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關於焊縫的有關知識

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關於焊縫的有關知識

發布日期:2018-03-19 作者:南通香蕉视频app污破解版在线電子有限公司 點擊:

關於焊縫的有關知識            


一、 關於焊縫的有關知識

為了使檢測者對被探焊縫有個基本的了解,香蕉视频app污搜索把焊接工藝中有關的焊接方法、焊接接頭型式、坡口型式以及焊縫中可能產生的各種缺陷作一簡介:

1、焊接方法:

主要有手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊以及電渣焊等。

1)手工電弧焊

它是使焊條與母材這間產生電弧,靠電弧的高溫熔化焊條與部分母

材,在兩焊件(母材)之間形成熔池,熔融金屬在熔池中經過冶金反應後冷卻,形成焊縫,把兩焊件連接起來。

2) 埋弧自動焊

   在焊接過程中,焊絲的給送和施焊方向的行走,都是自動的,電弧引

燃後處於液態焊劑保護層下燃燒。在焊劑層下,焊絲不斷地送進,大量的

液態金屬與液態焊劑經過冶金反應後冷卻,便形成焊縫。

3) 氣體保護焊

   它是以氣體作為保護介質的一種自動焊。保護氣體有氬氣、二氧化碳以及其它一些惰性氣體。在焊接時,氣體從焊絲周圍緩緩噴出,形成一層均勻的氣流,像一個保護罩把熔化金屬與空氣隔開,阻止空氣中的氧、氮侵入。

4) 電渣焊

其熱源不是電弧,而是電流通過液態熔渣時析出的熱量來熔化焊件和填充金屬,把兩焊件連接起來。

大厚度對接焊縫采用電渣焊可以一次焊成。因此大厚度鑄件或者特厚的鋼板對接,都可以采用電渣焊。

2、焊接接頭型式  

    主要有對接焊縫隙(雙麵焊對接、單麵焊對接以及襯板單麵焊對接)、

角接焊縫、T型焊縫以及搭接焊縫等,如圖1所示。

一般來說,焊接構件中對接焊縫所占比例較多,超聲檢測碰到最多的

也是對接焊縫,其次是角接和T型焊縫,搭接焊縫較少。故對接焊縫超聲檢測是香蕉视频app污破解版掌握的重點。                                                                                                      

         

3、坡口型式

為了保證兩焊件完全焊透,根據設計要求,在焊接前應把接合部分的母材加工成一定的形狀,稱為坡口加工。加工以後的形狀,稱為坡口型式。常見的坡口型式如圖2所示。

 

4、焊接缺陷

焊接過程,也是個冶金過程。在這過程中,藥皮或部分焊劑,在電弧的高

溫作用下被熔化,其中一些金屬元素轉入金屬中增加了金屬的強度,改善了其機械性能。同時,藥皮或焊劑熔化蒸發形成的氣體和覆蓋於金屬熔池表麵的熔渣,又有效地阻止了空氣中有害氣體(如氧、氮)的侵入,可以使焊縫獲得較良好的質量。但是,由於人為因素或客觀條件的影響(例如操作者技術不熟練、技巧不高、責任心不強、焊接規範不當、坡口形狀不良、焊材選擇不當、氣溫太低、焊前預熱和焊後保溫不當、焊接工藝製訂的不妥等等),可能會使焊縫產生這樣或那樣的缺陷,同時冶金反應也可能生成缺陷。

焊縫中常見的缺陷有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透以及裂縫(紋)等,如

圖3所示。實踐證明,在上述各因素的影響下,若焊接方法、接頭型式、材料、焊條或焊劑等不同,則其形成的缺陷性質、產生的部位也各不相同,並且具有一定的規律性或傾向性。下麵就上述幾種常用的焊接方法,特別是埋弧自動焊中的各種缺陷形成的機理(注:不涉及冶金反應而生成的缺陷),缺陷產生的規律性或傾向性,重點予以敘述。

 

二、埋弧自動焊雙麵對接焊縫缺陷形成的機理、缺陷形成的傾向性、規律性

1. 氣孔(或氣態夾雜物)形成的機理

埋弧自動焊在焊接時,電弧在30~40mm厚的焊劑層下燃燒,在電弧的高溫作用下部分焊劑被熔化,同時坡口底部及周圍潮濕的物質、油汙、焊劑中的水分等,被高溫烘烤後變成了氣體蒸發了。如果這種氣體無法從坡口底部縫隙中逸出,被迫進入金屬熔池內部,未待其逸出,熔池很快冷卻凝固,氣體殘留在其中,於是形成了氣孔。實踐證明,埋弧自動焊縫中的氣孔,在很多情況下是由焊劑本身在高溫作用下析出的氣體形成的,有的形成了氣態夾雜物。在將其刨開時,往往能從孔穴中發現焊劑熔化後的“渣油”。

 

圖4a)所示,為某高壓容器筒體縱向焊縫組裝後示意。首先用半自動焊內部縱縫,而後外縱縫焊前用碳弧氣刨開一個U形坡口並清根,再采用埋弧自動焊焊接,整個厚度(17mm),采用兩次成型。在正常情況下,焊縫內部很少有氣孔出現,焊接質量優良,且相當穩定。但是在大批量生產過程中,有幾批由於鋼板切割後磨邊所控製的角度不當,組裝後形成了上圖b)所示的“內張口”現象(組裝時留有0.5~1mm的間隙,但實際上組裝後往往無間隙存在),在先焊內縫時,由於較大的間隙內罐滿了焊劑,在電弧高溫作用下,一部分被熔化了,還有一部分仍然處於金屬熔池底部的縫隙內,因而在焊接後在金屬熔池內部形成了大量的氣孔(或氣態夾雜物),如上圖c)所示。

