焊條電弧焊常見焊接缺陷及防止措施

1、焊條電弧焊常見焊接缺陷及防止措施 （1）焊縫尺寸不符合要求 形狀 焊縫表面高低不平、焊縫波紋粗劣、 縱向?qū)挾炔痪鶆?、余高過高或過低、 角焊縫單 邊以及焊腳尺寸不符合要求等。如圖 2-27 所示。圖 2-27 焊縫表面尺寸不符合要求 危害 造成焊縫成形不美觀， 影響焊縫與母材金屬的結(jié)合強度， 易產(chǎn)生應力集中， 降低接 頭承載能力等。圖 2-28 焊接裂紋 產(chǎn)生原因 焊件坡口角度不對、 裝配間隙不均勻、 焊接參數(shù)選擇不合適或運條手法不正確 等。 防止措施 選擇適當?shù)钠驴诮嵌群烷g隙， 提高裝配質(zhì)量， 正確選擇焊接工藝參數(shù)和提高焊 工的操作技術水平等。（2）裂紋 焊接中的裂紋有很多類型， 產(chǎn)生裂紋的原

2、因也很多， 關于裂紋的理論知識在以后的章節(jié)有介 紹，這里不再多講。常見裂紋形狀見圖 2-28 所示。（3）咬邊圖 2-29 咬邊 形狀 沿著焊趾的母材部位上被電弧熔化而形成成的凹陷或溝槽稱為口角邊。 其形狀如圖2-29 所示。 危害 降低接頭強度及承載能力，易產(chǎn)生應力集中，形成裂紋等。 產(chǎn)生原因 焊接工藝參數(shù)選擇不當，焊接電流過大，電弧過長，焊條角度不正確以及運條 不適當?shù)取D 2-30 未焊透 防止措施 選擇正確焊接電流和焊接速度， 電弧不能拉得太長， 掌握正確的運條方法和運 條角度等。（4）未焊透 形狀 焊接時，接頭根部未完全熔合的現(xiàn)象稱為未焊透。如圖 2-30 所示。 危害 易造成應力集

3、中，產(chǎn)生裂紋，影響接頭的強度及疲勞強度等。 產(chǎn)生原因 坡口角度過小，間隙過小或鈍邊過大；焊接速度過快；焊接電流太??；電弧電 壓偏低；焊接時有磁偏吹現(xiàn)象；清根不徹底；焊條可達性不好等。 防止措施 正確選擇焊接參數(shù)、坡口尺寸， 保證必須的裝配間隙，認真操作，仔細清理層 間或母材邊緣的氧化物和熔渣等。（5）未熔合 形狀 熔焊時， 焊縫與母材之間或焊縫與焊縫之間， 未能完全熔合的部分稱為未熔合。 主 要產(chǎn)生在焊縫側(cè)面及焊層間。如圖2-31 所示。圖 2-31 未熔合 危害 易產(chǎn)生應力集中，影響接頭連續(xù)性，降低接頭強度等。 產(chǎn)生原因 層間及坡口清理不干凈，焊接線能量太低，電弧指向偏斜等。 防止措施 加強

4、層間及坡口清理，正確選用焊接線能量，正確操作。圖 2-32 燒穿（6）燒穿 形狀 焊接過程中，熔化金屬從坡口背面流出，形成穿孔的缺陷稱為燒穿。如圖 2-32 所 示。 危害 減少焊縫有效截面積，降低接頭承載能力等。 產(chǎn)生原因 焊接電流過大， 焊接順序不合理， 焊接速度太慢， 根部間隙太大， 鈍邊太小等。 防止措施 選擇合適的焊接電流和焊接速度，縮小根部間隙，提高操作技能。圖 2-33 焊瘤（7）焊瘤 形狀 焊接過程中熔化的金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤，稱為焊 瘤，也稱滿溢。如圖 2-33 所示。 危害 影響焊縫美觀，浪費材料，焊縫截面突變，易形成尖角，產(chǎn)生應力集中等。 產(chǎn)生原

