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)挾炔痪鶆颉⒂喔哌^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(qiáng)度，易產(chǎn)生應(yīng)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(duì)、裝配間隙不均勻、焊接參數(shù)選擇不合適或運(yùn)條手法不正確等。防止措施選擇適當(dāng)?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(shù)水平等。(2)裂紋焊接中的裂紋有很多類型，產(chǎn)生裂紋的原因也很多，關(guān)于裂紋的理論知識(shí)在以后的章節(jié)有介紹，這里不再多講

2、。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(qiáng)度及承載能力，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成裂紋等。產(chǎn)生原因焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，焊接電流過大，電弧過長，焊條角度不正確以及運(yùn)條不適當(dāng)?shù)?。圖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(yùn)條方法和運(yùn)條角度等。(4)未焊透2-30所示。形狀焊接時(shí)，接頭根部未完全熔合的現(xiàn)象稱為未焊透。如圖危害易造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋，影響接頭的強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)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

3、電壓偏低；焊接時(shí)有磁偏吹現(xiàn)象；清根不徹底；焊條可達(dá)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(rèn)真操作，仔細(xì)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(shí)，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(yīng)力集中，影響接頭連續(xù)性，降低接頭強(qiáng)度等。產(chǎn)生原因?qū)娱g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(qiáng)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

4、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(fèi)材料，焊縫截面突變，易形成尖角，產(chǎn)生應(yīng)力集中等。產(chǎn)生原因焊件根部間隙過大，焊接電流太大，操作不正確或運(yùn)條不當(dāng)?shù)?。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(qiáng)度，

5、易產(chǎn)生弧坑裂紋等。產(chǎn)生原因熄弧時(shí)間過短，收尾方法不當(dāng)，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(shí)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(shí)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(qiáng)度等。產(chǎn)生原因焊件清理不干凈，焊條受潮，電弧磁偏吹和焊接參數(shù)不合理等。圖2-36夾渣防止措施仔細(xì)清理焊縫兩側(cè)各10mm處的鐵銹等污物，嚴(yán)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(qiáng)度、沖擊韌性等。產(chǎn)生原因焊接電流過小，焊

6、接速度過快，坡口設(shè)計(jì)不當(dāng)，焊道熔敷順序不當(dāng)?shù)取７乐勾胧┱_選擇焊接參數(shù)，坡口角度不能太小，認(rèn)真做好多層焊時(shí)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(qiáng)度，影響焊縫美觀等。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(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣?，控制焊件的裝配間隙等。(12)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(dāng)和裝配間隙太大等。防止措

7、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(shù)特點(diǎn)及其在天津市外環(huán)線北半環(huán)城市管網(wǎng)工程中的應(yīng)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(duì)該工程中的常見焊接缺陷進(jìn)行了分析。臣序言隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，天然氣憑借高效、清潔、污染小的優(yōu)點(diǎn)，為藍(lán)天工程的實(shí)施創(chuàng)造了條件。近年來，天津市城市改燃項(xiàng)目的實(shí)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?xì)饧瘓F(tuán)通過鋪設(shè)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(dòng)力。.技術(shù)應(yīng)用目前，在城市燃?xì)夤芫W(wǎng)施工中，因?yàn)楣艿涝O(shè)計(jì)壓力小（通常wo.4MPa、管徑也不大

8、（通常WDN300）,管線強(qiáng)度級(jí)別相對(duì)較低（通常選用鋼管材質(zhì)為Q235B）,所以采用普通上向焊技術(shù)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(shè)計(jì)壓力2.5MPa,采用L360雙面螺旋埋弧焊管，鋼管規(guī)格為。711X9.5三層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(shù)在進(jìn)行有上述特點(diǎn)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(qiáng)；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

9、于學(xué)習(xí)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。在管道鋪設(shè)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?yàn)橥猸h(huán)線兩側(cè)均為樹木，導(dǎo)致作業(yè)空間小，這些無疑都增加了施工的難度。針對(duì)上述出現(xiàn)的問題，為保證工程質(zhì)量，施焊時(shí)，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，圍繞焊接質(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FOXCELE6010(AWS)焊條打底，國產(chǎn)E7010(AWS)焊條填充、罩面；焊接設(shè)備選用美國米勒公司

10、的XMT304焊機(jī)和國產(chǎn)ZX7-400B逆變焊機(jī)。正式施工前，按SY40522002石油天然氣金屬管道焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定，檢驗(yàn)的項(xiàng)目有：外觀檢查、刻槽錘斷試驗(yàn)、X射線探傷檢驗(yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)。力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目包括拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)。并在工藝評(píng)定后，制訂了相關(guān)的焊接工藝規(guī)程。由監(jiān)理人員對(duì)上崗焊工進(jìn)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(shí)，還應(yīng)對(duì)現(xiàn)場加強(qiáng)控制，具體施工控制工作如下：焊前準(zhǔn)備：鋼管的組對(duì)及定位焊是保證焊接質(zhì)量和焊縫背面成型良好的基礎(chǔ)，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(shù)要求規(guī)定，管材單邊坡口角度為28-32&#

11、176;,鈍邊厚度1.0-1.5mm,對(duì)口間隙1.2-2.0mm,最大錯(cuò)邊量不大于管外徑的3%0,且w2mm要求管道端面切口平整，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(jī)、電動(dòng)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(jī)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(shí)，在包裝、保管良好的情況下，可不用烘干即可施焊，否則，應(yīng)進(jìn)行70C80c烘干，保溫0.51h,焊條重復(fù)烘干次數(shù)不多于兩次。定位焊縫因作為正式焊縫的一部

