碳量较高时,有利于硫在晶界富集,促使热裂纹产生。

在热影响区熔合线附近产生的热裂纹称为液化裂纹或热撕裂。液化裂纹的产生原因与凝固裂纹相似。液化裂纹一般长约0.5mm,很少超过1mm,这种裂纹可成为冷裂纹的源头。

(2)防止措施。正确选用焊丝的牌号,使用合理、优质的焊丝是防止热裂纹产生的重要措施。要严格控制母材和焊丝中碳、硫、磷的含量。由于锰具有脱硫的作用,应适当提高锰的含量。

对于刚性较大的焊件,由于焊接时产生的变形小,结果使焊接应力增大,促使热裂纹的产生。在焊接时应选择合适的焊接工艺参数,在必要时应采取预热和缓冷措施,并合理地安排焊接方向和焊接顺序,以减少焊接应力。

气焊时应避免出现凹坑,在气温较低的场所焊接或焊接过程中中断或收尾时,应注意填满凹坑并将火焰缓慢离开。

调整焊缝金属的合金成分,如焊接铬镍不锈钢时,适当提高焊缝金属的含铬量,可显著增强焊缝金属的抗热裂性能。

在焊缝金属中加入可使晶粒细化的元素,如钼、钒、钛、铌、铝等,有利于消除集中分布的液体薄膜,能有效地防止热裂纹的产生。

3. 冷裂纹

(1)产生原因。冷裂纹一般在300℃以下形成,与热裂纹相比,冷裂纹断口无氧化色。冷裂纹不是在焊接过程中产生的,而是在焊后延续一定时间后才产生。在焊接接头冷却到室温后并在一定时间才出现的冷裂纹称为延迟裂纹。冷裂纹多在焊接热影响区内产生,有时也在焊缝金属内发生,一般焊缝金属的横裂纹多为冷裂纹。

冷裂纹产生的原因有:钢材的淬火倾向、残余应力、焊缝金属和热影响区的扩散氢含量等,其中氢的作用是形成冷裂纹的重要原因。

(2)防止措施。采取焊前预热和焊后缓冷工艺,这样不仅能改善焊接接头的组织,降低热影响区的硬度和脆性,还能加速焊缝中的氢向外扩散,同时也起到了减少焊接应力的作用。

要选择合适的焊接工艺参数,尤其是焊接速度,既不能过快,也不能过慢。如果焊接速度太快,容易形成淬火组织;如果焊接速度太慢,就会使热影响区变宽。总之,都会促使冷裂纹产生。此外,在焊接时还要采用合理的装配和焊接顺序,以减小焊接残余应力。

在气焊前应去除坡口两侧和焊丝表面的油、锈等污物,气焊熔剂在使用前应烘干,以减少焊缝中氢的来源。

重要的焊件焊后应立即进行消除应力的热处理和去氢处理,消除残余应力,使氢从焊接接头中充分逸出,即焊件焊后立即在200~350℃的温度下保温2~6h,然后缓冷,以保证焊缝金属中的扩散氢加速逸出。

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