筆者根據該高壓容器大批量生產過程中縱向焊縫質量好與壞的分析,焊縫在返修過程中進行了實地觀察,認定,導致內縫產生如此多的氣孔的原因,不是冶金因素或其它什麽原因,而是不良的工藝因素所為,即磨邊不當所形成的“內張口”造成的。為了消除此種缺陷,香蕉视频app污破解版在线改變了焊接順序,即先焊外縫,而後再焊內縫。為防止焊穿,內部采用較厚的焊劑層作襯墊,在不焊穿的前提下,盡量采用較大規範進行焊接。經過批量生產,收到了意想不到的效果,焊縫內部沒有發現一個氣孔,100%優良。

2. 埋弧自動焊氣孔形成的規律性

埋弧自動焊無論是正、反兩麵兩次成型或者多次成型,若產生氣孔,一般都在先焊的第一道焊縫內,這是長期實踐所證實的一條規律。之所以如此,是因為焊第一道焊縫時,不良的工藝因素較多,如坡口內部的鐵鏽、油汙,特別是如圖4b)所示縫隙存在灌滿了焊劑,最容易導致氣孔的形成。而接著在焊第二層或者反麵扣槽以後焊第一道焊縫時,坡口經過高溫烘烤,間隙被消除,不利因素不複存在,電弧直接作用於焊接金屬和母材上,熔化的焊劑起著良好的保護作用,這樣,氣孔也就不會形成了。

3、對接雙麵埋弧自動焊針狀氣孔形成的機理

中厚板如果采用埋弧自動焊,若正麵第一道焊縫采用較慢的焊接速度、較大的焊接電流、較低的電弧電壓進行焊接,這樣,焊縫具有很大的熔深,如果在此種情況下,在金屬熔池底部的縫隙內存在著較多的焊劑,則在電弧的高溫作用下,這些焊劑分解出來的氣體無法從底部縫隙或其它地方逸出,被迫進入金屬熔池內部。由於熔池較深,冷卻速度慢,氣體繼續上升,形成較深較細的空穴,此即所謂針狀氣孔,如圖5a)所示。在有的情況下,金屬熔池表麵凝固之前,氣體從熔池內部逸出,此種針狀氣孔從焊縫表麵也能看出,如圖5b)所示。

 

4、針狀氣孔形成的規律性

針狀氣孔一般產生在正、反兩麵焊兩次成型正麵焊縫的埋弧自動焊縫中,如圖5c)所示。實踐證明,被焊件在組裝時不留間隙,或者用較長距離的定位焊加以固定,若在正麵焊的那一側金屬熔池底部具有較大的、較深的“內張口”現象,采用較大的焊接規範進行焊接,具有較大的熔深,而反麵焊其根部隻和正麵焊根部相交一小部分,遇此種兩次成型的埋弧自動焊,在正麵焊縫中最容易形成針狀氣孔。手工電弧焊縫是不可能產生此種缺陷的。

5、對接雙麵埋弧自動焊柱狀氣孔形成的機理

在正、反兩麵兩次成型的埋弧自動對接焊縫中,如果采用前麵第3點所述那樣大的焊接規範以及在金屬熔池底部仍然存在著較大的間隙,且其內部罐滿了焊劑,則在電弧的高溫作用下,除可能在正麵焊縫中形成針狀氣孔外,也容易形成較粗較深的柱狀氣孔。此外,在反麵施焊前采用碳弧氣刨清根時,發現正麵焊焊縫內存在著大氣孔,扣除後未用手工焊填平,因而在坡口底部局部地方存在著深坑,如圖6a)所示。這樣,在反麵施焊時,由於此深坑灌滿了焊劑,且處於金屬熔池的底部,則在電弧的高溫作用下,這些焊劑被熔化析出大量的氣體無法從下部逸出,被迫上升進入仍是液態的反麵焊的金屬熔池中,這樣,就形成了較粗且更深的柱狀氣孔,如圖6b)所示。

 

6、柱狀氣孔形成的傾向性

不難看出,中厚板對接采用兩次成型的埋弧自動焊,在上述焊接規範和不良工藝因素的作用下,就可能在正麵焊縫中形成比較粗的柱狀氣孔。在人為因素的作用下,也有可能產生由正麵焊縫延伸至反麵焊縫中的柱狀氣孔。兩者相比,前者較後者較長。在一般情況下,前者較多,後者較少。手工電弧焊中更不容易產生。

