引言焊接技術是一門重要的金屬加工技術, 儘管焊接技術發展很快,自動化程度也越來越高,但手工電弧焊仍占有不可替代的地位. 尤其在小直徑容器和管道的焊接方面,單面焊雙面成形焊接技術的作用更顯突出. 優質的單面焊雙面成形焊接的焊縫表面應圓滑過渡至母材,表面不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、焊瘤、咬邊等缺陷,焊縫內部同樣不允許有缺陷.
但焊接過程中由於裝置、材料、工藝及操作等原因,使得形成的焊縫達不到質量要求,從而對結構的工作質量和使用壽命產生嚴重的影響.
1 單面焊雙面成形質量差引起的問題
1. 1 增加消耗,降低結構的質量和使用壽命
焊接生產中,優質的焊接質量可以滿足設計要求,保證結構的正常使用壽命. 而一旦出現嚴重的焊接缺陷,就會增加板材、焊材、電力及人力的消耗等. 否則,這些缺陷在使用過程中會引起嚴重的應力集中,降低結構的使用壽命.
1. 2 焊接缺陷會給結構的安全生產帶來威脅,引起安全事故
單面焊雙面成形焊接主要用於鍋爐及壓力容器等重要構件的焊接生產中, 一旦有嚴重缺陷,質量不合格,焊件的焊補非常困難,而且在生產過程中受各種交變載荷及壓力的作用,使焊縫的缺陷產生應力集中,加之焊縫的有效使用面積減小,減弱了焊接接頭的強度. 輕則使產品的使用壽命受到影響,重則導致焊縫斷裂,產品破壞,釀成嚴重的事故.
2 單面焊雙面成形焊接質量差的原因分析
2. 1 焊接電源自身因素引起的焊接質量差
焊接電源是焊接工藝執行過程中最重要的因素. 若焊接電源自身效能不好,必然不會產生良好的焊件. 當焊機的引弧性
能差,電弧燃燒不穩定,就不能保證工藝引數穩定,焊接過程就無法正常進行,焊接質量就得不到保證.
2. 2 工藝因素對單面焊雙面成形焊接質量的影響
2. 2. 1 焊接電流
焊接電流大小選擇恰當與否直接影響到焊接的最終質量. 焊接電流過大,可以提高生產率,並使熔透深度增加,但易出現咬肉、焊瘤等缺陷,並增大氣孔傾向. 尤其在立焊操作時熔池難以控制,易出現焊瘤,弧長增加,就會產生咬邊.
焊接電流過小,熔透深度減小,易出現未焊透、熔合不良、夾渣、脫節等缺陷.
2. 2. 2 焊速
焊接速度是表徵焊接生產效率的主要引數. [ 3 ] (p168)合理選擇焊接速度對保證焊接質量尤為重要. 焊速過快,使熔池溫度不夠,易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷.
焊速過慢,使高溫時間長,熱影響區寬度增加,焊接接頭的晶粒變粗,機械效能降低,焊件的變形量增大,同時焊速過慢還會使每層的厚度增大,導致熔渣倒流,形成夾渣等缺陷.
2. 2. 3 電弧電壓
焊接過程中合理的控制電弧長度是保證焊接縫質穩定的重要因素. 電弧過長對熔化金屬保護差,空氣中的氧、氮等有害氣體容易侵入,使焊縫易產生氣孔,焊接金屬的機械效能降低. 但弧長也不易過短,若弧長過短,就會引起粘條現象,且由於電弧對溶池的表面壓力過大,不利於溶池的攪拌,使溶池中氣體及溶渣上浮受阻,從而引起氣孔、夾渣等缺陷的產生.
2. 2. 4 焊接層數選擇不當
單面焊雙面成形焊接層數的選擇對焊縫質量也有一定的影響,每層厚度過大,對焊縫金屬的塑性有不利的影響,且焊接過程中熔渣易倒流,產生夾渣和未熔合等缺陷. 但每層厚度也不易過小,以免造成焊縫兩側熔合不良.
2. 2. 5 焊條型別及焊條直徑的影響
焊縫金屬的效能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定. 因此, 焊條型別選擇恰當與否是影響焊縫質量的重要因素. 焊條直徑的大小除了對生產率有一定的影響外,對焊接質量也有一定的影響.
焊條直徑過大,在進行打底層焊接和立焊焊接時熔池難以控制, 易產生焊瘤等缺陷.
2.2.6焊接接頭是焊接結構中的薄弱環節
焊接接頭存在著組織和效能的不均勻性，還往往存在著一些焊接缺陷，存在著較高的拉伸殘餘應力；所以焊接接頭是焊接結構中的薄弱環節。提高焊接接頭的質量，可從以下途徑著手：正確選配焊接材料，採用合理的焊接工藝方法，控制熔合比，調節焊接熱迴圈特徵，運用合理的操作方法和坡口設計，輔以預熱、層間保溫及緩冷、後熱等措施，或焊後熱處理方法等，可獲得優質的焊接接頭。
2. 3 操作因素
在焊接生產過程中,焊工的單面焊雙面成形操作技術水平低,就意味著打底層的運條方法、焊條角度、接頭方法、中間層及蓋面層的運條方法、接頭、收尾等操作方法掌握不熟練,這是造成焊縫質量差的重要原因之一.
焊前對工件上的油、鏽、水分清理不嚴格,焊條未經烘乾處理或烘烤溫度不夠而投入使用,會促使焊縫產生大量的氣孔,
從而使焊接縫質量達不到要求.
3 防止單面焊雙面成形焊接產生焊接缺陷的措施
3. 1 作好焊前準備
焊前應對焊機進行試焊,確認焊機的引弧效能和穩定性能好,工藝引數的調節方便、靈活、方可使用. 工件應開y形的坡
口,鈍邊的尺寸一般選在0. 5～1. 0 mm之間,坡口邊緣20 mm以內處用磨光機打磨,並將表面的鐵鏽、油汙等清除乾淨,露出金屬光澤.
鍋爐壓力容器及重要結構的焊接一律採用鹼性焊條,打底層焊接應選擇直徑3. 2 mm的焊條,中間層和蓋面層可選用4 mm的焊條,並對焊條進行400℃烘乾,保溫2～4 h. 使用時需要將焊條放在保溫筒內,隨用隨取.
[ 3 ] (p178)焊條在爐外停留時間不得超過4 h,且反覆烘乾次數不能多於三次,藥皮開裂和偏心度超標的焊條不得使用.
3. 2 焊接操作
3. 2. 1 選擇合適的工藝引數
焊接電流應根據板件厚度、焊接位置、焊條直徑和焊接經驗進行選擇,保證所選擇的電流不易造成焊縫咬邊、燒穿、夾渣、未焊透等缺陷. 焊接過程中應選擇短弧焊,以避免咬肉、未焊透、氣孔等缺陷的產生. 焊速應合適,不宜過慢,以每層厚度不大於4 mm為宜, 以避免高溫停留增長,影響焊縫的機械效能,但焊速也不宜過快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷.
對重要構件要採取焊前先預熱、焊後緩冷等措施,以避免冷裂紋的產生.
3. 2. 2 焊工技術水平
焊接生產中,焊工對單面焊雙面成形操作技術掌握的水平,往往決定了焊縫的質量. 因此,加強焊工單面焊雙面成形操作
技能的訓練是保證焊縫質量的關鍵
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