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(guò)熱和過(guò)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(shè)計(jì)要求或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸不相符,出現(xiàn)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(yīng)力集中,降低接頭強(qiáng)度,影響到結(jié)構(gòu)的安全使用。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生焊縫尺寸不符合要求的主要原因是焊工不了解或未嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案中對(duì)焊縫尺寸的要求。此外,焊件坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻,火焰能率過(guò)大或過(guò)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(shù)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(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)對(duì)焊縫尺寸的要求;正確調(diào)整火焰、焊絲和焊炬的角度;焊接速度力求均勻;選擇適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范及提高焊件的裝配質(zhì)量。
二、咬邊
1. 危害
咬邊減少了焊縫的有效截面,使接頭強(qiáng)度降低,容易在咬邊處引起應(yīng)力集中,承載后容易斷裂。一般結(jié)構(gòu)中咬邊深度不允許超過(guò)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(bǔ)焊。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生咬邊的原因主要是焊接不規(guī)范和操作不適當(dāng)引起的。橫焊時(shí),當(dāng)火焰能率過(guò)大或焊嘴、焊絲運(yùn)動(dòng)配合不當(dāng),焊嘴傾角不正確;平焊和立焊時(shí)由于火焰偏吹,焊絲移動(dòng)范圍過(guò)小或金屬熔池面積過(guò)大,都可能引起咬邊。
3. 防止措施
為防止咬邊產(chǎn)生,要選擇合理的焊接規(guī)范和正確的操作方法;正確選擇火焰能率;焊嘴與焊絲擺動(dòng)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(qiáng)度急劇降低,還可能造成根部凸瘤。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生燒穿的原因主要是接頭間隙過(guò)大或鈍邊太薄;火焰能率太大;氣焊速度過(guò)慢,尤其是焊接薄板時(shí),容易發(fā)生燒穿。
3. 防止措施
為避免產(chǎn)生燒穿,要選擇合理的坡口,其坡口角度和間隙不宜過(guò)大,鈍邊不宜過(guò)??;火焰能率和焊接速度要適當(dāng)。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(chǎn)生應(yīng)力集中。管道內(nèi)部的焊瘤還會(huì)影響管內(nèi)的有效面積,甚至造成堵塞現(xiàn)象。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生焊瘤的主要原因是火焰能率太大,焊接速度過(guò)慢;焊件裝配間隙過(guò)大,焊絲和焊嘴角度不當(dāng)?shù)取?/p>
3. 防止措施
為防止產(chǎn)生焊瘤,當(dāng)進(jìn)行立焊和橫焊時(shí),應(yīng)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(dāng)。
五、夾渣
1. 危害
夾渣多數(shù)是不規(guī)則形狀,其尖角會(huì)引起很大的應(yīng)力集中,尖角頂點(diǎn)常有裂紋產(chǎn)生。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生夾渣的原因主要有母材或焊絲的化學(xué)成分不當(dāng),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(shí),層間的熔渣未清除干凈;火焰能率過(guò)小,使熔池金屬和熔渣所得到的熱量不足,流動(dòng)性降低,熔池金屬凝固速度過(guò)快,熔渣來(lái)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(chǎn)生,要選用合格的優(yōu)質(zhì)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(dòng)方向,隨時(shí)調(diào)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(qiáng)度降低,應(yīng)力集中,容易引起裂紋。
2. 產(chǎn)生原因
產(chǎn)生未焊透的主要原因是由于焊接接頭的坡口角度過(guò)小及裝配間隙太小、鈍邊太厚;火焰能率過(guò)小,焊接速度過(guò)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(chǎn)生,要合理選擇焊接規(guī)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(duì)導(dǎo)熱快、散熱面大的焊件,需進(jìn)行焊前預(yù)熱或焊接過(guò)程中加熱,防止焊偏。
七、過(guò)熱和過(guò)燒
1. 危害
過(guò)熱的特征是金屬表面發(fā)黑并起氧化皮、晶粒粗大、性能變脆。金屬過(guò)熱可用在焊后進(jìn)行正火等熱處理方法改善,但對(duì)過(guò)燒缺陷必須鏟除重焊。
2. 產(chǎn)生原因
過(guò)熱和過(guò)燒產(chǎn)生的原因通常是火焰能率過(guò)大、焊接速度太慢或焊嘴在一個(gè)地方停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。此外,過(guò)燒還與所采用的氧化焰、不合格焊絲以及在風(fēng)力較大處焊接有關(guān)。
3. 防止措施
防止過(guò)熱和過(guò)燒的出現(xiàn),要正確選用焊炬和焊嘴、火焰種類和焊接參數(shù)。采用中性焰,適當(dāng)?shù)暮附铀俣?,不使熔池溫度過(guò)高。此外,還必須使用合格的優(yōu)質(zhì)焊絲,不在風(fēng)力較大的地方焊接。
八、凹坑
1. 危害
凹坑經(jīng)常出現(xiàn)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(qiáng)度嚴(yán)重減弱,同時(shí)在凹坑內(nèi)很容易產(chǎn)生氣孔、夾渣和微小裂紋等缺陷。
