氣焊常見缺陷與防止措施

2019-03-0516:19:31氣焊常見缺陷與防止措施已關閉評論

氣焊的常見缺陷主要有焊縫尺寸不符合要求、咬邊、燒穿、焊瘤、夾渣、未焊透、過熱和過燒、凹坑、氣孔、裂紋等缺陷。

一、焊縫尺寸不符合要求

1. 危害

焊縫的尺寸與設計要求或相關標準規定的尺寸不相符,出現焊縫成形不良,焊縫高低、寬窄不一等缺陷,不但焊縫外形不美觀,而且容易引起應力集中,降低接頭強度,影響到結構的安全使用。

2. 產生原因

產生焊縫尺寸不符合要求的主要原因是焊工不了解或未嚴格執行設計方案中對焊縫尺寸的要求。此外,焊件坡口角度不當或裝配間隙不均勻,火焰能率過大或過小、焊絲和焊炬的角度選擇不合適、焊接速度不均勻、焊工的操作技術不熟練都可能引起該缺陷。

3. 防止措施

為防止焊縫尺寸不符合要求,要求焊工熟練掌握氣焊的基本操作技能,熟悉并嚴格執行設計對焊縫尺寸的要求;正確調整火焰、焊絲和焊炬的角度;焊接速度力求均勻;選擇適當的焊接規范及提高焊件的裝配質量。

二、咬邊

1. 危害

咬邊減少了焊縫的有效截面,使接頭強度降低,容易在咬邊處引起應力集中,承載后容易斷裂。一般結構中咬邊深度不允許超過0.5mm,而特別重要的焊件(如高壓容器及管道)是不允許咬邊存在的,如有必須補焊。

2. 產生原因

產生咬邊的原因主要是焊接不規范和操作不適當引起的。橫焊時,當火焰能率過大或焊嘴、焊絲運動配合不當,焊嘴傾角不正確;平焊和立焊時由于火焰偏吹,焊絲移動范圍過小或金屬熔池面積過大,都可能引起咬邊。

3. 防止措施

為防止咬邊產生,要選擇合理的焊接規范和正確的操作方法;正確選擇火焰能率;焊嘴與焊絲擺動要適宜;正確掌握焊嘴的傾角等。

三、燒穿

1. 危害

燒穿不僅影響焊縫外觀,而且使該處焊縫的強度急劇降低,還可能造成根部凸瘤。

2. 產生原因

產生燒穿的原因主要是接頭間隙過大或鈍邊太薄;火焰能率太大;氣焊速度過慢,尤其是焊接薄板時,容易發生燒穿。

3. 防止措施

為避免產生燒穿,要選擇合理的坡口,其坡口角度和間隙不宜過大,鈍邊不宜過小;火焰能率和焊接速度要適當。薄板單面焊采用加銅墊板或焊劑墊等方法,均可防止熔化金屬自背面流出造成燒穿。

四、焊瘤

1. 危害

焊瘤不但影響焊縫表面的美觀,其下面還常常伴有未焊透缺陷,容易產生應力集中。管道內部的焊瘤還會影響管內的有效面積,甚至造成堵塞現象。

2. 產生原因

產生焊瘤的主要原因是火焰能率太大,焊接速度過慢;焊件裝配間隙過大,焊絲和焊嘴角度不當等。

3. 防止措施

為防止產生焊瘤,當進行立焊和橫焊時,應選用比平焊小些的火焰能率,焊件裝配間隙不能太大,焊絲和焊嘴角度要適當。

五、夾渣

1. 危害

夾渣多數是不規則形狀,其尖角會引起很大的應力集中,尖角頂點常有裂紋產生。

2. 產生原因

產生夾渣的原因主要有母材或焊絲的化學成分不當,焊縫金屬中含有較多的O2、N2和S;焊件和焊絲的污物沒有清理干凈;多層多道焊時,層間的熔渣未清除干凈;火焰能率過小,使熔池金屬和熔渣所得到的熱量不足,流動性降低,熔池金屬凝固速度過快,熔渣來不及浮出;焊絲和焊嘴角度不正確等。

