埋弧焊缺陷及解决方法
发布时间:2023-08-12 浏览数:1099

埋弧焊焊缝常见问题及解决方法

埋弧焊作为一种重要的焊接工艺,其应用范围十分广泛。在实际应用过程中,也经常会遇到各种问题。针对这些问题,本文将提出常见问题及其解决方法。
一、影响焊接缺陷的因素  
  • 1、所谓材料因素是指被焊的母材和所使用的焊接材料,如焊丝、焊条、焊剂、以及保护气体等。所有这些材料在焊接时都直接参与熔池或熔合区的物理化学反应,其中母材本身的材质对热影响区性能起决定性的影响。显然所采用的焊接材料对焊缝金属的成份和性能也是关键的因素。如果焊接材料与母材匹配不当,则不仅可以引起焊接区内的裂纹、气孔等各种缺陷,而且也可能可起脆化、软化或耐腐蚀等性能变化。所以,为保证获得良好的焊接接头,必须对材料因素予以充分的重视。
  • 2、在同一种母材在采用不同的焊接方法和工艺措施的条件下,其焊接质量会表现出很大的差别。焊接方法对焊接质量的影响主要可能在两方面:首先是焊接热源的特点,也就是功率密度、加热最高温度、功率大小等,它们可直接改变焊接热循环的各项参数,如线能量大小、高温停留时间、相变温度区间的冷却速度等。这些当然会影响接头的组织和性能;其次是对熔池和附近区域的保护方式,如熔渣保护、气体保护、气渣联合保护或是在真空中焊接等,这些都会影响焊接治金过程。显然,焊接热过程和冶金过程必然对接头的质量和性能会有决定性的影响。

二、常见焊接缺陷的原因分析  

埋弧焊接缺陷有哪些?

焊缝缺陷通常分为:裂纹、偏析、孔穴、夹渣、未熔合、未焊透、形状缺陷等。


三、裂纹:

焊缝裂纹分析

    通常有热裂纹和冷裂纹之分。产生热裂纹的主要原因是母材抗裂性能差、焊接材料质量不好、焊接工艺参数选择不当、焊接内应力过大等;焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。沿奥氏体晶界开裂,裂纹多贯穿于焊缝表面,断口被氧化,呈氧化色。常有结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹等。
焊缝裂纹原因
    产生冷裂纹的主要原因是焊接头冷却到较低温度下(对于钢来说是Ms温度以下)时产生的焊接裂纹,冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带,裂纹有时沿晶界扩展,也有时穿晶扩展。这是由于焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决定的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等)。
焊缝裂纹的产生

    再热裂纹由于第一次热过程中饱和的碳化物(主要是钒、钳、铬等的碳化物) 再次析出,造成晶内强化、使滑移应变集中于原先奥氏体晶界,而再加热时晶界上又会析集钢中的有害杂质(如锦、砷等),降低了晶界塑性应变能力,即造成晶界的弱化或脆化,当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程中所产生的应变时,就产生再热裂纹。


处理办法:在裂纹两端钻止裂孔或铲除裂纹处的焊缝金属,进行补焊。

防止措施:

    a.选择合适的焊接材料和方法(如低氢的焊接方法)焊条、焊剂使用前应按规定烘干。焊剂焊丝的匹配>>>

    b.清除坡口周围金属表面油、锈等污物
    c.采用碱性焊条,甚至提高焊条或焊剂的碱度,以降低焊缝中的杂质含量,改善偏析程度。
    d.避免附加应力,对称布置焊缝,尽量减少填充金属,
    e.焊前预热(可以参考往期文章《埋弧焊焊前预热》)和焊后缓冷《埋弧焊焊后热处理》,可以降低热影响区的硬度、脆性和减小焊接残余应力的作用,特别对于刚性大的焊件,是防止产生热裂纹的有效措施。
    f.选择合适的焊接规范,焊接速度,注意装配工艺和焊接顺序以及多层焊的焊层熔深如埋弧焊焊前准备工作>>>
四、偏析产生的原因  

偏析的原因

    1、显微偏析产生的原因是,焊缝金属在凝固过程中,液,固两相是在变化着的。一般来讲先结晶的固相比较纯,而后结晶的固相含溶质的浓度较高,并富集了许多杂质,由于焊接过程冷却较快,固相(晶粒)内的成分来不及扩散,在一定程度上保持着由于由于结晶有先后所产生的化学成分不均匀性,从而形成了偏析。

    2、区域偏析产生的原因是,在焊缝结晶时,由于柱状晶粒继续长大和推移,此时会把溶质和杂质“赶”向熔池的中心。这时熔池中心的杂质浓度逐渐升高,只是在最后凝固的部位产生严重的偏析。
偏析的现象

    3、层状偏析产生的原因是,结晶过程放出结晶潜热和熔滴过渡时热能输入周期性变化,致使凝固界面的液体金属成分也发生周期性的变化,正是有这种热的周期性作用而引起层状偏析。

防止措施:

    减少焊缝中有害杂质的含量是防止焊缝金属产生偏析的的主要措施。改变焊缝金属的结晶形态和细化晶粒均有利于减少焊缝重金属的偏析。合理地控制焊缝的断面形状和焊接速度,均有利于防止焊缝中的区域偏析。
五、孔穴:

埋弧焊为什么有气孔?

