金属材料焊接成型中的缺陷和控制措施

金属材料焊接成型中的缺陷和控制措施

毛健

（江苏华电戚墅堰发电有限公司江苏省常州市213000）

摘要：金属材料焊接操作可以说是很多行业中都会涉及到的一个环节，其直接关系到相关金属产品的质量水平，进而也就必然会和后续具体设备应用存在密切联系，为了促使这些金属产品均能够表现出理想的作用效果，加强焊接成型质量的控制把关极为必要。本文首先就当前金属材料焊接成型过程中比较常见的各类缺陷和问题进行分析，然后重点探讨具体的控制措施和手段，希望能够对于后续该项工作水平的提升有所帮助。

关键词：金属材料；焊接；控制措施；

引言

金属材料的焊接是金属材料成型的一种主要形式，其焊接成型的缺陷直接影响了金属成型后的使用寿命。本文对金属材料焊接成型中的主要缺陷，包括夹渣、焊接裂纹以及未熔合，探究出针对这些缺陷相应的控制措施，以期解决焊接成型中以各种形式出现的诸多问题。

1.概述

焊接缺陷是指焊接接头部位在焊接过程中形成的缺陷。焊接缺陷包括气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、凹坑、咬边、焊瘤等。下面我们主要来介绍一下金属材料焊接成型中所存在的主要缺陷，并制定出有效的控制措施。

通常所说的夹渣，就是在金属材料焊接成型期间，焊缝中所具有的熔渣。熔渣主要是在金属进行焊接成型的时候，焊接周围留有切割的时候形成的。而之所以会形成，主要是因为在焊接期间，电流不足，焊接速度太快，要么就是没有采用合适的焊条。在选用焊条的过程中，如果焊条酸性太强，那么就会让焊条在燃烧期间由于电流量不足而产生熔渣；如果碱性太强的话，那么就会形成长电弧，从而造成熔渣的出现。在选用坡口尺寸期间，如果能够选用合理的尺寸，那么就能够将坡口处所留有的熔渣全部进行清除。不过在工作期间一定要把控好焊接电流的强度和焊接的速度，这样就能够让形成夹渣的概率下降。此外，如果能够选用合理的焊条属性，还能够让焊接晕条能够拥有合理性，而以上这两项内容都是降低夹渣出现概率的有效方式。

2.惰性气体焊接特点

氢气化学性质具有很好的稳定性，无法和金属形成化学效应，而且也无法与金属进行熔合，因此就可以和空气进行隔离。在采取氩弧焊的过程中，所形成的电弧可以把金属当中所具有的氧化物全部进行清除。同时所构成的电弧都较为平稳，比较适用于薄金属材料。做好热输入调节工作，这样就能够做好所有材料位置的焊接工作。在氢弧焊的过程中，通常热量比较大，而热影响区域则十分有限，这样一来就很大程度的提升了焊接的质量。在氢气保护焊接时，并没有对空气当中的氧气、氮气等气体进行隔离，这样会很大程度的影响焊接的质量。而想要清除这些气体，那么最好能够处于真空环境的时候，将材料采取氩气保护焊接，这样一来就能够加强氩气的纯度。而且在真空环境下，还能够让焊缝的冷却时间变长，从而使得焊缝的焊接水平得到提升。在真空环境当中，还可以起到环保的工作，同时让焊接过程中所形成的辐射程度下降，这样就有效减少对工作者的危害。

3.焊接性

3.1什么是焊接性

在有限的施工条件中，能够焊接成按规定设计要求的构件，就叫做焊接性，通常情况下，焊接性主要是受材料、焊接方式等方面的影响。

3.2低碳钢的焊接性

因为低碳钢含碳量并不高，因此，一般不会由于焊接而形成硬化组织，低碳钢焊后的接头属性比较好，在进行焊接的过程中，通常无需采取预热措施，把控好层间温度，在焊接结束以后也不需要使用热处理去对组织进行改变，在焊接期间也没有必要采用其他的工艺。