7、對接雙麵埋弧自動焊“魚目”形缺陷形成的機理

正、反兩麵兩次成型的埋弧自動焊縫中,當正麵焊完工後反麵焊焊前,需要用碳弧氣刨開坡口並清根,往往發現在正麵焊的熔池底部或近底部存在著氣孔,甚至是較大的氣孔,有的氣孔被扣掉了,有地沒有被扣掉,還殘留一部分,如圖7a)所示。在未對它采用手工電弧焊填平的情況下,在反麵進行焊接時,由於焊絲在高溫作用下熔化是一滴一滴快速往下流淌的,當焊至空穴上部時,其中一滴正好落入空穴中,隨後外縫全部被熔融金屬所覆蓋。由於此空穴內部周圍殘留著渣質,落入其中的金屬熔滴不與空穴周圍熔合,而是單獨凝固,因而在X射線底片上還能看出金屬熔滴滴入的痕跡。該缺陷的影像好似魚的眼睛一樣,故有“魚目”之稱,如圖8a)、b)所示。

  

 

 

8、“魚目”形缺陷產生的規律性

從以上“魚目”缺陷形成的機理可知,正反兩麵兩次成型的埋弧自動對接焊,隻有存在著上述情況,在正麵焊縫中才有可能產生此種缺陷。一般而言,此種缺陷比較少見,在手工焊縫中更不可能產生。

在此應指出埋弧自動焊在施焊過程中斷絲所形成的缺陷,和“魚目”形缺陷有明顯區別,不能混為一談。

9、對接雙麵埋弧自動焊中氣孔(鏈狀氣孔)的分布規律、直徑大小與不良工藝因素影響的關係。

1)氣孔、鏈狀氣孔分布的規律

埋弧自動對接焊縫中氣孔,特別是正反兩麵兩次成型焊縫中氣孔,不管其是單個或者鏈狀的,它在焊縫中分布的位置,一般位於焊縫縱向軸線上(即兩被焊母材的縫隙之中心線),如圖9所示。

         

上述焊縫,如果在正麵焊施焊之前,將反麵兩母材之縫隙全部用手工定位焊封死,則在具有“內張口”的情況下,很可能在正麵焊縫中連續不斷地產生許多單個或鏈狀分布的氣孔。如果上述工件在組裝後,反麵焊一側具有較大的縫隙,隻有局部地方用手工定位焊固定,那麽在此種情況下,正麵焊縫中產生單個或者鏈狀氣孔,它一般位於定位焊的焊段位置。因此,切忌反麵焊那一側全部用手工定位焊封死。在一般情況下要求定位焊長度愈短、數量愈少愈好。但必須保證正麵施焊時,反麵定位焊不開裂。

在此應當指出,埋弧自動焊反麵焊縫在籬焊前,若不把手工定位焊之焊肉清除,或者焊縫先由手工定位焊打底,然後再由埋弧自動焊加以覆蓋,,則在此種情況下,若焊縫中分布沒有規律的氣孔,它是由手工電弧焊造成的,故不具有上述埋弧自動焊氣孔的規律性。

2)埋弧自動焊縫中氣孔直徑的大小與不良工藝因素的關係

在這裏所說的不良工藝因素,是指被焊件組裝後,正麵焊那一側縫隙是否存在“內張口”現象,以及反麵焊那一側縫隙的大小。如果被焊件組裝後反麵間隙很小,或者定位焊過多過長,則在正麵焊焊接過程中,在熔池底部存在著較大縫隙或“張口”現象,且在裏麵有很多焊劑,勢必會產生直徑較大的氣孔或鏈狀氣孔。反之,上述氣孔直徑較小,如圖10a)、b)所示。

            

     某高壓容器筒體直徑為265mm,由厚度為10mm的高強度鋼板卷製後采用埋弧自動焊焊接而成。最初,鋼板切割後磨邊的角度控製得當,組裝後不存在“內張口”現象,所以焊縫中很少有氣孔,即使產生了氣孔,其直徑也很小。後來製造幾批由於磨邊時控製的角度不當,外縫基本上無縫隙。焊接後,在內縫中形成了大量的單個、鏈狀分布的氣孔。在X射線底片上顯示,其直徑有黃豆那麽大,真是罕見。簡直到了再也無法進行焊接的程度了。後來香蕉视频app污片在线观看認真地分析了形成上述超大氣孔的原因,在筆者的堅持下,改變了焊接順序,上述缺陷才得以完全消除。

上述所謂的內張口現象,一般發生在直徑不大的壓力容器筒體焊縫中,平板對接組裝很少有此種現象產生。但埋弧自動焊縫若產生氣孔,其規律性不變。

10、被焊件組裝後縫隙大小與形成氣孔的關係

由上敘述可知,埋弧自動焊縫並非一定會產生氣孔,之所以產生,是與不良的工藝因素有著密切的關係的。總結以上正、反兩方麵的經驗教訓,要使埋弧自動焊縫不產生氣孔,有以下兩種情況可以辦到:

1)被焊件組裝後無間隙

  被焊件在切割磨邊或開坡口後,經組裝後正、反兩麵無間隙(特別是先焊的那一側應無間隙)。則在埋弧自動焊焊接過程中,盡管焊絲也在焊劑層下燃燒,但由於電弧高溫直接作用於被焊件金屬的同時,熔池底部的焊劑也被完全熔化,析出的氣體隨著電弧的往前移動被“趕”走了,在此種情況下,不存在“被迫”進入金屬熔池內部的可能性。當然,在這裏不排除由於冶金反應析出的氣體使焊縫形成氣孔,但它和不良工藝因素影響相比,可能性極小。