3. 防止措施

防止夾渣缺陷的產生,要選用合格的優質焊絲;焊前將焊件待焊處和焊絲表面及焊層間污物清理干凈;選擇合適的火焰能率;注意熔渣的流動方向,隨時調整焊絲和焊嘴的角度,使熔渣能順利地浮到熔池的表面。

六、未焊透

1. 危害

未焊透(未熔合)使接頭強度降低,應力集中,容易引起裂紋。

2. 產生原因

產生未焊透的主要原因是由于焊接接頭的坡口角度過小及裝配間隙太小、鈍邊太厚;火焰能率過小,焊接速度過快;坡口或前一層焊縫表面有污物,使母材之間不能充分地熔合。

3. 防止措施

防止未焊透的產生,要合理選擇焊接規范,選用正確的坡口形式和裝配間隙,并清除干凈坡口、焊絲和焊層間的污物及熔渣;選擇合適的火焰能率和焊接速度;對導熱快、散熱面大的焊件,需進行焊前預熱或焊接過程中加熱,防止焊偏。

七、過熱和過燒

1. 危害

過熱的特征是金屬表面發黑并起氧化皮、晶粒粗大、性能變脆。金屬過熱可用在焊后進行正火等熱處理方法改善,但對過燒缺陷必須鏟除重焊。

2. 產生原因

過熱和過燒產生的原因通常是火焰能率過大、焊接速度太慢或焊嘴在一個地方停留時間過長。此外,過燒還與所采用的氧化焰、不合格焊絲以及在風力較大處焊接有關。

3. 防止措施

防止過熱和過燒的出現,要正確選用焊炬和焊嘴、火焰種類和焊接參數。采用中性焰,適當的焊接速度,不使熔池溫度過高。此外,還必須使用合格的優質焊絲,不在風力較大的地方焊接。

八、凹坑

1. 危害

凹坑經常出現在焊縫末端收尾處以及焊縫的接頭處。凹坑不僅使該處焊縫的強度嚴重減弱,同時在凹坑內很容易產生氣孔、夾渣和微小裂紋等缺陷。

2. 產生原因

凹坑的產生是由于在操作過程中,收尾處未填滿熔池就撤去焊絲。氣焊薄板時,火焰能率過大或收尾時間過短,或在焊接中斷后重新焊接時起焊處沒有和前面的中斷收尾處銜接好。

3. 防止措施

防止凹坑的產生,要提高操作水平;重新接頭時,應使新加入的焊絲熔滴和被熔化的原焊縫收尾處的金屬熔合;收尾時,應多填加焊絲,將熔池完全填滿。氣焊薄板時,應正確選擇火焰能率。

九、氣孔

1. 危害

氣孔的危害是減小焊縫的有效工作截面,使焊縫的機械性能下降,破壞焊縫金屬的致密性,容易造成泄漏。因此,在重要的焊接結構中不允許氣孔,特別是鏈狀和蜂窩狀氣孔的存在。

2. 產生原因

氣孔的產生主要是焊絲和焊件表面的油污、銹、氧化物等沒有清除干凈;焊絲、焊劑或基體金屬的化學成分不合格,如含碳量過高等;火焰性質選用不正確,采用氧化焰或碳化焰焊接;操作時火焰保護熔池不良,焊炬擺動過快、過大,填絲不均勻等;焊接速度過快或焊接結束時火焰撤離過快。

3. 防止措施

防止氣孔的產生,焊前要將坡口兩側20~30mm范圍內和焊絲表面的油、銹和水分等污物清除干凈;氣焊熔劑要妥善保存,防止受潮;選用中性焰焊接,填絲要均勻,焊炬擺動時不宜過快過大,要加強火焰對熔池的保護;要選擇合適的焊接速度,在焊接收尾或中途中斷時,火焰要慢慢撤離,以使熔池緩慢冷卻,氣體充分逸出,減少氣孔的產生。