1）使用传统的冶炼的方式所形成的转炉钢具有很多的氮量，而且杂质含量也很多，这样的话就会具有很大的冷却性，焊接接头质量下降，导致焊接性较差。

2）沸腾钢不能够全部脱氧，而且具有很多的氧量，杂质没有进行合理的分布，在一些地方的含量会超过所规定的标准，敏感性较强。

3.3低碳钢在低温下如何施焊

如果在冬季对低碳钢进行焊接，因为焊接结构冷却速度很快，能够产生更大的裂纹，尤其是对于具有一定厚度的低碳钢来说。因此一定要采用完善的措施来避免裂缝的出现：

1）在焊接的时候进行预热，焊接期间要控制好层间温度，一定要高于预热温度。

2）使用低碳焊接材料。

3）在定位焊的过程中，要增加焊接电流，放缓焊接的速度，根据实际情况来加大定位焊缝的截面积以及长度，最好采预热措施。

4）裂缝要尽可能的焊完，防止中断的情况发生。

5）不要在坡口面之外的母材上面采取引弧，在进行熄弧的过程中，要将弧坑填满。

6）最好不要再低温环境下做弯板、矫正等方面的工作。

低温焊接时的预热温度如下：焊件厚度如果小于30mm的话，那么在各种气温下的预热温度为：不低于-20℃时不预热；低于-30℃时预热范围为100℃-150℃之间；焊件厚度如果是31mm-50mm范围的话，那么在各种气温下的预热温度为：不低于-20℃时不预热；低于-30℃时预热范围为100℃-150℃之间；焊件厚度如果在51mm-70mm范围的话，那么在各种气温下的预热温度为：不低于0℃时不预热；低于0℃时预热范围为100℃-150℃之间。

低碳钢管道、压力容器低温焊接的预热温度：焊件厚度如果小于16mm的话，那么不低于-20℃时不预热；低于-30℃时预热范围为100℃-150℃之间；焊件厚度如果如果在17mm-30mm的话，那么不低于-20℃时不预热；低于-20℃时预热范围为100℃-150℃之间；焊件厚度如果在31mm-40mm之间的话，那么不低于-10℃时不预热；低于-10℃时预热范围为100℃-150℃之间；焊件厚度如果如果在41mm-50mm的话，那么不低于0℃时不预热；低于0℃时预热范围为100℃-150℃之间。

4.金属材料焊接成型的缺陷

4.1焊接裂纹

在金属材料焊接成型期间，会经常遇到焊接裂缝的情况。其具有两种类型，分别为冷裂纹以及热裂纹。从字面进行理解的话，焊接裂纹指的是当焊接工作完成以后，在金属材料冷却后所造成的情况。形成裂缝的位置是在金属的原材料上，也有可能出现在原材料和焊接交界的熔合线上，通常情况下，会在焊接工作完成以后出现焊接裂纹。而之所以会形成焊接裂纹，主要是因为在焊接金属材料期间，在焊接热循环的地方形成了淬硬组织，同时在焊接期间还具有很多的扩散氢，从而形成了焊接裂纹。此外，冷裂纹还有一种形成的原因，那就是接头承担了太大的约束力。焊接裂纹是液态结晶转换成固态结晶期间，在焊接的核心方位所经常能够遇到的情况。而这正是导致金属材料在焊接成型期间发生结构难题的初始点。而造成这种情况主要是因为：在焊接熔池中，所残留下来的熔点、可塑性等都是很差的杂质。而杂质结晶凝固期间，会碰到强有力的外在结构的干扰。如果金属材料在焊接凝固的情况下，其产生的收缩性会极有可能造成金属材料出现断裂的情况，如此一来技术结构晶体就会形成热裂纹。

4.2金属材料未熔合

在金属材料焊接成型期间，如果金属材料没有全部进行焊接也会出现缺陷。这方面是说在焊接接头中，其根部并未全部熔透，所以焊件、焊缝层等地方也不会完全被焊接。之所以会出现这种情况，主要是因为焊接装配的缝隙不足，焊条直径过大，从而形成长电弧等。此外，还有一个原因是在焊接破口处，没有对氧化膜全部进行清理所导致的，而这样就造成了熔渣的大量出现，因此影响了金属边缘的熔合。