盡管上述無間隙焊有如此優點,但也有其缺點,即由於無間隙,相對而言,熔深減少了,要達到預期的熔深,則要適當增加電流強度,降低電弧電壓。

2)被焊件組裝後形成一定的間隙

和上述無間隙焊完全相反,被焊件在組裝時根據焊絲直徑的大小,

留有適量的間隙,為了防止焊穿,在反麵用較厚的焊劑作襯墊。這樣在正麵焊接時,電弧的高溫烘烤和熔化了部分焊劑,同時在金屬熔池底部的焊劑熔化後產生的氣體,也很容易從反麵縫隙中逸出,故正麵焊第一層焊縫就不容易形成氣孔。

有一定間隙焊不僅可以消除正麵焊縫中的氣孔,而且也可以增加熔深。但當電弧電壓波動太大時,容易焊穿,這是需要注意的。

11、埋弧自動焊縫夾渣的機理

1) 焊工責任心不強,技術不熟練,操作不當;

2) 坡口不是采用機械加工,而是由人工采用碳弧氣刨扣槽而成,坡口寬窄不一,深淺不一,坑坑窪窪,槽內兩側凹凸不平;

3) 坡口深而窄,焊渣在較深的縫隙內難以清理幹淨;

4) 焊接規範不當,如焊速太快,金屬熔池的凝固速度大於熔渣的浮出速度。有的焊縫在返修時,甚至發現尚未完全熔化的焊劑;

5) 焊接時焊道與焊道之間、焊層與焊層之間的排列不當,形成夾渣;

6) 由於焊車軌道或被焊件在焊接過程中發生偏移現象,造成焊道排列也發生偏移,有可能形成嚴重的夾渣。

12、埋弧自動焊縫夾渣形成的傾向性

中薄板平板對接不開坡口(即直邊對接),兩次成型的埋弧自動焊,采用正常的焊接工藝在保證焊透的情況下,一般是不容易產生夾渣的。

厚板或者大厚度板,采用X型坡口或者U型坡口等進行多層焊。如果這種坡口是由機械進行加工的,相當光潔和規矩,加上焊工責任心很強,技術相當熟練,焊接規範選擇得當,層次排列合理,清渣幹淨,則在此種情況下的多層自動焊,一般也是不容易產生夾渣的。但在檢測實踐中一些很厚的埋弧自動焊縫經常發現其層間尤其是坡口邊緣存在著夾渣甚至嚴懲的條狀夾渣,其原因正如上麵所述。

上述部位特別是坡口邊緣的夾渣、連續性的嚴重夾渣,在返修時也發現其上部或其中存在著氣孔,甚至是比較多比較大的氣孔,這是由於焊劑或夾渣處於金屬熔池的底部,在高溫作用下分解出的氣體形成的。如果不存在上述嚴懲的夾渣,也就還會產生此種氣孔,這是多層埋弧自動焊的一個特點。

13、對接雙麵埋弧自動焊未焊透形成的機理

對接雙麵埋弧自動焊(二次成型或者多次成型),在焊縫中形成未焊透,其原因如下:

1)焊接規範不當,電弧電壓過高,焊速太快,熔深淺;

2)X型或U型坡口留根(或鈍邊)太大,所選擇的焊接規範不足以完全熔透留根部分而和正麵焊的焊根交熔,如圖11a)所示。

3)清根時深淺不一(有的留根完全清除,有的未清除),以及在焊接過程中電弧電壓的波動,有可能造成局部焊段未焊透;

4)咀距太長,滲透能力減弱,或者由於磁偏吹的影響造成未焊透;

5)正麵焊焊完反而扣槽(即開坡口)時,偏離了中心,或者由於焊絲未對準中心,造成上、下焊縫不對中,兩焊根未交熔,形成未焊透,如圖11b)所示。

          

14、未焊透在焊縫截麵中的位置

對接雙麵埋弧自動焊中的未焊透在焊縫截麵中牌何部位,主要取決於坡口型式,其次是焊接規範。故就其深度而言,一般位於正、反兩麵焊兩焊根未交熔之處。但Ⅰ型坡口(即直邊對接)之焊縫,若產生未焊透,和正、反兩麵焊縫焊接規範的大小密切相關的,由於下麵麵焊規範小,反麵焊規範較大,因而若產生未焊透,一般接近正麵焊焊根單位。未焊透的平麵位置主要取決於正、反兩麵焊縫是否對中,一般位於焊縫寬度的中部或者近中部。

由以上所述可知,在檢測前弄清楚坡口型式,對正確推斷缺陷的形狀是十分重要的。

15、對接雙麵埋弧自動焊未熔合形成的機理

所謂未熔合,就是焊絲在起弧後,在焊接過程中沒有直接與焊接金屬或母材形成熔融金屬而焊合,而是高溫熔池之熔液流淌至某一焊接金屬部位,或者坡口邊緣,形成似連非連的粘合(即虛焊)。但在大多數的情況下,是由於焊接規範不當,清渣不良,焊層與焊層之間、焊道與坡口邊緣之間的熔渣、氧化皮的阻隔,形成未熔合。

16、未熔合產生的傾向性

就對接雙麵兩次成型埋弧自動焊與多次成型埋弧自動焊而言,後者形成未熔合的傾向性要比前者大。其原因是焊接層次太多,稍有疏忽,就有可能在層間或坡口邊緣產生未熔合,而後者又居多。另外,未熔合的產生與否,又與坡口型式有很大關係,特別是那些深而窄的V型坡口、較深的U型坡口的中下部或其邊緣部位比較容易形成未熔合。

