埋弧焊主要缺陷及防止

1、埋弧焊主要缺陷及防止埋弧焊時(shí)可能產(chǎn)生的主要缺陷，除了由于所用焊接工藝參數(shù)不當(dāng)造成的熔透 不足、燒穿、成形不良以外，還有氣孔、裂紋、夾渣等。本節(jié)主要敘述氣孔、裂紋、 夾渣這幾種缺陷的產(chǎn)生原因及其防止措施。氣孔埋弧焊焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因及防止措施如下：1）焊劑吸潮或不干凈焊劑中的水分、污物和氧化鐵屑等都會使焊縫產(chǎn)生氣孔，在回收使用的焊劑中這個(gè)問題更為突出。 水分可通過烘干消除，烘干溫度與肘間 由焊劑生產(chǎn)廠家規(guī)定。防止焊劑吸收水分的最好方法是正確肋儲存和保管6采用真空式焊劑回、收器可以較有效地分離焊劑與塵土， 從而減少回收焊劑在使用中產(chǎn)生氣 孔的可能性。2）焊接時(shí)焊劑覆蓋不充分由于電弧外露并卷入空

2、氣而造成氣孔。焊接環(huán)縫 時(shí)，特別是小直徑的環(huán)縫，容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象，應(yīng)采取適當(dāng)措施，防止焊劑散落。3）熔渣粘度過大 焊接時(shí)溶入高溫液態(tài)金屬中的氣體在冷卻過程中將以氣泡 形式溢出。如果熔渣粘度過大，氣泡無法通過熔渣，被阻擋在焊縫金屬表面附近而造 成氣孔。通過調(diào)整焊劑的化學(xué)成分，改變?nèi)墼恼扯燃纯山鉀Q。4）電弧磁偏吹焊接時(shí)經(jīng)常發(fā)生電弧磁偏吹現(xiàn)象，特別是在用直流電焊接時(shí)更 為嚴(yán)重。電弧磁偏吹會在焊縫中造成氣孔。磁偏吹的方向、受很多因素的影響，例如工件上焊接電纜的聯(lián)接位置：電纜接線處接觸不良、部分焊接電纜環(huán)繞接頭造成的二 次磁場等。在同一條焊縫的不同部位，磁偏吹的方向也不相同。在接近端部的一段焊 縫上，

3、磁偏吹更經(jīng)常發(fā)生，因此這段焊縫氣孔也較多。為了減少磁偏吹的影響，應(yīng)盡 可能采用交流電源；工件上焊接電纜的聯(lián)接位置盡可能遠(yuǎn)離焊縫終端； 避免部分焊接 電纜在工件上產(chǎn)生二次磁場等。5）工件焊接部位被污染 焊接坡口及其附近的鐵銹、油污或其他污物在焊接 時(shí)將產(chǎn)生大量氣體，促使氣孔生成，焊接之前應(yīng)予清除。142裂紋通常情況下，埋弧焊接頭有可能產(chǎn)生兩種類型裂紋，即結(jié)晶裂紋和氫致裂紋。 前者只限于焊縫金屬，后者則可能發(fā)生在焊縫金屬或熱影響區(qū)。1）結(jié)晶裂紋 鋼材焊接時(shí)，焊縫中的S、P等雜質(zhì)在結(jié)晶過程中形成低熔點(diǎn) 共晶。隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，它們逐漸被排擠在晶界，形成了“液態(tài)薄膜”。焊縫凝 固過程中，由于收縮作用

4、，焊縫金屬受拉應(yīng)力，“液態(tài)薄膜”，不能承受拉應(yīng)力而形 成裂紋?？梢姰a(chǎn)生“液態(tài)薄膜”和焊縫的拉應(yīng)力是形成結(jié)晶裂紋的兩方面原因。鋼材的化學(xué)成分對結(jié)晶裂紋的形成有重要影響。硫?qū)π纬山Y(jié)晶裂紋影響最大，但其影響程度又與鋼中其他元素含量有關(guān)，如 Mn與S結(jié)合成MnS而除硫，從而 對S的有害作用起抑制作用。Mn還能改善硫化物的性能、形態(tài)及其分布等。因此， 為了防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，對焊縫金屬中的 Mn/ S值有一定要求。Mn/ S值多大才有利 于防止結(jié)晶裂紋，還與含碳量有關(guān)。圖1表示C、Mn、S含量與焊縫裂紋傾向的關(guān) 系?？梢姾珻量愈高，要求Mr/S值也愈高。Si和Ni的存在也會增加S的有害作用。0, 100.

