焊接质量缺陷统计与分析

焊接质量缺陷统计与分析

摘要：本文通过对以往工地特别是惠来工地焊接缺陷数据的统计，对焊接过程中出现的焊接缺陷进行了总结分析，指出在以后的焊接过程中应注意的事项，有效防止不合格焊口的产生。

焊接是大型安装工程建设中的一项关键工作，其质量的好坏、效率的高低直接影响工程的安全运行和制造工期。针对发电项目，也直接关系到发电机组的安全、稳定运行。随着火电机组设计参数的不断更新与提高，以及项目监理和业主对在建项目的介入深化，对焊接质量提出了更高的要求。对焊接过程中出现的焊接缺陷进行总结分析，预先防止不合格焊口的产生是提高焊接质量的有效手段。

一、焊接质量缺陷的分析统计

焊接质量的缺陷分内部缺陷与表面缺陷，内部缺陷主要有未焊透、未熔合、气孔、裂纹、内凹、夹渣等缺陷；表面缺陷主要有烧穿、咬边、焊缝成型差、焊缝宽窄不合格、焊缝余高超标或不足、错折口等缺陷。经初步统计，针对惠来工地在焊接过程中所产生的主要内外部缺陷有以下几种，数据和比例分析如下下表1所示：

表1

此图所示焊接缺陷出现的几率因特殊情况又有不同。合金含量的高低也会影响产生焊接缺陷的几率，如高合金材质焊口出现焊接裂纹、过烧的缺陷较多；施工环境也会影响焊接质量，在沿海潮湿多风的地方，出现气孔、条孔等焊接缺陷相对较多。

二、常见焊接缺陷出现的原因及预防措施

内部缺陷

（一）气孔、条孔：气孔属于体积性缺陷，它主要是削弱焊缝的有效截面积，降低焊缝的机械性能和强度，尤其是焊缝的弯曲强度和冲击韧性，也破坏了金属的致密性。

原因：(1) 被焊工件或母材未彻底清楚干净，焊接过程中，本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前未及时溢出熔池而残留在焊缝中；(2) 在空气相对湿度较大情况下也有微小的水珠,在熔池冶金过程中,非金属元素形成非金属氧化物,由于气体在金属中的溶解度随温度降低而减少,在结晶过程中部分气体来不及逸出,气泡残留在金属内形成了气孔。

预防措施：

(1) 焊条按照材质证明书进行烘焙，装在专用保温筒内，随用随取；

(2) 焊缝坡口符合要求，彻底清除焊口及母材表面的油污和铁锈等杂质，直至发出金属光泽；

(3) 注意周围焊接施工环境，搭设防风防雨设施，焊接管子时无穿堂风；

(4) 氩弧焊时，氩气纯度不低于99.95％，并注意氩气保护效果，氩气流量合适；

(5) 焊前对工机具进行仔细检查，防止焊枪、皮管等漏气；

(6) 尽量采用短弧焊接，减少气体进入熔池的机会；

(7) 焊工操作手法合理，焊条、焊枪角度合适；

(8) 严格按照焊接工艺操作，必要时焊前进行预热，焊后要缓冷；另外焊接线能量合适，焊接速度不能过快。

（二）未熔合：实质上是一种虚焊现象，导致焊缝的有效截面积减少，在交变应力高度集中的情况下是焊缝的强度降低，塑性下降，最终导致焊缝开裂。未熔合主要有根部未熔合、层间未熔合两种。

原因：(1)层间未彻底清除干净；(2)电流过小，焊接速度过快，使母材坡口或先焊的金属未能完全熔化。(3)焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。根部未熔合主要是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊缝接头未熔合；层间未熔合主要是多层多道焊接过程中层与层间的焊缝金属未熔合。