從上述未熔合形成的機理來看,由粘合而形成的未熔合,從X射線底片上是難以識別的。超聲檢測推斷其性質也較困難。目前香蕉视频app污搜索從射線底片上評定的所謂未熔合,或者超聲檢測推斷的未熔合,絕大部分都是由比較長的條狀夾渣或連續性夾渣造成的。對於此種未熔合,有的檢測者評定其為條狀夾渣或者連續性夾渣,有的評定其為夾渣未熔合等等,看法比較多,目前沿無統一的認識。

17、對接雙麵埋弧自動焊的特點

1)再次成型埋弧自動焊的特點

在良好的工藝因素和合適的焊接規範這一條件下,上述再次成型的埋弧

自動焊,在保證正麵焊不產生氣孔,采用直邊牟接或反麵具有良好形狀的坡口和保證焊透的前提下,反麵焊縫一般是不容易產生其它缺陷的,整個焊縫可以獲得良好的焊接質量。

2)多次成型進退弧自動焊的特點

中厚板或厚板正、反兩麵多次成型的埋弧自動焊,在保證正麵第一層焊

縫不生產氣孔,焊道與焊道、層與層之間以及坡口邊緣不產生夾渣的前提下,則此種焊縫在堆焊過程中(每一層焊肉之中或層與層之間)是不會產生氣孔的。其原因是:電弧在焊劑層下燃燒,周圍(包括其底部)的焊劑被熔化蒸發形成的氣體,它排開電弧周圍的熔渣後形成一個封閉的空腔,同時金屬熔池的底也是封閉的,電弧在這個空腔中穩定的燃燒。在此情況下,不存在產生氣孔的不利因素。所以,在良好的工藝因素條件下,焊工有熟練的操作技術,采用正確的焊接規範,盡管是多層焊,但其質量和手工多層焊相比,更容易保證、焊接效率更高。

18、對接雙麵埋弧自動焊縫裂縫的實例

   在長期超聲檢測的實踐中,在各種產品的埋弧自動對接焊縫中發現了許多縱向裂縫、橫向裂縫、焊趾裂縫以及熱影響區的裂縫,公舉幾個典型例子加以說明。

1)某焊接結構高壓容器(高強鋼T=17mm,200kg/cm2)製作了約幾千個,其筒體縱向焊縫進行100%射線透照和100%超聲檢測,發現了許多縱向裂縫,而且一般位於熄弧端或離其較近的部位。裂縫較深、開裂較大。

2)上述高壓容器的環向埋弧自動焊縫,由於內部增強量(焊縫餘高)大太高,在淬火後超聲複查過程中,發現許多焊趾裂紋,有的幾乎裂透,如圖12a)所示。

            

3)某大型焊接構件(材質:高強鋼)的埋弧自動焊縫,厚度為22~24mm,在X射線100%透照後底片全部為優良(即Ⅰ級)的情況下,又用超聲波對其縱、環縫進行了100%的複查,結果在26條環形焊縫中,發現11條焊縫存在裂紋,最長達5.85M,累計27.5M.而縱向焊縫卻沒有發現任何危害性缺陷。

4)某大型(型代號為H-32、H-33),其樁腿材質也為高強鋼(EH-36),厚度為32~54 mm,縱向埋弧自動焊縫在用超聲波檢測過程中,在其熄弧端發現了許多縱向裂縫,而且其開裂程度相當嚴重。

5)另外,在其環形埋弧自動焊縫檢測過程中,發現焊縫內側的下邊緣存在著許多焊趾裂紋,其深度1~2 mm,斷續分布。

6)工設備筒體與管板的T型焊縫(高強鋼T為70~80 mm),在冬季施焊,由於其結構龐大,焊前予熱和焊後保溫不當,最後導致整圈焊縫開裂報廢。

7)某產品耐壓殼體與外脅骨的T型焊縫(高強鋼),超聲檢測發現一處根部裂縫,由於補焊質量欠佳,造成三次返修。由於予熱和保溫措施不當,最後在該處形成了嚴重的焊趾裂縫,其深度貫穿了整個殼體的厚度。

8)也是上述產品,其殼體與外脅骨的T型焊縫, 在用超聲作橫向檢測後,發現其根部存在大量的橫向裂紋,由於無法進行修補,導致幾個分段殼體報廢。

三、 其它焊接方法缺陷形成的機理及缺陷形成的傾向性

1、手工電弧焊各種缺陷形成的機理與缺陷形成的傾向性

手工電弧焊,顧名思義其電流、電壓、運條速度、焊條擺動等等,均由施焊者手工操作。一個具有較高技巧的經驗豐富的焊接者,他會用各種姿態、各種焊條進行焊接。知道如何焊接可以獲得優良的焊接質量,也懂得如何焊接會產生缺陷,從而采取有效措施加以避免。由此不難看出,焊接質量的好壞,與焊接者責任心、技術熟練程度、工作精益求精以及鑽研精神等等有著極大的關係。但是,不是所有的焊接者都能達到上述水平,更何況由初次學習焊接到技術成熟還有個過程,再加上主客觀種種因素的影響,故手工電弧焊產生這樣或那樣的缺陷,其原因是多方麵的。

