浅析焊接工艺过程中存在的问题及焊接解决方法

【摘 要】焊接作为钢结构的一种主要连接方法，在我国建筑钢结构建设中发挥更加重要的作用。在各种钢结构的建设中，必不可少的自然是钢的焊接技术。因此焊接水平的提高是实现钢结构技术快速发展和确保建筑钢结构施工质量的关键。 
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　　【关键词】焊接质量；影响因素；焊接工艺； 
　　一、影响焊接质量的主要因素 
　　1、操作人员因素。焊接工作的操作人员主要就是焊工及焊接设备的操作人员。各种不同的焊接方法对焊工的依赖程度不同，手工操作占支配地位的手弧焊接，焊工操作技能的水平和谨慎认真的态度对焊接质量至关重要。即使埋弧自动焊，焊接规范的调整和施焊也离不开人的操作。由于焊工质量意识差、操作粗心大意，不遵守焊接工艺规程，操作技能差等都可能影响焊接质量。 
　　2、机器设备因素。机器设备这一因素对焊接来说就是各种焊接设备。焊接设备的性能，它的稳定性与可靠性对焊接质量会产生一定影响，特别是结构复杂、机械化、自动化高的设备，由于对它的依赖性更高，因此要求它有更好、更稳定的性能。在压力容器质量体系中，要求建立包括焊接设备在内的各种在用设备的定期检查制度。 
　　3、材料因素。焊接使用的材料包括各种被焊材料，也包括各种焊接材料、还有与产品配合使用的各种外购或外协加工的零部件。焊接生产中使用这些材料的质量是保证焊接产品质量的基础和前提。从全面质量管理的观点出发，为了保证焊接质量，从生产过程的起始阶段，即投料之前就要把好材料关。 
　　4、工艺方法因素。焊接质量对工艺方法的依赖性较强，其影响主要来自两个方面：一方面是工艺制订的合理性；另一方面是执行工艺的严肃性。某一产品或某种材料的焊接工艺的制定，首先要进行焊接工艺评定，然后根据评定合格的工艺评定报告和图样技术要求制订焊接工艺规程、编制焊接工艺说明书或焊接工艺卡。这些以书面形式表达的各种工艺参数是指导施焊时的依据，它是模拟生产条件所作的试验和长期积累的经验以及产品的具体技术要求而编制出来的，是保证焊接质量的基础。在此基础上需要保证的另一方面是贯彻执行焊接工艺的严肃性。在没有充分根据的情况下不得随意变更工艺参数，即使确需改变，也必须履行一定程序和手续。不正确的焊接工艺固然不能保证焊接质量，即使有经评定验证是正确合理的工艺规程，不严格执行，同样也不能得到合格的质量。两者相辅相成，相互依赖，不能忽视或偏废任何一个方面。 
　　5、环境因素。在特定环境下，焊接质量对环境的依赖性也是很大的。因为焊接操作常常在室外露天进行，必然受到外界自然条件，如温度、湿度、风力及雨雪天气的影响，在其它因素一定的情况下，有可能单纯因环境因素造成焊接质量问题。环境因素的控制措施比较简单，当环境条件不符合规定要求时，如风力较大或雨雪天气可暂时停止焊接工作或采取有效防护措施后再进行焊接，过低的气温可对工件适当预热等。 
　　二、焊接质量影响因素的解决方法 
　　（1）工件在焊接之前必须进行工件表面清理，以保证各接头焊接质量稳定。（2）使用电流实时监控功能，随时掌握工作过程中的电流变化情况，并采用恒电流工作方式来保证焊接质量稳定。（3）使用电流递增控制功能，在焊机点够一定数量的焊点之后，通水电缆的使用性能会逐渐下降，电流阶梯上升功能可以补偿焊接电流的变化，使通水电缆的性能充分发挥出来。（4）对于无法进行实时监控的情况，可以使用大电流测试仪定期对焊接电流进行检测和调整，以保证设备的最佳焊接状态。 
　　三、焊接工艺过程中存在的问题及焊接解决方法 
　　1、热裂纹。热裂纹可发生在焊缝区或热影响区，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩，焊后立即可见。热裂纹产生的主要原因是焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体（含硫、磷、铜等杂质），接头中存在拉应力。主要解决措施为选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点为988℃，很容易产生热裂纹。严格控制焊缝截面形状，避免突高，扁平圆弧过渡。缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性减少偏析。确定合理的焊接工艺参数，减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接应力。如采用小线能量，焊前预热，合理的焊缝布置等。 
　　2、冷裂纹。冷裂纹发生于碳钢或合金钢，高的含碳量和合金含量。冷裂纹具有延迟性质，主要是延迟裂纹。冷裂纹产生的主要原因是焊接接头（焊缝和热影响区及熔合区）的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化；磷含量过高同样产生冷裂纹。存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。防止冷裂纹的措施为选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈，减少氢的来源。工件焊前预热，焊后缓冷（大部分材料的温度可查表），可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等，焊后进行清除应力的退火处理。焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。 
　　3、气孔产生的原因和预防措施。焊接部位不洁净容易产生气孔。因此，焊接部位要求在焊接前清除油污、铁锈等脏物；使用低氢焊条焊接时要求更为严格。焊条和焊剂一定要严格按照规定的温度进行烘焙和保温。要求采取适宜的焊接规范，不要采用过大的焊接电流。注意控制母材及焊材的化学成分。焊接速度过快，焊接时操作不当，电弧拉得过长，使得有较多气体溶入金属溶液内。焊波接头气孔，使用低氢焊条往往容易在焊缝接头处出现表面和内部气孔。气体保护焊时应调节气体流量至适当值。 
　　4、夹渣与夹杂。夹渣与夹杂的原因是坡口角度或焊接电流太小。焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣，边缘清理不净，有残留 氧化物铁皮和碳化物等。酸性焊条时，由于电流小或运条不当形成糊渣。碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。夹渣与夹杂的预防措施：清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干燥，控制铁水与熔渣分离。按焊接工艺数据要求，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，加强焊接过程的层道清理，仔细观察坡口两侧熔化情况，每一层都要认真清理焊渣。使用合适规格的焊条、选用适宜的坡口形式及尺寸。提高焊工的操作技术水平。 
　　结束语 
　　随着工业化程度的提高，相应的工业设备在其产品结构、加工工艺及应用领域不断更新与发展，对产品的加工质量要求不断提高，对于焊接工艺及方法提出了更高的要求，因此，优化焊接工艺及焊接方法，是焊接工业领域中不容忽视的组成部分。