蝸殼焊接常見缺陷

1、蝸殼焊接的常見缺陷以功果橋電站蝸殼焊接為例。蝸殼為金屬蝸殼，采用鋼板焊接結構。蝸殼安裝采用現場單節(jié)掛裝與焊接；待焊接探傷和防腐結束后，安裝附屬配件和管路，然后鋪設彈性墊層，在進行混凝土澆筑。蝸殼鋼板材質采用由于蝸殼焊接采用的是寶鋼生產的B610CF的優(yōu)質高強度鋼。蝸殼安裝焊縫采用手工電弧焊焊接(焊前焊縫兩邊加熱不少于3倍板厚的寬度),采用3.2mm的焊條打底，其余采用4mm的焊條焊接。要求不能有2個以上的焊接接頭在一起。焊接工藝評定：按照DL/T 5070-1997水輪機金屬蝸殼安裝焊接工藝導則的規(guī)定進行蝸殼鋼種的焊接工藝評定試驗，并根據評定成果報告的要求制定蝸殼焊接工藝規(guī)程。我們常見的焊接缺

2、陷有：形狀缺陷，焊縫尺寸缺陷，咬邊，弧坑，燒穿，焊瘤，氣孔，夾渣，未焊透，未融合，裂紋等。然而在使用手工電弧焊焊接的工程中，蝸殼焊接主要以形狀缺陷、氣孔、夾渣、未融合、咬邊、裂紋等為主，根據蝸殼焊接的探傷結果還發(fā)現了一中新的缺陷弧谷。該缺陷出現在收弧部位，在焊縫中呈現一拋物線形。1蝸殼焊接中最直觀的缺陷就是形狀缺陷。形狀缺陷主要包括：焊縫成型差、焊縫余高不合格、焊縫寬窄不合格、錯口、弧坑。11蝸殼形狀缺陷主要表現焊縫成型差表現為焊縫波紋粗，焊縫不均勻，焊縫和母材不圓滑過渡，焊縫高低不平等。焊縫余高不合格（焊縫余高：03mm過流面焊縫表面的余高及打磨質量嚴格執(zhí)行廠家要求)；表現為蝸殼對接縫余高超

3、過3mm，局部出現負余高，余高差過大，角焊縫高度不夠或焊角尺寸過大。如圖1。圖1 焊縫余高不合格焊縫寬窄不合格表現為焊縫寬窄不勻稱，寬窄差大于3mm（焊縫必須蓋過坡口每邊23mm，并平緩過渡）。如圖2。圖2 焊縫寬窄不合格錯口主要變現為焊縫兩邊母材不在同一平面上，錯口量大于母材厚度10%或大于3mm。如圖3。圖4 焊縫錯口過大弧坑主要表現為焊接收弧過程中形成表面凹坑，并伴隨有表面氣孔和夾渣。如圖5。圖5 焊縫表面的弧坑這些形狀缺陷在我可焊接中最常見，影響外觀質量和美觀度。12蝸殼焊接產生形狀缺陷的機理產生焊接成型差和焊縫余高不合格的原因是破口開設不當，裝配間隙不均勻，電流過大或過小，焊接速度過

4、大或過小，焊條擺動幅度過大或過小，焊條施焊角度選擇不當。焊縫寬窄不合格除了以上原因還有可能是因為焊接位置困難，妨礙焊工人員施焊。錯口產生的原因是因為焊縫兩邊母材對口不合格要求，焊工在對口不合適的情況下點固和焊接?；】赢a生是因為焊接熔池不飽滿收弧，停焊。焊工對收弧情況判斷不夠，?；r間把握不準。13蝸殼焊接形狀缺陷的防止在蝸殼焊接中消除形狀缺陷可以采取以下辦法：首先焊工必須熟悉圖紙要求，保證焊縫表面干凈無油污等。其次焊工根據焊接位置和焊縫分類不同采取不同的操作技能要求，選擇合適的電流參數和施焊角度。第三焊工還要提高怎任心，熟悉焊接場地。對口過程中使用必要的測量工具（要求坡口間隙為24mm）。對對

5、口不合要求的不能點焊。最后對已經形成的弧坑進行打磨補焊處理。2蝸殼焊接常見的氣孔缺陷在蝸殼焊接中出現的最多的缺陷就是氣孔，氣孔分表面和內部氣孔，內部氣孔對焊接質量影響最大，現在已內部氣孔來說明蝸殼焊接的氣孔缺陷。氣孔的產生主要來源是H2和CO。而這些氣孔多出現在打底焊縫中。21蝸殼焊縫氣孔缺陷的表現其形狀是沿焊縫柱狀晶結晶方向的柱狀氣孔，如圖6。圖6 柱狀氣孔打底焊層中內部和外部的的柱狀氣孔形狀也有所不同，如圖7。 圖7 打底焊縫表層柱狀氣孔柱狀氣孔絕大部分有成人字形排布的特征而且這種柱狀氣孔有時還會與夾渣混合在一起，如圖 8。圖8 氣孔與夾渣混合這些氣孔嚴重影響著蝸殼焊接質量。當X射線檢測出