1)氣孔形成機理

手工電弧焊在焊接過程中,焊條藥皮熔化分解成氣體和熔渣,在其聯合保護下,有效地排除了空氣中的有害氣體,焊縫質量得到保證。但在下述情況下,焊縫就有可能形成氣孔:

(1) 被焊麵潮濕、有油鐵鏽;

(2) 焊條潮濕、焊前未烘烤;

(3) 起弧或者熄弧時,焊條端部與被焊件之間間距太大,保護不好;

(4) 焊條頭部或者接近根部藥皮破碎脫落,焊條金屬裸露太長,起弧或者熄弧時失去保護;

(5) 風速太大,特別是野外作業,無屏障保護,電弧保護層受到破壞等等。

1) 氣孔形成的傾向性

手工電弧焊縫中有可能形成單個氣孔、少量氣孔、分散氣孔以及起弧和熄弧時易形成密集乞孔等等。一般來說,堿性焊條施焊的焊縫比較容易產生氣孔。但和埋弧自動焊相比,沒有規律性。

2) 夾渣形成的機理

手工電弧焊縫中形成的夾渣、條狀夾渣等,主要與下述原因有關:

(1) 施焊者責任心不強,清渣不幹淨;

(2) 焊接規範選擇不當(焊接電流小、焊接速度快)形成夾渣或連續夾渣;

(3) 施焊者技巧不高、焊條擺動不當;

(4) 坡口深而窄,焊後清渣困難等。

3) 夾渣形成的傾向性

手工電弧焊的焊道與焊道之間、焊層與焊層之間,比較容易形成單個夾渣、分散性夾渣。坡口邊緣部位又比較容易形成條狀夾渣或邊疆性夾渣(後者被某些檢測者評定為未熔合)。一般而言,酸性焊條施焊的焊縫,比較容易形成夾渣等上述缺陷。但上述缺陷在焊縫截麵中分布的位置與埋弧自動焊相比,規律性也不太強。

4) 未焊透形成的機理

(1) 留根過大,所選擇的焊接規範其熔深不足以全部熔化掉留根;

(2) 焊接規範選擇不當,如電流小,電弧電壓高,熔深小;

(3) 清根不良,深淺不一,或電弧電壓不穩定,形成局部未焊透;

(4) 焊偏以及碳弧氣刨扣偏造成上、下焊縫不對中形成未焊透。

5) 未熔合形成的機理

(1) 坡口開得不當,在深而窄的情況下很難施焊,既有可能造成磁偏吹,又有可能由於清渣不幹淨,將其覆蓋在熔融金屬下麵,造成未熔合;

(2) 焊接規範選擇不當,如電弧電壓高、電流小、焊速太快以致辭於藥皮熔化後尚未浮出金屬熔池表麵,就凝固形成未熔合;

(3) 施焊者責任心不強,不清渣或者清渣不幹淨,這些渣質被流動的金屬熔液所覆蓋,形成未熔合,特別是坡口邊緣最常見。

6) 工電弧焊未熔合的傾向性

手工電弧焊縫中未熔合,一般產生在焊縫邊緣(即坡口部位)的一側或兩側,多層焊的層間較少。

7) 手工電弧焊中裂紋實例

(1) 某產品高強鋼(材質為921)焊接結構,其中間環形焊縫

(T=24mm)采用手工多層焊,用超聲百分之百檢測後,發現該焊縫內下側(距探測麵18 mm深)的熱影響區與熔合線的交界處,存在著嚴重的縱向裂紋,長者為200多毫米,短者為20至30mm,斷續分布。整個環形焊縫約15米多長,布裂紋長度達5.85米。為了驗證其準確性,香蕉视频app污片在线观看采用鉛箔增感,用最佳規範進行百分之百的透照,雖然底片的清晰度和靈敏度都比較高,但從底片卻根本發現不了此種危害性的缺陷。而用碳弧氣刨解剖時,裂紋雖然很緊密,但卻很明顯。

(2) 後又隔一年半和一年多時間,在用超聲檢測另外二個與上述同樣

材質、同樣厚度的某裝置時,發現其手工多層焊環形焊縫與上述同樣深度、同樣位置存在著同樣性質的裂紋,其長度累計為3.72米和2.86米.後用射線按常規方法進行百分之百的透照,也未能發現,但用碳弧氣刨解剖後,完全得到了證實。

上述情況雖然罕見,但它足以說明,在相同條件下,由於不良因素的影響,焊縫產生危害性缺陷規律性是多麽強。

(3) 某發射裝置內筒(高強鋼,T=20~22mm),中間環形焊縫采用

手工多層焊。在用超聲作100%縱向和橫向檢測過程中,在3個筒體的環形焊縫上發現了5條橫向裂縫。它與焊縫軸線垂直,其中4條相相當當嚴重,已貫穿了整個焊縫寬度,較短的一條約10 mm長,位於焊縫寬度當中,如圖13a)、b)所示。其深度達到母材厚度的1/2左右。

 