2. 產(chǎn)生原因
凹坑的產(chǎn)生是由于在操作過(guò)程中,收尾處未填滿熔池就撤去焊絲。氣焊薄板時(shí),火焰能率過(guò)大或收尾時(shí)間過(guò)短,或在焊接中斷后重新焊接時(shí)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(chǎn)生,要提高操作水平;重新接頭時(shí),應(yīng)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(shí),應(yīng)多填加焊絲,將熔池完全填滿。氣焊薄板時(shí),應(yīng)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(jī)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(jié)構(gòu)中不允許氣孔,特別是鏈狀和蜂窩狀氣孔的存在。
2. 產(chǎn)生原因
氣孔的產(chǎn)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(xué)成分不合格,如含碳量過(guò)高等;火焰性質(zhì)選用不正確,采用氧化焰或碳化焰焊接;操作時(shí)火焰保護(hù)熔池不良,焊炬擺動(dòng)過(guò)快、過(guò)大,填絲不均勻等;焊接速度過(guò)快或焊接結(jié)束時(shí)火焰撤離過(guò)快。
3. 防止措施
防止氣孔的產(chǎn)生,焊前要將坡口兩側(cè)20~30mm范圍內(nèi)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(dòng)時(shí)不宜過(guò)快過(guò)大,要加強(qiáng)火焰對(duì)熔池的保護(hù);要選擇合適的焊接速度,在焊接收尾或中途中斷時(shí),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(chǎn)生。
十、裂紋
1. 危害
焊接裂紋具有尖銳的缺口和大的長(zhǎng)寬比特征。焊接裂紋是最危險(xiǎn)的焊接缺陷,嚴(yán)重影響焊接結(jié)構(gòu)的使用性能和安全可靠性,是引起許多焊接結(jié)構(gòu)破壞事故的直接原因。裂紋除了降低焊接接頭的強(qiáng)度外,還因裂紋末端的尖銳缺口引起應(yīng)力集中,促使裂紋的發(fā)展直至焊接接頭破壞。
根據(jù)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(chǎn)生原因。熱裂紋的顯著特征是斷口呈藍(lán)黑色,即金屬被高溫氧化的顏色,有時(shí)在熱裂紋里有流入熔渣的跡象。在凹坑內(nèi)出現(xiàn)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(chǎn)生是在凝固過(guò)程中,不完全熔化區(qū)晶界處的易熔雜質(zhì)有一部分發(fā)生熔化,形成液體薄膜,在拉應(yīng)力作用下,形成細(xì)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(shí),有利于硫在晶界富集,促使熱裂紋產(chǎn)生。
在熱影響區(qū)熔合線附近產(chǎn)生的熱裂紋稱為液化裂紋或熱撕裂。液化裂紋的產(chǎn)生原因與凝固裂紋相似。液化裂紋一般長(zhǎng)約0.5mm,很少超過(guò)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(hào),使用合理、優(yōu)質(zhì)的焊絲是防止熱裂紋產(chǎn)生的重要措施。要嚴(yán)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(yīng)適當(dāng)提高錳的含量。
對(duì)于剛性較大的焊件,由于焊接時(shí)產(chǎn)生的變形小,結(jié)果使焊接應(yīng)力增大,促使熱裂紋的產(chǎn)生。在焊接時(shí)應(yīng)選擇合適的焊接工藝參數(shù),在必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)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(yīng)力。
氣焊時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)凹坑,在氣溫較低的場(chǎng)所焊接或焊接過(guò)程中中斷或收尾時(shí),應(yīng)注意填滿凹坑并將火焰緩慢離開。
調(diào)整焊縫金屬的合金成分,如焊接鉻鎳不銹鋼時(shí),適當(dāng)提高焊縫金屬的含鉻量,可顯著增強(qiáng)焊縫金屬的抗熱裂性能。
在焊縫金屬中加入可使晶粒細(xì)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(chǎn)生。
3. 冷裂紋
(1)產(chǎn)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(wú)氧化色。冷裂紋不是在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的,而是在焊后延續(xù)一定時(shí)間后才產(chǎn)生。在焊接接頭冷卻到室溫后并在一定時(shí)間才出現(xiàn)的冷裂紋稱為延遲裂紋。冷裂紋多在焊接熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生,有時(shí)也在焊縫金屬內(nèi)發(fā)生,一般焊縫金屬的橫裂紋多為冷裂紋。
冷裂紋產(chǎn)生的原因有:鋼材的淬火傾向、殘余應(yīng)力、焊縫金屬和熱影響區(qū)的擴(kuò)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(yù)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(qū)的硬度和脆性,還能加速焊縫中的氫向外擴(kuò)散,同時(shí)也起到了減少焊接應(yīng)力的作用。
要選擇合適的焊接工藝參數(shù),尤其是焊接速度,既不能過(guò)快,也不能過(guò)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(huì)使熱影響區(qū)變寬??傊紩?huì)促使冷裂紋產(chǎn)生。此外,在焊接時(shí)還要采用合理的裝配和焊接順序,以減小焊接殘余應(yīng)力。
在氣焊前應(yīng)去除坡口兩側(cè)和焊絲表面的油、銹等污物,氣焊熔劑在使用前應(yīng)烘干,以減少焊縫中氫的來(lái)源。
重要的焊件焊后應(yīng)立即進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理和去氫處理,消除殘余應(yīng)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(kuò)散氫加速逸出。