6、焊縫中的柱狀氣孔時，只能用炭弧氣刨刨去氣孔缺陷，再進行補焊來解決。這種缺陷靠工藝是無法解決的。為什么會出現這兩種氣孔那？這主要是因為蝸殼采用的是B610CF鋼，含碳量很高，而Si ,Mn等脫氧元素幾乎沒有，碳元素經過高溫反應而產生CO，水經焊接高溫產生H2。22蝸殼焊縫中氣孔的防止現在怎樣防止這種缺陷就很明了了。在焊接前對破口及破口兩邊至少50mm的邊緣進行打磨，完全清楚破口內外的油污、油漆、氧化皮、水分等雜質，使其符合焊接要求。而且焊接的焊條（SHL62CF）必須按要求進行烘焙35012小時，焊接過程中進行保溫（100150），確保沒有超標的水分。還有焊接過程中嚴格控制焊層溫度（不超過200

7、）。這樣不但可以減少氣孔的產生，也可以減少如圖8所示的氣孔與夾渣同時出現。3在蝸殼焊接中僅次于氣孔缺陷的是夾渣焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣。夾雜對焊縫的性能影響比較大。因夾雜多數呈不規(guī)則狀，會降低焊縫的塑性和韌性，其尖角會引起很大的應力集中，尖角頂點常導致裂紋產生。31蝸殼焊縫中夾渣的產生和表現蝸殼焊接夾渣缺陷的產生主要有兩方面的原因。311母材和焊接材料的原因，蝸殼母材和焊接材料的純度對夾渣的影響表現為：針形氧化物和硫磷化物，這些夾渣會使焊縫金屬變脆，降低力學性能。這是因為蝸殼焊接是在沒有保護氣的情況下的強氧化氣氛中焊接，由于焊接化學冶金系統(tǒng)的不平衡性，使焊接過程中脫氧不足或不完全造成。這

8、種氧化夾雜物主要分布在焊縫柱狀晶晶內也有分布在晶界的，由于氧化夾雜物的熔點比鐵的低，所以在焊縫冷卻過程中聚合成球狀，形成球狀氧化物。如圖9。圖9 焊縫中球狀氧化物同時在焊接時，由于空氣的侵入，會使焊縫即增氮又增氧。這樣，由于氮、氧碳和金屬的復合化合物熔點偏高形成夾雜物。焊縫中的這種夾雜物在蝸殼的多層多道焊熱循環(huán)的作用下，會從打底層焊道向上層焊道發(fā)展聚合成為夾渣。如圖10。圖10 焊縫中的夾渣磷硫化物有很強的脆化作用，嚴重降低焊縫的力學性能。312焊接工藝原因，焊接電流太小，焊渣與液態(tài)金屬分不開；焊接速度過快熔渣來不及上??；蝸殼多層焊接時對漢口清理不干凈；運條角度不正確。32蝸殼焊縫中夾雜的防止

9、首先，按照DL/T 5070-1997水輪機金屬蝸殼安裝焊接工藝導則的規(guī)定選擇正確焊接材料；采用適當的焊接參數，適當地增大焊接電流（130190Ma），必要時把電弧縮短，并增加電弧停留時間，使熔化金屬和熔渣得到充分加熱；根據熔化情況，隨時調整焊條角度和運條方法，使熔渣能上浮到鐵水表面；降低熔渣的熔點和粘度，防止夾渣產生。其次，焊前將焊縫及兩邊至少50mm的邊緣充分打磨，將焊縫中的氧化皮鐵渣等其他雜物去除，如圖11所示的焊縫很可能會產生大的夾雜缺陷。圖11 焊縫未清理干凈將坡口及焊層間的熔渣清理干凈，將凹凸處鏟平。4蝸殼焊接的未融合缺陷未融合是蝸殼焊接中很常見的一種缺陷，是指母材和焊縫金屬，焊層

10、之間的焊縫金屬未融合的現象，即母材和焊縫金屬，各焊層之間存在間隙。41蝸殼焊接未融合產生的原因 蝸殼焊接未融合產生是因為焊接線能量過小，焊接速度過快或者操作手法不當。42蝸殼焊接未融合缺陷的防治措施 適當增加焊接電流，增大焊接線能量；適當降低焊接速度；熟練焊接技能，操作手法適當；加強練習，增強焊工責任心；針對不同的焊接母材，焊材，采取不同的消除為融合的焊接措施。5蝸殼焊接的咬邊缺陷。焊縫和母材融合不好，出現溝槽，深度大于0.5mm，總長度大于焊縫的10%或大于驗收標準要求的長度。51蝸殼焊接咬邊缺陷產生的原因焊接線能量過大，電弧過長，焊條角度不當，焊條送進速度不合適都是產生咬邊的原因。52防止