5、080. 060* 020. 60.70.8w(Mn)(% )w(C)0»10%»w（c）a42%昇. 齊你沁:託一7MT茫七f-二曠呷044%L竝亠上*.* 14* J *:*化.F 八H:川 f: :.7* * *#4 « 亍"軟 w<C)0,16%八、*昇< :豊一 *弋丁 F 1 »-* 十汛沁卩 ” fHa40.91.0圖1 Mn、C、S同時(shí)存在對結(jié)晶裂紋的影響埋弧焊焊縫的熔合比通常都較大，因而母材金屬的雜質(zhì)含量對結(jié)晶裂紋傾向 有很大關(guān)系。母材雜質(zhì)較多，或因偏析使局部 c、S含量偏高，Mn/s可能達(dá)不到要 求?？梢酝ㄟ^工藝

6、措施。（如采用直流正接、加粗焊絲以減小電流密度、改變坡口尺 寸等）減小熔合比；也可以通過焊接材料調(diào)整焊縫金屬的成分，如增加含Mn量，降低含C、Si量等。焊縫形狀對于結(jié)晶裂紋的形成也有明顯影響。 窄而深的焊縫會造成對生的結(jié) 晶面，“液薄膜”將在焊縫中心形成，有利于結(jié)晶裂紋的形成。焊接接頭形式不同不 但剛性不同，并且散熱條件與結(jié)晶特點(diǎn)也不同，對產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響也不同。圖2 表示不同形式接頭對結(jié)晶裂紋的影響， 圖2a、b兩種接頭抗裂性較高，圖2c、d、e、 f幾種接頭抗裂性較差。圖2接頭形式對結(jié)晶裂紋的影響a)b)2）氫致裂紋這種裂紋較多的發(fā)生在低合金鋼、中合金鋼和高碳鋼的焊接熱 影.響區(qū)中這可能

7、在焊后立即出現(xiàn)，也可能在焊后幾時(shí)、幾天、甚至更長時(shí)間才出現(xiàn)。 這種焊后若干時(shí)間才出現(xiàn)的裂紋稱為延遲裂紋。氫致裂紋是焊接接頭含氫量、接頭顯微組織、接頭拘束情況等因素相互作用 的結(jié)果。在焊接厚度10mm以下的工件時(shí)，一般很少發(fā)現(xiàn)這種裂紋。工件較厚時(shí)，焊 接接頭冷卻速度較大，對淬硬傾向大的母材金屬，易在接頭處產(chǎn)生硬脆的組織。另一 方面，焊接時(shí)溶解于焊縫金屬中的氫，由于冷卻過程中溶解度下降，向熱影響區(qū)擴(kuò)散。當(dāng)熱影響區(qū)的某些區(qū)域氫濃度很高而溫度繼續(xù)下降時(shí)，一些氫原子開始結(jié)合成氫分子，在金屬內(nèi)部造成很大的局部應(yīng)力，在接頭拘束應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋。焊接某些超高強(qiáng)度鋼時(shí)，這種裂紋也會出現(xiàn)在焊縫金屬中。針對氫致裂

8、紋產(chǎn)生的原因，可以從以下幾方面采取措施。a. 減少氫的來源及其在焊縫金屬中的溶解， 采用低氫焊劑；焊劑保管中注意 防潮，使用前嚴(yán)格烘干；對焊絲、工件焊口附近的銹、油污、水分等焊前必須清理干 凈。通過焊劑的冶金反應(yīng)把氫結(jié)合成不溶于液態(tài)金屬的化合物，如高M(jìn)n高Si焊劑可以把H結(jié)合成HF和0H兩種穩(wěn)定化合物進(jìn)入熔渣中，減少氫對生成裂紋的 影響。b. 正確的選擇焊接工藝參數(shù)，降低鋼材的淬硬程度并有利于氫的逸出和改善 應(yīng)力狀態(tài)，必要時(shí)可采用預(yù)熱。c. 采用后熱或焊后熱處理 焊后后熱有利于焊縫中的溶解氫順利的逸出。有 些工件焊后需要進(jìn)行熟處理，一般情況下多采用回火處理。這種熱處理的效果一方面 可消除焊接殘

9、余應(yīng)力，另一方面使已產(chǎn)生的馬氏體高溫回火， 改善組織。同時(shí)接頭中 的氫可進(jìn)一步逸出，有利于消除氫致裂紋，改善熱影響區(qū)的延性。d. 改善接頭設(shè)計(jì)，降低焊接接，頭的拘束應(yīng)力在焊接接頭設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡可能 消除引起應(yīng)力集中的因素，如避免缺口、防止焊縫的分布過分密集等。坡口形狀盡量 對稱為宜，不對稱的坡口裂紋敏感性較大。 在滿足焊縫強(qiáng)度的基本要求下，應(yīng)盡量減 少填充金屬的用量。埋弧焊時(shí)，焊接熱影響區(qū)除了可能產(chǎn)生氫致裂紋外， 還可能產(chǎn)生淬硬脆化裂 紋、層狀撕裂等。夾渣埋弧焊時(shí)，焊縫的夾渣除與焊劑的脫渣性能有關(guān)外， 還與工件的裝配情況和 焊接工藝有關(guān)。對接焊縫裝配不良時(shí)，易在焊縫底層產(chǎn)生夾渣。焊縫成形對脫渣情