12、分，通常要求焊縫長度w20mm為利于接頭，其兩側(cè)打磨成緩坡狀。焊接工藝參數(shù)的選擇：采用纖維素焊條下向焊，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(duì)稱施焊，其焊接工藝參數(shù)(WeldingParameters)如表1：表1焊接工藝參數(shù)Li數(shù)型號(hào)焊材規(guī)格電流鐘類與股性焊接電流A)電弧電壓(V)焊接速度(cmnun11E60103.2直流反接65-7027-3410-30)£70100>4,0直流正接115-12025-3515-353E7O1O49宣瀛正接120-12525-3510-354E7010由40流正接120-12525-3510-355E7010*P4.0

13、直流正揍115-12025-3510-35下向焊操作方法:根焊：根焊是整個(gè)管接頭焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。操作時(shí)，要求焊工必須正確掌握運(yùn)條角度和運(yùn)條方法，并保持均勻的運(yùn)條速度。施焊時(shí)，一名焊工先從管接頭的12點(diǎn)往前10mm處引弧，采用短弧焊作直線運(yùn)條，也可有較小擺動(dòng)，但動(dòng)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(zhǔn)確地將鐵水送”至坡口根部。熄弧時(shí)，應(yīng)在熔池下方做一個(gè)熔孔，應(yīng)比正常焊接時(shí)的熔孔大些，然后還要迅速用角磨機(jī)將收弧處打磨成1520mm的緩坡，以利于再次引弧。要求在根焊時(shí)，在根焊焊接超過50%后，撤掉

14、外對(duì)口器，但對(duì)口支座或吊架應(yīng)至少在根焊完成后撤離。熱焊：熱焊與根焊時(shí)間間隔應(yīng)小于5min,目的是使焊縫保持較高溫度，以提高焊縫力學(xué)性能，防止裂紋產(chǎn)生。畫熱焊的速度要快，運(yùn)條角度也不可過大，以避免根部焊縫燒穿。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(dāng)加大焊接電流，稍做橫向或反月牙擺動(dòng)。同熱焊一樣，焊前須用角磨機(jī)對(duì)上一層焊縫進(jìn)行打磨，避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(yīng)弧長也是防止缺陷產(chǎn)生的主要前提。蓋面焊：蓋面焊前的清渣及打磨處理應(yīng)有利于蓋面層的焊接，通過焊條的適當(dāng)擺動(dòng)，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(guān)規(guī)范

15、及工藝執(zhí)。兩名焊工收弧時(shí)應(yīng)相互配合，一人須焊過6點(diǎn)位置570mm后熄弧。在上述各層焊縫施焊中，應(yīng)注意焊接接頭不能重疊，應(yīng)彼此錯(cuò)開2030mm,用角磨機(jī)對(duì)各層焊縫進(jìn)行清理，清理的結(jié)果應(yīng)能有利于下道焊縫施焊的焊接質(zhì)量。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(fēng)速超過8m/s或出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣；相對(duì)濕度超過90%;環(huán)境溫度低于-5C時(shí)，采取有效措施后方可施焊。焊縫檢測：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(yīng)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w0.5mm在任何長3

16、00mm焊縫中兩側(cè)咬邊累計(jì)長度w50mm焊縫余高0.52.0mm,個(gè)別部位（管底部處于時(shí)鐘57時(shí)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。無損檢驗(yàn)：依據(jù)SY4065-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫超聲波探傷質(zhì)量分級(jí)和SY4056-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí)對(duì)焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷和100%射線探傷，n級(jí)為合格。缺陷分析與控制：本工程中，對(duì)DN700鋼管共檢測焊口3801道，以焊口計(jì)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

17、缺陷，其焊接缺陷位置分布（DistributionofWeldDefects）相片如表2：表2焊接缺陷位置分布種類7、平原位置（張）立焊位置（張）仰焊位置;占總?cè)毕荼壤?）柒焊透S30913.62未熔臺(tái)379S1543.48裂紋14258.7夾渣624710.72氣孔416191330內(nèi)凹0192312.17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)在仰焊位置，這與起初定位焊后過早撤除外對(duì)口器關(guān)系密切；而內(nèi)凹則是因?yàn)楦笗r(shí)，電弧吹力不夠，另外鐵水受重力作用而導(dǎo)致，這與焊工的技能水平有一定關(guān)系；多數(shù)的未焊透和未熔合與鋼管組對(duì)時(shí)的錯(cuò)邊、焊接時(shí)工藝參數(shù)的波動(dòng)、操作者的水平、運(yùn)條方法的選用、工作時(shí)急于求成等因素有一定關(guān)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(yù)處理有關(guān)外，焊縫的冷卻速度對(duì)該缺陷的影響更大些。在城市燃?xì)獾叵鹿芫W(wǎng)施工中，地下環(huán)境復(fù)雜，勢必造成固定口較多、管件較多。為避免產(chǎn)生較大的應(yīng)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(shí)，通過觀察地理狀況，對(duì)鋼管的坡度、是否能彈性敷設(shè)做到心中有數(shù)；進(jìn)行管溝下組焊時(shí)，通過加大溝槽寬度，使焊工能在相對(duì)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(duì)不利環(huán)境條件的