预防措施：

(1) 焊前对坡口周围认真清理，彻底去除油污和铁锈，加强层间的清查；

(2) 合理选择焊接工艺参数；

(3) 熟练操作技能，焊条(枪)角度正确，不用偏心焊条，注意焊条的摆动；

(4) 每层每道，应保证圆滑过渡。

（三）内部裂纹：包括热裂纹和冷裂纹

原因：热裂纹一般是在焊缝金属结晶过程中形成的，是应力作用的结果；冷裂纹是在焊缝冷却过程中出现的，钢材的强度越高，焊接产生冷裂纹的可能性越大，在低碳钢的焊接接头中一般不出现冷裂纹。产生裂纹的原因由于钢种结构类型的不同,可能出现各种裂纹，但产生裂纹的根本原因有两点：产生裂纹的内部诱因和必须的应力。

预防措施：

(1) 焊前对坡口及母材进行彻底清除；

(2) 应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越低，焊缝金属的抗裂纹能力越大；

(3) 控制近缝区的冷却速度，使之不易形成淬硬组织；

(4) 加强对层间温度的控制，采取焊前预热和焊后热处理等热处理工艺，以利于氢的溢出；

(5) 焊工应选择合理的焊接顺序，防止应力集中减少裂纹的产生。

（四）未焊透：一种面状缺陷，通常为裂纹类缺陷，未焊透也会使焊缝的有效截面积减少，从而降低焊缝的强度。

原因：对口间隙过小、坡口角度偏小、钝边厚、焊接线能量过小、焊接速度过快、焊条和焊丝角度不正确、焊接时有磁偏吹现象。

预防措施：

(1) 正确选用和加工坡口尺寸，保证必须的装配空间，对口间隙严格执行标准要求，保证对口间隙在1～3mm内。

(2 )对于坡口角度，按照壁厚和DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》的要求，或者按照图纸的设计要求。一般壁厚小于20mm的焊口采用V型坡口，单边角度不小于30度，不小于20mm 的焊口采用双V型或u型等综合性坡口。

(3) 钝边厚度一般在lmm左右，如果钝边过厚，采用机械打磨的方式修整，对于单V型坡口，可不留钝边。

(4) 在工艺允许的范围内，选择合适的线能量、焊接速度、焊接电流。

(5) 使用短弧焊接，以增加熔透能力。

（五）出现焊瘤、凸出、内凹的原因及预防措施

原因：这些缺陷一般出现在吊焊或斜焊焊口根部，在平焊及斜平焊位置出现根部焊缝凸出或焊瘤，在仰焊部位出现凹陷。主要原因是：对口间隙大，钝边薄、宽，熔池温度过高，熔池存在一个地方时间过长，对熔池的控制不当造成的，在形成凹陷缺陷时，电弧的推力不够也是重要原因。

预防措施：

(1) 对口间隙符合标准要求，一般为1～3mm；对于对口间隙不均匀的焊口，用机械打磨等方法设法修整到规定要求；

(2)对于坡口钝边不符合要求的进行打磨修整至规定要求；

(3)选择合适的焊接线能量以及合适的焊接速度，控制熔池温度在合适的范围，不过高；

(4)仰焊部位焊接尽量采用短弧焊接，增强电弧推力。

（六）过烧

原因：这类缺陷一般出现在高合金材质焊口，是由于充氩保护不到位，线能量过大，层间温度过高造成的合金元素烧损。

预防措施：

(1) 对高合金材质作好焊口充氩工作，并确保充氩保护有效（以打火机或火柴点燃置于坡口内，如自动熄灭则可）；

(2) 在保证焊缝熔合良好的情况下，采取合适的焊接工艺参数，如小线能量焊接，熔池温度控制在合适的范围内；

（七）夹杂物、夹渣：熔化焊接时的冶金反应产物，如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。另外，在采用钨极氩弧焊打底和手工电弧焊或者钨极氩弧焊时，钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物（俗称夹钨）。