10、況 也有明顯影響。平而略凸的焊縫比深凹或咬邊的焊縫更容易脫渣。 雙道焊的第一道焊 縫，當(dāng)它與坡口上緣熔合時(shí)，脫渣容易，如圖 3a所示；而當(dāng)焊縫不能與坡口邊緣充 分熔合時(shí)，脫渣困難，如圖3b所示。在焊接第二道焊縫時(shí)易造成夾渣。焊接深坡口時(shí)，有較多的小焊道組成的焊縫，夾渣的可能性??；而有較多的大焊道組成的焊縫, 夾渣的可能性大。圖4為這兩種焊縫對夾渣的影響。圖3焊道與坡口熔合情況對脫渣的影響a)脫渣容易b)脫渣困難b圖4多層焊時(shí)焊道大小對脫渣的影響 a)脫渣容易b)脫渣困難埋弧焊缺陷產(chǎn)生原因和防止方法，見表 1缺陷產(chǎn)生原因防止焊 縫 金 屬裂紋(1)焊絲和焊劑匹配不當(dāng)(母材中含碳量高時(shí)，熔敷金屬中

11、的Mn少)(2)熔池 金屬急劇冷卻，熱影響區(qū)的 硬化(3)多層焊的第一層 裂紋由于焊道無法抗拒收縮(1) 焊絲和焊劑正確匹配，母材含碳量高時(shí)要 預(yù)熱時(shí) 要預(yù)熱(2) 焊接電流增加，減少焊接速度，母材預(yù)熱(3) 第一層焊道的數(shù)目要多(4) 用 G50XUS 43 組合(5) 注意施工順序和方法內(nèi)部應(yīng)力而造成（4）沸騰鋼產(chǎn) 生硫帶裂紋（熱裂紋）（5）不正確焊接施工，接頭 拘束大（6）焊道形狀不當(dāng)， 焊道高度比焊道寬度大（梨形焊道的收縮產(chǎn)生的裂 紋）（7）冷卻方法不當(dāng)（6）焊道寬度和深度幾乎相當(dāng)，降低焊接電流，提高電壓（7）進(jìn)行后熱氣孔（在熔 池內(nèi) 部的 氣孔）（1）接頭表面有污物（2）焊劑的吸潮（

12、3）不干凈焊劑（刷子毛的混入）（1）接頭的研磨、切削、火焰烤、清掃（2）150300C lh烘干（3）收集焊劑時(shí)用鋼絲刷夾渣（1）下坡焊時(shí)，焊劑流入（2） 多層焊時(shí)，在靠近坡口側(cè)面 添加焊絲（3）引弧時(shí)產(chǎn)生夾 渣（附加引弧板時(shí)易產(chǎn)生夾 渣）（4）電流過小，對于多層 堆焊，渣沒有完全除去（5）焊絲直徑和焊劑選擇不當(dāng)（1）在焊接相反方向，母材水平放置（2）坡口側(cè)面和焊 絲之間距離，至少要保證大于焊絲直徑（3）引弧板厚度及坡口形狀，要與母材保持 樣（4）提高電流，保證焊渣充分熔化（5）提咼電流、焊接速度未熔透（熔化不（1）電流過?。ㄟ^大）（2）電壓 過大（過小）（3）焊接速度過 大（過小）坡口面咼度

13、不（1）焊接條件（電流、電壓、焊接速度）選適當(dāng)（2）平定命適的筍口甲高度良)當(dāng)(5)焊絲直徑和焊劑選擇當(dāng)(3)選定合適焊絲直徑和焊劑的種類缺陷產(chǎn)生原因防止焊 縫 金 屬 表 面咬邊(1)焊接速度太快(2)襯墊不 合適(3)電流、電壓不合適(4)電極位置不當(dāng)(平角焊場 合)(1)減小焊接速度(2)使襯墊和母材貼緊(3)調(diào)整電流、電壓為適當(dāng)值(4)調(diào)整電極位置焊瘤(1)電流過大(2)焊接速度過慢電壓太低(1)降低電流(2)加快焊接速度(3)提高電壓余高過大(1)電流過大電壓過低(3)焊接速度太慢(4)米用襯墊時(shí)，所留間隙不足(5)被焊物件沒有放置水平位置(1)降低電流 提高電壓(3)提高焊接速度(4)加大間隙(5)被焊物件置于水平位置余高過小(1)電流過小(2)電壓過高(3)焊接速度過快(4)被焊物件未置于水平位置(1)堤高焊接電流 降低電壓 降枉焊接速度(4)把被焊物件置于水平位置余高過窄(1)焊劑的散布寬度過窄(2)電