5、因 焊件根部間隙過大，焊接電流太大，操作不正確或運條不當?shù)取?防止措施 提高操作技能，選擇合適的焊接電流，提高裝配質(zhì)量等。圖 2-34 弧坑（8）弧坑 形狀 焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷部分稱為弧坑。如圖 2-34 所示。 危害 削弱焊縫強度，易產(chǎn)生弧坑裂紋等。 產(chǎn)生原因 熄弧時間過短，收尾方法不當，未能填滿弧坑。 防止措施 選擇正確焊接參數(shù)及合適的熄弧時間，掌握正確的收尾方法等。 形狀 在焊接過程中， 熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴， 稱為氣 孔。如圖 2-35 所示。 危害 減小焊縫截面積，降低接頭致密性，減小接頭承載能力和疲勞強度等。 產(chǎn)生原因 焊件清理不干凈，焊條受潮，電弧

6、磁偏吹和焊接參數(shù)不合理等。圖 2-36 夾渣 防止措施 仔細清理焊縫兩側(cè)各 10mm 處的鐵銹等污物，嚴格烘干焊條，選擇合理的焊 接工藝參數(shù)等。（10）夾渣 形狀 焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣。如圖 2-36 所示。 危害 減少焊縫截面積，降低接頭強度、沖擊韌性等。 產(chǎn)生原因 焊接電流過小，焊接速度過快，坡口設計不當，焊道熔敷順序不當?shù)取?防止措施 正確選擇焊接參數(shù)， 坡口角度不能太小， 認真做好多層焊時的層間清理工作等。（11）塌陷 形狀 熔化的金屬從焊縫背面漏出，使焊縫正面下凹、背面凸起的現(xiàn)象稱為塌陷。如圖2-37 所示。圖 2-37 塌陷 危害 減少接頭承載面積，降低接頭強度，影響焊縫

7、美觀等。 產(chǎn)生原因 焊接電流過大，焊接速度過小，裝配間隙過大等。 防止措施 選擇適當?shù)暮附与娏骱秃附铀俣?，控制焊件的裝配間隙等。（12）凹坑圖 2-38 凹坑 形狀 在焊縫表面或焊縫背面形成的低于母材表面的局部低洼部分稱為凹坑。如圖 2-38 所示。 危害 減少焊縫工作截面積，降低接頭承載能力等。 產(chǎn)生原因 電弧拉得過長，焊條傾角不當和裝配間隙太大等。 防止措施 選擇合適的裝配間隙，提高操作水平等摘要：介紹了下向焊工藝技術特點及其在天津市外環(huán)線北半環(huán)城市管網(wǎng)工程中的應用， 著重 介紹了施工程序及操作工藝， 并結(jié)合焊縫檢測結(jié)果， 對該工程中的常見焊接缺陷進行了分析。序言隨著城市建設的迅猛發(fā)展，天

8、然氣憑借高效、清潔、污染小的優(yōu)點，為藍天工程的實施 創(chuàng)造了條件。 近年來， 天津市城市改燃項目的實施力度在不斷加大， 原有的管線已不能滿足 現(xiàn)有的需要。 2003 年，天津市燃氣集團通過鋪設外環(huán)線高壓管線，與原有南半環(huán)管線形成 環(huán)狀管網(wǎng)，解決了供氣需求緊張的問題，也為周邊沿線企業(yè)的發(fā)展注入了動力。1. 技術應用目前，在城市燃氣管網(wǎng)施工中，因為管道設計壓力小（通常 0.4MPa）、管徑也不大（通常DN300），管線強度級別相對較低（通常選用鋼管材質(zhì)為Q235B ），所以采用普通上向焊技術施工即可滿足要求。而天津市外環(huán)線北半環(huán)工程全長 40 多公里，設計壓力 2.5MPa ， 采用 L360 雙面

9、螺旋埋弧焊管，鋼管規(guī)格為 7119.，5三層 PE 防腐，這些都為下向焊的采 用提供了條件； 其次，下向焊技術在進行有上述特點的工程施工中，采用的焊縫間隙小，故 填充金屬少，焊接速度快，使得與傳統(tǒng)上向焊工藝相比，顯得高效、節(jié)能；另外，選用的纖 維素焊條，焊條電弧吹力大、抗外界干擾能力強；連續(xù)焊接，焊接接頭少，焊縫成型美觀； 采用的多層多道焊操作工藝，使得焊縫的內(nèi)在質(zhì)量好，無損檢測合格率高；此外， 該方法操作技能單一、易于學習與掌握，也便于流水作業(yè)施工。但在該工程施工過程中，與長輸管線的野外施工不同，受到諸多外界因素限制。城市地 網(wǎng)中，河流、公路、和頻繁的地下障礙，都為施工帶來很大難度。在管道鋪