原因：

(1) 熔池温度低，液态金属黏度大，焊接速度大，凝固时熔渣来不及浮出；

(2) 运条不当，熔渣和铁水分不清；

(3) 坡口形状不规则，坡口太窄，不利于熔渣上浮；

(4) 多层焊时熔渣清理不干净。

预防措施：

(1) 选用合适的焊接工艺参数，以利于熔渣的浮出；

(2) 多层焊时，每层必须清理干净，特别是坡口两侧，由于焊条为药皮过渡合金，铁水发粘且流动性差，如清理不干净容易造成夹渣、夹钨缺陷；

(3) 焊条要适当的摆动，防止焊缝冷却过快，以便熔渣浮出；

(4) 操作时注意保护熔池，防止空气侵入。

表面缺陷

（一）焊缝成型差：主要体现在外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变；焊缝与母材非圆滑过渡。

原因：焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊口清理不干净；焊接电流过大或过小；焊接中运条(枪)速度过快或过慢；焊条(枪)摆动幅度过大或过小；焊条(枪)施焊角度选择不当等。

预防措施：

(1) 焊件的坡口角度和装配间隙必须符合图纸设计或所执行标准的要求；

(2) 焊件坡口打磨清理干净，无锈、无垢、无脂等污物杂质，露出金属光泽；

(3) 加强焊接练习，提高焊接操作技术水平，熟悉焊接施工环境；

(4) 根据不同的焊接位置、焊接方法、不同的对口间隙等，按照焊接工艺卡和操作技能要求，选择合理的焊接电流参数、施焊速度和焊条(枪)的角度。

（二）咬边

原因：焊接线能量过大，焊条(枪)角度不当，焊条(丝)送进速度不合适等；电弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。

预防措施：

(1) 选择合适的焊接工艺参数；

(2) 控制电弧长度，尽量使用短弧焊接；

(3) 掌握必要的运条(枪)方法和技巧；

(4) 焊条(丝)送进速度与所选的焊接电流参数协调；

(5) 注意焊缝边缘与母材熔化结合时的焊条(枪)角度。

（三）错、折口

原因：错口的原因主要是焊件对口不符合要求，焊工在对口不合适的情况下点固和焊接；折口的原因主要是安装对口不合适，本身形成一定的夹角、焊缝熔敷金属在凝固过程中本身横向收缩，焊接过程不对称施焊及热处理方法不当造成的。

预防措施：

(1) 加强安装工的培训和责任心：

(2) 对口过程中使用必要的测量工器具；

(3) 对于对口不符合要求的焊件，焊工不得点固和焊接。

(4) 对于大件不对称焊缝，预留反变形余量；

(5) 对称点固、对称施焊；

(6) 采取合理的焊接顺序。

(7) 选择合适的热处理方法。

三、预防措施实施效果

由此可知，预防焊接缺陷产生所采用的措施主要是：对所需焊接部位要进行彻底清理，直至发出金属光泽；严格按规范操作，采用合适的焊接工艺参数，如合适的焊接电流和电压，焊接速度，正确的施焊角度，运条幅度等；厚、高合金、异种材料焊接前应进行有效的处理，如焊前预热，焊后热处理；采取防风防雨的措施，尽量减少环境因素影响焊接质量。

通过对焊接缺陷的分析，了解到产生缺陷的根本原因，在焊接过程中，对其采取有效措施后，很好抑制了焊接缺陷的产生，提高了焊接质量。

(1) 焊前对施焊人员进行交底，严格按规范和作业指导书操作，一是保证焊接工作的顺利进行；二是正确操作可以减少施焊过程中问题的出现，提高了工作效率。

(2)焊前准备工作，对工件、母材或焊口进行有效的打磨、清理，使施焊部位尽可能的光滑，可以有效减少气孔、裂纹等在焊接中最不能允许产生的主缺陷，一是可以保证焊接质量，提高效率；二是可以防止在以后运行过程中不必要事故的发生。

(3) 施焊过程中，选择合适的焊接工艺参数。如适当大小的电流电压，运行速度，摆条幅度，焊枪或焊条角度等，可以有效减少烧穿、咬边、过烧、未熔合、未焊透、焊缝成型差等缺陷。

(4) 焊后热处理也可以防止裂纹的产生，减少应力集中，对焊后部件的变形有很好抑制作用。