(4) 某大型球罐,運行後周期檢驗采用超聲複查,發現其北極圈環向

焊縫(T=32mm)正反兩麵焊縫焊根交熔處有900多毫米的斷續分布的微裂紋。用最好的膠片和最好的增感方式透照後,從底片上顯示出其形狀很像極細微的鋸齒一樣。

(5) 又如某煤氣公司的大型球罐,周期檢測也采用超聲複查,在3條縱向焊縫端部發現3條長約80~150 mm的微裂紋。

2、二氧化碳氣體保護焊有關缺陷形成的機理與傾向性

在氣體保護焊,二氧化碳氣體保護焊用得較多,故在此對其生成氣孔等缺陷作一簡介。

二氧化碳氣體保護焊缺陷形成的機理與傾向性

1)氣孔形成的機理與傾向性

(1) 二氧化碳氣體不純,所含水分太多;

(2) 焊接時嘴距太長,保護不好;

(3) 風速大,吹散了保護層,空氣中有害氣體侵入。

        以上原因很容易使二氧化碳氣體保護焊焊縫形成單個氣孔、分散氣

孔或者蜂窩狀氣孔等。

        在上述焊縫返修過程中,香蕉视频app污片在线观看經常發現,雖然焊縫表麵很光滑,看

不出什麽,但當刨開焊縫餘高後就會看見焊縫中存在大量的密密麻麻的

氣孔。究其原因就是水分太多或無二氧化碳氣體保護所造成的。

2)夾渣形成的機理與傾向性

        二氧化碳氣體保護焊中夾渣形成的機理與埋弧自動焊、手工電弧焊大同小異,在此不再重複。但需指出,由於其在焊接過程中形成的熔渣較薄,且其焊接規範又較大,因而在焊縫中形成夾渣的可能性與氣孔相比要少一些。檢測實踐也證明,二氧化碳氣體保護焊中點狀反射的回波源主要是氣孔。

3)未焊透、未熔合、裂縫形成的機理與傾向性

關於上述三種缺陷形成的機理與埋弧自動焊、手工電弧焊也有類似

之處,故在此不再贅述。但需指出,二氧化碳氣體保護焊較手工電弧焊而言其焊接規範較大,施焊者在缺少經驗操作不當時,用他們的話說,在“焊滾了”的發問下,往往會在焊縫一側或兩側邊緣(即坡口部位)形成未熔合。尤其是當被焊麵有一定坡度或者完全是橫向焊接時,如果不重視焊接金屬與坡口邊緣之間縫隙中藥皮的清除,則在“焊滾了”的情況下,往往會在被金屬熔液覆蓋的焊縫邊緣形成較為嚴重的未熔合。

四、上述焊縫裂縫(紋)形成的原因、形成的傾向性或規律性

上述各例中裂縫(紋)形成的確切原因,很難取得一致的看法根據當時焊接工程師、施焊者、檢查人員、設計以及工藝人員等多方麵的宏觀分析,主要原因綜合如下:

由於高強鋼所含的合金元素較多,它的強度較高、彈性好,但塑性較差,故它由應力集中引起的脆性破壞的敏感性很高,當構件焊接後在焊縫區域造成的高度應力超過材料的屈服極限而無塑性變形時,就會導致裂紋的形成。對高強鋼焊接接頭而言,它的約束度、應力水平、焊接接頭區域金屬的塑性儲備以及焊接金屬中擴散氫的含量等,都是決定它能否產生裂紋的基本因素。

為了改善上述這些因素,防止裂紋的形成,構件在施焊過程前和施焊過程中,一般都要采取各種防止裂紋產生的有效措施。但有時在實際生產過程中,由於環境和條件不同,構件大小不同,情況比較複雜。在實際施焊過程中,很可能由某一個或某幾個因素的不良影響。例如:違反焊接工藝,或者焊接工藝本身的缺點、錯誤以及焊接接頭設計不合理等等各種因素的影響,導致裂紋的形成,並呈現出一定的傾向性或者規律性。大量實踐證明,高強鋼焊接接頭是否產生裂紋,與上述諸因素的影響有著密切的聯係。

有些高細鋼施焊時處於嚴冬季節,加上產品的結構龐大,焊前予熱和焊後保溫不當,焊縫冷卻速度太快,產生了淬火組織,以及鋼中含氫量偏高、金屬強度增加、時效傾向增大、脆性增加,導致裂縫的形成。

下麵就幾種裂縫(紋)形成的原因及其一般的規律性重點敘述如下:

1、約束裂縫形成的原因及其一般的規律性

高強鋼中的中厚板、厚板或大厚板的焊接構件的縱向對接焊縫,如果采用埋弧自動焊,若構件在焊前采用強製固定裝配法,遇其在裝配後具有很強的裝配應力,這種應力會和焊接應力疊加而顯示其作用。並在構件的熄弧端造成高度的應力集中由此會導致約束裂縫的形成。如果熄弧板與焊體之間定位不牢,或者應力集中特別大,使熄弧板與焊件未端之間定位焊金屬開裂,會造成嚴重的約束裂縫。

約束裂縫一般產生在縱向焊縫熄弧端或其附近位置,它位於上述部位正麵焊的焊縫金屬根部(對接雙麵焊兩次成型),嚴重的甚至整個焊縫裂穿。在上述條件下形成的約束裂縫,具有非常明顯的規律性,並為大量高壓容器與鑽井船腿縱向焊縫超聲檢測以及解剖結果證實。