10、設過程中，既有 穿越工程，又有過河道明開工程，還有沉管工程等；此外，因為外環(huán)線兩側(cè)均為樹木，導致 作業(yè)空間小，這些無疑都增加了施工的難度。 針對上述出現(xiàn)的問題，為保證工程質(zhì)量， 施焊圍繞焊接時，根據(jù)外部環(huán)境有的管段采用分段施工，分段下管，也有的管段采用溝下組焊， 質(zhì)量從各角度加以控制。該工程中，選用的焊材為奧地利伯樂公司生產(chǎn)的FOXCEL E6010 （AWS ）焊條打底，國產(chǎn) E7010（ AWS ）焊條填充、罩面；焊接設備選用美國米勒公司的XMT304 焊機和國產(chǎn)ZX7-400B 逆變焊機。正式施工前，按 SY4052 2002石油天然氣金屬管道焊接工藝評定標準進行了焊接工 藝評定，檢驗的

11、項目有：外觀檢查、刻槽錘斷試驗、 X 射線探傷檢驗和力學性能試驗。力學 性能試驗項目包括拉伸試驗、彎曲試驗。 并在工藝評定后，制訂了相關的焊接工藝規(guī)程。由 監(jiān)理人員對上崗焊工進行了資格審查及現(xiàn)場考試，這些為工程的開工提供了前提條件。為保證工程質(zhì)量，在正式施工時，還應對現(xiàn)場加強控制，具體施工控制工作如下：1.1 焊前準備：鋼管的組對及定位焊是保證焊接質(zhì)量和焊縫背面成型良好的基礎，依據(jù)天津市外環(huán)線 北半環(huán)高壓天然氣管道工程線路施工技術要求規(guī)定，管材單邊坡口角度為28-32 ，鈍邊厚度 1.0-1.5mm ，對口間隙 1.2-2.0mm，最大錯邊量不大于管外徑的 3，且 2mm。要求管 道端面切口平

12、整，不得有裂紋，且切口面與管軸線垂直，不垂直的偏差不得大于1.5mm ；焊前分別用角磨機、電動鋼絲刷將坡口兩側(cè)表面各 50mm 的油污、浮銹、水分、泥沙、氣 割后的熔渣、氧化皮等雜物以及坡口內(nèi)側(cè)機加工毛刺等清除干凈，使坡口及兩側(cè)各大于 10mm 范圍的內(nèi)外表面露出金屬光澤。采用 E6010（AWS ）、 E7010（ AWS ）纖維素焊條打底時，在包裝、保管良好的情況下， 可不用烘干即可施焊，否則，應進行 70 80烘干，保溫 0.51h，焊條重復烘干次數(shù)不多 于兩次。定位焊縫因作為正式焊縫的一部分，通常要求焊縫長度 20mm，為利于接頭，其兩側(cè)打磨成緩坡狀。1.2 焊接工藝參數(shù)的選擇：采用纖

13、維素焊條下向焊，可分為：根焊、熱焊、填充焊和罩面焊，每層焊縫均由兩名焊 工對稱施焊，其焊接工藝參數(shù)（ Welding Parameters ）如表 1：表 1 焊接工藝參數(shù)1.3 下向焊操作方法：1.3.1 根焊：根焊是整個管接頭焊接質(zhì)量的關鍵。操作時，要求焊工必須正確掌握運條角度和運條方 法，并保持均勻的運條速度。施焊時，一名焊工先從管接頭的 12點往前 10mm 處引弧，采 用短弧焊作直線運條，也可有較小擺動，但動作要小，速度要快，要求均勻平穩(wěn)，做到 “聽、 看、送 ”的統(tǒng)一，即既要 “聽”到電弧擊穿鋼管的 “撲撲 ”聲，又要 “看”到熔孔的大小，觀察判 斷出熔池的溫度，還要準確地將鐵水

14、“送 ”至坡口根部。熄弧時，應在熔池下方做一個熔孔， 應比正常焊接時的熔孔大些，然后還要迅速用角磨機將收弧處打磨成 1520mm 的緩坡，以 利于再次引弧。要求在根焊時，在根焊焊接超過50%后，撤掉外對口器，但對口支座或吊架應至少在根焊完成后撤離。1.3.2 熱焊：熱焊與根焊時間間隔應小于 5min ，目的是使焊縫保持較高溫度，以提高焊縫力學性能， 防止裂紋產(chǎn)生。熱焊的速度要快，運條角度也不可過大，以避免根部焊縫燒穿。1.3.3 填充焊： 第三、四遍焊接為填充焊，具體工作中，可根據(jù)填充高度的不同，適當加大焊接電流， 稍做橫向或反月牙擺動。 同熱焊一樣， 焊前須用角磨機對上一層焊縫進行打磨， 避