5.裂纹、未熔合的控制措施

5.1如何控制焊接裂纹

遏制焊接裂纹的形成，最好选用低氢型焊条，其作用能够让氢在焊缝里的流失量减少。不仅如此，还能够对坡口旁边的水分进行清除。因此这就要求进行焊接的金属材料不可以出现受潮的情况，并根据金属保管的有关规定来采取相应的措施。改善焊接结构的韧性，而正确的处理方式为采用去氢的方式来清除淬硬组织。而想要防止出现焊接裂纹，首先就是要降低焊接过程中所形成的应力，然后根据焊接工艺的要求来进行相关工作，这样一来就能够选择出最为合理的焊接工艺。如果焊接裂缝已经形成，那么就要利用小电流多层焊的形式来对焊接裂纹进行清除。

5.2如何控制未熔合

首先要选用最为合适的焊接坡角口，同时也要有效的掌握好焊条直径。此外，把握好电流的大小和速度。在还没有采取焊接工作的时候，则要清理破口处所存在的杂物。而在进行焊接的过程中，若想避免混入熔渣，那么就一定要使用最为完善的焊接方法，同时根据施工的相关要求来采取焊接。另外，金属材料焊接成型工作中，若想避免具有缺陷，那么最好的方式就是在第一时间进行检查，并要马上找到问题并采取合理的解决措施。不过在修理期间，无法使用压背水，而且还必须要将预热材料采取热处理。而且在还没有进行热处理的时候，一定要将所要使用的焊接件进行修补，这是防止金属材料焊接成型出现缺陷的基础性工作。而修补的方法具有很多的方式，其中主要采用的包括小电流，多层道焊等。在进行修补的时候，要向有关领导汇报修补次数，这样的话就能够让焊接修补工作具有安全保障。在控制金属材料焊接成型缺陷期间，一定要委派相关工作人员进行监督，这样才能够有效的避免出现焊接缺陷的情况。

6.产生咬边、焊瘤、弧坑的原因及控制措施

6.1咬边形成的原因

焊接电流如果太大、运条速度太快的话，都极有可能造成咬边的形成；如果焊机轨道不平等的话，就会导致焊件的深度降低，这样的话也会容易导致咬边的情况出现。

6.2防止措施

选用合理的焊接电流以及运条的方式，要掌握好焊条的角度以及电弧的长度；在进行焊接的时候，速度不能太快，而且焊接的手法要平稳。

6.3焊瘤形成的原因

运条如果不均的话，就会导致熔池温度太大，从而造成液态金属凝固，此后会慢慢的落在焊缝处，并由此构成金属瘤

6.4防止措施

掌握好熔池温度，一定要合理运用碱性焊条，并最好使用短弧来进行焊接。

6.5弧坑的形成的原因

对薄板进行焊接的时候，电流太强，都会导致形成弧坑；在焊接裂缝处具有焊瘤的话，会对外观造成影响，并且还会形成夹渣。

6.6防止措施

在手动进行焊接收弧的时候，焊条作短时间停留或几次环形运条。

结语

通过以上内容我们能够了解到，目前，在很多行业当中都普遍采用金属材料，它的焊接成型的效果，会直接决定对其的使用质量。不过在对金属材料焊接成型期间还具有很多的问题，这对金属材料的质量造成了很大的影响。而想要做好这方面的工作，那么就一定要有效的对夹渣、焊接裂纹情况进行控制、并解决金属材料未熔合的情况。因此在今后的工作中，相关工作人员一定要积极努力，争取制定出更加完善的方案，从而让金属材料焊接成型的水平迈向一个新的高度。

参考文献：

[1]赵洪，刘爽庆，王家文.金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探讨[J].山东工业技术，2017，（02）：50-50.

[2]王伟.金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施探究[J].建材与装饰，2016，（53）：178-179.