此外,如果平板多板多列拚接,縱、橫焊縫交錯,若焊接順序不當,也很容易在T型或十字型焊縫交接處造成高度的應力集中而形成裂縫。

在這裏香蕉视频app污破解版並沒有排除上述各種厚度的板材縱向焊縫的其它部位產生裂紋的可能性,實際上在過去的試驗性檢測過程中,除熄弧端裂紋外,其它部位也有過,但在實際構件檢測過程中發現不多,它與上述約束裂縫相比是極少的。

2、焊縫根部裂紋形成的原因及其一般的規律性

焊接構件愈龐大,其縱橫構架也愈多,焊件合攏時的定位焊以及焊前所加的“馬”,在焊縫處造成了巨大的剛度,如果裝配間隙很小,則在焊接後由其形成的尖銳缺口在焊縫根部造成高度的應力集中,加上溫度等不利因素的影響,很容易在焊縫根部形成裂紋。

此種裂紋一般都產生在環向焊縫,特別是環向大合攏焊縫中。由於下麵焊在焊縫根部的尖銳缺口所造成的高度應力集中的影響,故其一般也都產生在正麵焊縫根部。它在焊縫中連續或斷續分布,也具有較強的規律性。

3、焊趾裂紋的原因及其一般的規律性

   由於構件在合攏時在焊縫區域造成了巨大的剛度,加上焊接應力的影響,會使焊縫區域造成高度的應力集中,如果焊前予熱和焊後保溫不當,冷卻速度太快,以及氫的擴散等不利因素的影響,很容易形成焊趾裂紋。

從某發射裝置,海上石油鑽井船樁腿等各種結構的焊縫大量檢測結果的統計表明,焊趾裂紋絕大部分產生在環向大合攏的手工多層焊的對接焊縫,手工多層焊的環向T型焊縫以及手工多層焊的十字型焊縫邊緣,沿焊縫方向連續或斷續分布。位於焊縫邊緣表麵或近表麵,有的較深一些。對於大型筒體環向對接焊縫而言,若其豎著放置施焊,如果產生焊趾裂紋,則一般位於正麵焊縫的下側。

 4、熱影響區與熔合線交界處微裂紋形成的原因及其一般規律性

上述手工電弧焊中熱影響區與熔合線交界處的微裂紋,其生成原因是:該裝置多段連接,10米多高,用木墩填著豎著放置在平台上。其下端距平台麵400~500mm,用以讓施焊者進出。先由4~5人分段焊內側焊縫。在這過程中,為了置換空氣,上端用抽風機抽,下端冷空氣迅速上升,造成強氣流,使焊縫下側冷卻太快,致使微裂紋形成。

此種裂紋一般產生在高強鋼焊接結構的環向焊縫先焊的冷卻得最快的焊縫一側邊緣熱影響區與熔合線交界處。

5、橫向裂紋形成的原因及其一般的規律性

據分析,此種裂紋產生的條件除與焊接過程中停留時間太長冷卻速度快,再次焊接未予熱有關外,還與焊接電流、焊接速度以及焊接順序等因素有關。在這些不利因素的作用下,就可能在局部焊段產生沿焊縫方向的強大應力,導致橫向裂紋的形成。

橫向裂紋絕大部分產生在環向對接焊縫(手工多層焊)以及環向T型焊縫中。環向對接焊縫中的橫向裂紋,一般位於焊縫的中部,或貫穿於整個焊縫的寬度,並與焊縫完全垂直。其深度一般位於焊縫的表麵或近表麵,或由焊縫表麵裂至焊縫厚度的中部;T型焊縫中的橫向裂紋,一般位於焊縫根部,視應力大小不同,深淺不一,其延伸方向也與焊縫完全垂直。

6、層狀撕裂形成的原因及其一般的規律性

如果軋製鋼板內部存在著較多的片狀硫化物或分層等缺陷,則當其厚度方向承受強力焊接後,在巨大的剛度和焊接應力高度集中的條件下,很可能會導致母材的層狀撕裂(或稱剝離撕裂)。

層狀撕裂一般產生在由高強鋼構成的焊接構件的十字型、T字型或角型焊縫與加強板相垂直的麵板或殼體的母材中,有的靠近焊縫根部,有的則位於焊縫根部附近,如圖14所示。

 

7、再熱裂紋形成的原因及其一般的規律性

有些高強鋼,尤其是含有一定數量的鉻、鉬、釩以及鈦等合金元素的高強鋼焊接結構,當它在進行消除應力的熱處理過程中,有產生裂紋傾向,即所謂再熱裂紋或稱消除應力裂紋。

再熱裂紋一般位於基本金屬熱影響區中,它往往都是沿晶界斷裂的,都在粗大晶粒區,並且平行於熔合線分布的。

8、普通材質產生裂縫的可能性

一般來說,普通材質(低碳鋼)的焊接接頭產生裂縫的可能性較小,但是,若其含的硫、磷雜質較多,或者母材很厚,構件的剛度和焊接應力很大,焊接工藝編製不當,也有可能產生裂縫。如某大厚度部件(普通材質,T=80mm),在冬季施焊,由於氣溫很低,加上焊接順序不當,結果在該部件的縱向焊縫的熄弧端與環向焊縫的交接處,形成了肉眼可見的“T”字型裂縫,並且從縱縫末端穿過環向焊縫上的裂縫斜向向前延伸500多mm。最後在其端點鑽孔才阻止住了它的繼續延伸,如圖15所示。由此可知該裂縫的嚴重程度和其應力大小了。


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