十、裂紋

1. 危害

焊接裂紋具有尖銳的缺口和大的長寬比特征。焊接裂紋是最危險的焊接缺陷,嚴重影響焊接結構的使用性能和安全可靠性,是引起許多焊接結構破壞事故的直接原因。裂紋除了降低焊接接頭的強度外,還因裂紋末端的尖銳缺口引起應力集中,促使裂紋的發展直至焊接接頭破壞。

根據形成焊接裂紋的溫度可分為熱裂紋和冷裂紋。

2. 熱裂紋

(1)產生原因。熱裂紋的顯著特征是斷口呈藍黑色,即金屬被高溫氧化的顏色,有時在熱裂紋里有流入熔渣的跡象。在凹坑內出現的裂紋一般為熱裂紋。焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。

凝固裂紋的產生是在凝固過程中,不完全熔化區晶界處的易熔雜質有一部分發生熔化,形成液體薄膜,在拉應力作用下,形成細小的裂紋。硫是引起焊縫金屬中凝固裂紋的最主要元素,另外,鋼的含碳量較高時,有利于硫在晶界富集,促使熱裂紋產生。

在熱影響區熔合線附近產生的熱裂紋稱為液化裂紋或熱撕裂。液化裂紋的產生原因與凝固裂紋相似。液化裂紋一般長約0.5mm,很少超過1mm,這種裂紋可成為冷裂紋的源頭。

(2)防止措施。正確選用焊絲的牌號,使用合理、優質的焊絲是防止熱裂紋產生的重要措施。要嚴格控制母材和焊絲中碳、硫、磷的含量。由于錳具有脫硫的作用,應適當提高錳的含量。

對于剛性較大的焊件,由于焊接時產生的變形小,結果使焊接應力增大,促使熱裂紋的產生。在焊接時應選擇合適的焊接工藝參數,在必要時應采取預熱和緩冷措施,并合理地安排焊接方向和焊接順序,以減少焊接應力。

氣焊時應避免出現凹坑,在氣溫較低的場所焊接或焊接過程中中斷或收尾時,應注意填滿凹坑并將火焰緩慢離開。

調整焊縫金屬的合金成分,如焊接鉻鎳不銹鋼時,適當提高焊縫金屬的含鉻量,可顯著增強焊縫金屬的抗熱裂性能。

在焊縫金屬中加入可使晶粒細化的元素,如鉬、釩、鈦、鈮、鋁等,有利于消除集中分布的液體薄膜,能有效地防止熱裂紋的產生。

3. 冷裂紋

(1)產生原因。冷裂紋一般在300℃以下形成,與熱裂紋相比,冷裂紋斷口無氧化色。冷裂紋不是在焊接過程中產生的,而是在焊后延續一定時間后才產生。在焊接接頭冷卻到室溫后并在一定時間才出現的冷裂紋稱為延遲裂紋。冷裂紋多在焊接熱影響區內產生,有時也在焊縫金屬內發生,一般焊縫金屬的橫裂紋多為冷裂紋。

冷裂紋產生的原因有:鋼材的淬火傾向、殘余應力、焊縫金屬和熱影響區的擴散氫含量等,其中氫的作用是形成冷裂紋的重要原因。

(2)防止措施。采取焊前預熱和焊后緩冷工藝,這樣不僅能改善焊接接頭的組織,降低熱影響區的硬度和脆性,還能加速焊縫中的氫向外擴散,同時也起到了減少焊接應力的作用。

要選擇合適的焊接工藝參數,尤其是焊接速度,既不能過快,也不能過慢。如果焊接速度太快,容易形成淬火組織;如果焊接速度太慢,就會使熱影響區變寬。總之,都會促使冷裂紋產生。此外,在焊接時還要采用合理的裝配和焊接順序,以減小焊接殘余應力。

在氣焊前應去除坡口兩側和焊絲表面的油、銹等污物,氣焊熔劑在使用前應烘干,以減少焊縫中氫的來源。

重要的焊件焊后應立即進行消除應力的熱處理和去氫處理,消除殘余應力,使氫從焊接接頭中充分逸出,即焊件焊后立即在200~350℃的溫度下保溫2~6h,然后緩冷,以保證焊縫金屬中的擴散氫加速逸出。