15、免因清渣 不干凈造成夾渣等缺陷。 另外， 合理掌握焊條角度、 控制相應弧長也是防止缺陷產(chǎn)生的主要 前提。1.3.4 蓋面焊： 蓋面焊前的清渣及打磨處理應有利于蓋面層的焊接，通過焊條的適當擺動，可將坡口兩 側(cè)覆蓋， 克服坡口未填滿及咬邊等缺陷， 通常覆蓋寬度按相關規(guī)范及工藝執(zhí)。 兩名焊工收弧 時應相互配合，一人須焊過 6 點位置 510mm 后熄弧。在上述各層焊縫施焊中，應注意焊接接頭不能重疊，應彼此錯開2030mm ，用角磨機對各層焊縫進行清理，清理的結(jié)果應能有利于下道焊縫施焊的焊接質(zhì)量。1.4 焊接環(huán)境：因該工程施工跨度較大，焊接環(huán)境也隨季節(jié)的不同變化較大，所以，要求在雨、雪天氣； 風速超過

16、 8m/s 或出現(xiàn)揚沙天氣；相對濕度超過 90%；環(huán)境溫度低于 -5時，采取有效措施 后方可施焊。1.5 焊縫檢測：1.5.1 焊縫表面質(zhì)量要求：施焊后的焊縫，按管道下向焊焊接工藝規(guī)程( SY/T4071-93 )規(guī)定，應清除熔渣、飛濺物等雜物，焊縫表面不得有裂紋、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷；咬邊深度0.5mm，在任何長 300mm 焊縫中兩側(cè)咬邊累計長度 50mm；焊縫余高 0.52.0mm ，個別部位(管底部 處于時鐘 57 時位置)不超過 3mm，且長度不超過 50mm ；焊縫寬度比坡口每側(cè)增寬 0.52.0mm 為宜。1.5.2 無損檢驗：依據(jù) SY4065-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對接焊

17、縫超聲波探傷質(zhì)量分級和 SY4056-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對接焊縫射線照相及質(zhì)量分級對焊縫進行100%超聲波探傷和 100% 射線探傷，級為合格。1.6 缺陷分析與控制：本工程中，對 DN700 鋼管共檢測焊口 3801 道，以焊口計算，一次焊縫合格率在93%以上，與歷年的檢測工程相比，焊接質(zhì)量明顯提高。在該工程中，存在的缺陷種類主要有：未 焊透、未熔合、內(nèi)凹、夾渣、氣孔、裂紋等缺陷，其焊接缺陷位置分布(Distribution of WeldDefects) 相片如表 2：表2 焊接缺陷位置分布從上述表格中不難看出，在立焊與仰焊位置，裂紋、內(nèi)凹的出現(xiàn)幾率較多，尤其裂紋更 集中地出現(xiàn)在仰焊位

18、置， 這與起初定位焊后過早撤除外對口器關系密切； 而內(nèi)凹則是因為根 焊時， 電弧吹力不夠，另外鐵水受重力作用而導致，這與焊工的技能水平有一定關系； 多數(shù) 的未焊透和未熔合與鋼管組對時的錯邊、 焊接時工藝參數(shù)的波動、 操作者的水平、 運條方法 的選用、工作時急于求成等因素有一定關聯(lián)； 氣孔和夾渣除去與環(huán)境、 選用規(guī)范、 母材和焊 材的預處理有關外，焊縫的冷卻速度對該缺陷的影響更大些。在城市燃氣地下管網(wǎng)施工中，地下環(huán)境復雜，勢必造成固定口較多、管件較多。為避免 產(chǎn)生較大的應力集中， 選擇從管道中間向兩側(cè)施焊， 或先安裝閘后， 再從閘開始向兩側(cè)施工， 盡量保持鋼管的一側(cè)為自由端； 同時，通過觀察地理狀況，對鋼管的坡度、 是否能彈性敷設 做到心中有數(shù)； 進行管溝下組焊時， 通過加大溝槽寬度， 使焊工能在相對舒服的條件下施焊； 另外，在鋼管的選配上、操作工藝的控制上、對不利環(huán)境條件的控制措施上，均加強管理