11、咬邊缺陷產生的措施 根據焊接位置和焊接規(guī)范的要求，選擇合適的焊接參數（電流不超過190A）；控制電弧長度，盡量使用短弧焊接；焊條送進速度和焊接參數協(xié)調；主義焊縫邊緣和母材融合時的焊條角度；對檢查中發(fā)現的咬邊現象，進行打磨，補焊處理，使之符合焊接標準；加強焊工管理，增強焊工責任心。6蝸殼焊縫中危害最大的裂紋缺陷裂紋分表面裂紋很內部裂紋，內部裂紋對焊接性能影響遠遠比表面裂紋大，現在以內部裂紋來說明蝸殼焊接裂紋缺陷。在蝸殼焊接中裂紋出現的幾率比較低，但在蝸殼組裝、焊接、后熱處理等工序控制不當時會出現冷裂紋和再熱裂紋。因為蝸殼本身采用的是高強鋼焊接。而且在焊接前都要經過預熱，預熱溫度根據板材厚度決定。

12、 焊接的冷裂紋主要在屈服極限大于300MPa的低合金鋼和高強度鋼中產生。鋼材的強度越高，焊接產生冷裂紋的可能性越大。B610CF的再熱敏感溫度為600。再熱次數和溫度越高裂紋產生傾向也越大。61蝸殼焊接裂紋產生的機理和表現611冷裂紋蝸殼在不利的條件下焊接時，焊接熔池中溶解了較多的氫，焊縫金屬快速冷卻后，大部分氫快速過飽和溶劑與焊縫金屬中。在焊接殘余應力作用下，氫逐漸向產生應力與應變集中的熱影響區(qū)擴散，并在某些微區(qū)聚集。而低合金鋼熱影響區(qū)又往往存在馬氏體淬硬組織，他的塑性變形能力很低。當氫的濃度達到某一臨界值時，變脆的金屬即使是微小的應變也經受不起，而在殘余應力的作用下就會開裂。危險的是這些開

13、裂面會進一步擴展，而且在裂紋的端部會有氫凝聚導致新的開裂，最終發(fā)展成宏觀裂紋，稱為氫致裂紋。冷裂紋是一種最危險的缺陷，具有延遲性。有的甚至在焊縫無損探傷后才形成，而造成不可彌補的漏檢。如圖12。圖12 氫致冷裂紋612再熱裂紋由于蝸殼焊接中Mo、V、Ti、Nb 這些元素的碳、氧化合物經高于1300的焊接熱循環(huán)而固溶，在焊后快速冷卻時來不及充分析出，但在SR處理后在晶內沉淀析出，使晶內強化。應力松弛引起的塑性變形優(yōu)先在晶界發(fā)生，在拘束應力作用下產生再熱裂紋。蝸殼焊接接頭存在較大的拘束應力和殘余應力，這是產生再熱裂紋的主要原因。 62蝸殼焊接裂紋的防止焊前對蝸殼焊縫區(qū)進行預熱（板材厚度2530mm

14、預熱溫度為6080，板材厚度3038mm預熱溫度為80100）；焊后控制近縫區(qū)的冷卻速度，使之不易形成淬硬組織；建立低氫的焊接條件（使用國產低氫型高強鋼焊條）等可以減少冷裂紋。在蝸殼施工過程中合理的安排組裝和焊接順序（管節(jié)之間的環(huán)縫焊接 湊合節(jié)縱縫焊接 湊合節(jié)環(huán)縫焊接(湊合節(jié)有兩條安裝環(huán)縫；焊接順序是先焊接其中的第一條環(huán)縫，第一條環(huán)縫焊接完成后再焊接第二條環(huán)縫)蝶形邊焊接 蝸殼與鋼管之間的環(huán)縫焊接），減少接頭拘束度，防止咬邊，未焊透，未融合等缺陷；必要時消減焊縫余高來減少應力集中；每條焊縫一次性完成等可以減少再熱裂紋。其次可適當的改變工藝條件。7在蝸殼焊接中除了上面所說的焊接缺陷，還通過對射線

15、探傷結果的觀察，還發(fā)現一中新型的焊接缺陷弧谷，這里所說的弧谷不是焊縫表面的弧坑，它是存在焊縫與母材邊沿相接處的。該缺陷都出現在收弧的位置，在焊縫中有意拋物線型的陰影。如圖13。圖13弧谷71蝸殼焊接中弧谷產生的機理電弧焊的熔池呈半橢球形狀，焊接時熔池內的金屬液體在電弧吹力作用下焊條前方的金屬液體由橢球底部向前運動，沿母材熔深邊緣向上，然后向中心運動。然而，焊接工藝對焊接電壓、電流和提前角都有上限和下限值，而上下限之間有一個最佳點，如果焊工使電壓和電流都處在上限值，而提前角處在下限值，這時熔池溫度增高，金屬液體流動速度加快，把母材熔化沖刷成一個窄而神的拋物面空間，當電流停止時，熔池前方的液體因提前角小又自然流入弧坑，前沿金屬一面冷卻，不能把弧谷填滿，即使能填滿也不