通常分为气孔和弧坑缩孔两种。熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来,当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。

埋弧焊表面有气孔,埋弧焊有气孔的原因

    产生气孔的主要原因是焊条药皮损坏严重、焊条和焊剂未烘烤、母材有油污或锈和氧化物、焊接电流过小、弧长过长,焊接速度太快等,因其含有水分,在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等因素也会增加氧气孔。此外,埋弧自动焊电压过高等,接头未清理干净,焊剂中混有杂物,焊剂覆盖层厚度不当或焊剂斗阻塞,焊丝表面清理不够,电压过高都易在焊接过程中产生气孔。

焊缝气孔的危害、焊缝气孔缺陷

    气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低 了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹的出现。

焊缝气孔如何返修
    处理方法:铲去气孔处的焊缝金属,然后补焊。
埋弧焊气孔怎么避免
防止措施:
    a.焊前按照规定的温度、时间烘干焊焊剂,或放入保温器具中;
    b.认真清理坡口及两侧,去除氧化物,油脂,水分等;
    c.碱性焊条施焊时,保持较低的电弧长度; 
    d.选择合适的焊接规范,缩短灭弧停歇时间,及时再引弧给送熔滴,击穿焊接; 


    产生弧坑缩孔的主要原因是焊接电流太大且焊接速度太快、熄弧太快,未反复向熄弧处补充填充金属等,其处理方法是在弧坑处补焊。

六、固体夹渣:
埋弧焊夹渣、埋弧焊夹渣的原因

    产生夹渣的主要原因是焊接材料中夹带有杂物(母材、焊丝、焊剂)、焊接电流太小、焊接速度太快、《埋弧焊电流、电压、速度调节工艺》熔渣密度太大、阻碍熔渣上浮、多层焊时熔渣未清除干净等。

    1、坡口尺寸不合理;
    2、坡口有污物;
    3、多层焊时,层间清渣不彻底;
    4、焊接线能量小;
    5、焊缝散热太快,液态金属凝固过快;
    6、焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高;
    7、多层分道焊时,焊丝位置不当。
处理方法:铲除夹渣处的焊缝金属,然后焊补。
七、未熔合、未焊透:
焊缝未焊透的原因,焊缝未融合、

    焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透,熔焊时,焊道与母材之间或焊道之间未能完全熔化熔化结合在一起的部分,称为未熔合。产生的主要原因是焊接电流太小(熔深浅)、焊接速度太快、坡口和间隙尺寸不合理、磁偏吹影响、操作技术不佳等。


处理方法:对于未熔合的处理方法是铲除未熔合处的焊缝金属后焊补。对于未焊透的处理方法是对开敞性好的结构的单面未焊透,可在焊缝背面直接补焊。对于不能直接焊补的重要焊件,应铲去未焊透的焊缝金属,重新焊接。

八、形状缺陷:

焊缝形状缺陷分为哪些?埋弧焊形状缺陷

包括咬边、焊瘤、凹陷、根部收缩、错边、角度偏差、焊缝超高、表面不规则等。

    焊接变形严重造成这种问题主要有:焊接过程对焊件进行了局部的,不均匀的加热是产生焊接变形的原因。焊接以后焊缝和焊缝附近的金属都发生缩短。缩短主要发生在两个方面:沿着长度方向的纵向收缩和垂直于焊缝长度方向上的横向收缩。正是由于焊缝及其附近金属有这两个方向的收缩和收缩所引起的这两个长度方向上的缩短造成了焊接结构的各种变形。

解决方法:改变焊接顺序、采用退火处理等。
咬边和挤边:焊缝咬边的主要原因
    产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,焊丝速度太小所造成的。焊丝与工件间角度不正确.摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理,焊丝位置或角度不正确,焊接参数不当等都会造成咬边。焊缝坡口开得不当或装配间隙不均匀;焊接规范选择不适当,如电流过大或过小,焊接速度过快或过慢也是产生咬边的常见原因
    挤边则是焊缝两边高低不一,主要原因为焊接时压强不均衡或者材料不平整。
焊缝咬边怎么处理?
解决方法:调整焊接设备参数、优化焊接方法、确保材料表面平整。


九、焊缝外观不佳  

    造成这个问题主要有两个因素:外表面形状高低不平,装配间隙不匀,焊缝成形不良,焊波粗劣,焊缝宽度不均匀,焊缝余高过高或过低,角焊缝焊脚单边或下凹过大,母材错边,接头的变形和翘曲超过了产品的允许范围等。

处理方法:

    选择合适的坡口角度,按标准要求点焊组装焊件,并保持间隙均匀,编制合理的焊接工艺流程,控制变形和翘曲,正确选用焊接电流,焊接速度,随时注意适应焊件的坡口变化,以保证焊缝外观成形均匀一致。阔以参考往期文章《埋弧焊焊前、焊接过程》

十、现象、危害性:

焊接时无论是打底、填充、盖面,不管坡口尺寸大小,均选择同一电弧电压。这样有可能达不到要求的熔深、熔宽,产生咬边、气孔、飞溅等缺陷。

    通过低的焊接电流、焊接电压和较快的焊接速度来控制焊道尺寸,无论焊丝位置如何,熔池如果不能快速凝固而流出,会导致焊道成型变差。熔池尺寸取决于所用的焊接电流和焊接速度。降低焊接电流和增加焊速会降低熔池尺寸,降低电压则可以降低熔渣的体积。对于小直径试件,采用小焊道是必须的。

十一、总结  

    总之,良好的埋弧焊连接技术需要掌握多个关键点,并不断实践和完善操作技能。焊接人员需要注重细节,深入了解材料性质和焊接要求,遇到问题时能够针对问题迅速做出正确的应对措施。

    以上结合影响缺陷的因素,介绍了一些主要的告知措施。生产中的实际情况比较复杂,必须根据具体条件 (材料、产品结构、技术要求工艺条件)抓住主要,才能做到针对性的采取措施。

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