化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施杨红梅

化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施杨红梅

杨红梅

新疆华泰重化工有限责任公司，新疆乌鲁木齐830001

摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，随着焊接技术的改进，对焊接工艺的研究也在不断深入，由于化工金属设备在焊接过程中经常会产生各种焊接缺陷，严重的影响了焊接接头质量，为了提高化工金属设备的质量，延长使用寿命，提出化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施。通过对裂纹、咬边及气孔等三个焊接缺陷的形成机理进行分析，总结了预防焊接缺陷产生的措施，保证了化工金属设备的运行可靠性。

关键词：金属设备；焊接缺陷；形成机理；预防措施

引言

根据对焊接成品问题的检测与资料汇总数据，在所有材料缺陷中，约有百分之40的成品缺陷是焊接缺陷所导致的。因此要预防金属缺陷，就一定先要预防焊接缺陷。而在实际中，焊接缺陷的出现常是因为安装技术水平低下、时间紧、监督不力而产生的。因此想要将焊接缺陷限制在一定范围内，我们就必须要严格把握好焊接质量并在焊接后进行检查。焊接缺陷主要有以下几种：裂纹、没有焊透、产生了气孔等。这些缺陷会导致焊接的面积变小，从而影响到焊件的强度，进而使焊件产生裂纹。而在这些焊接缺陷中，最为不可取的当属裂纹和气孔。就此，本文分析了在生活常见焊接缺陷的产生原因以及如何防止其出现的有效举措。

1焊接技术概述

焊接技术是当下制造业中应用最为广泛的一种技术，此种技术在应用过程中具有节省材料以及效率高等特点。大到航空航天事业，小到金属粘合，都会用到焊接技术。传统意义上我们认为，具有好的焊接材料以及良好的技术手段就可以确保最终焊接的质量。但是如何保证焊接质量，是经过反复试验从而得出的结论，不同的化学成分相互之间作用，其结果也不尽相同，因此严格按照焊接规范进行作业就显得尤为重要。焊接规范也被称为焊接工艺规程，它是焊接作业的技术支持之一，不同的焊接作业具有不同的焊接工艺规程。

2化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理

2.1 裂纹缺陷形成机理

化工金属设备在焊接过程中，相对于其他金属的焊接有诸多不同之处。化工金属设备的焊接热循环中的加热和冷却的过程通常比其他焊接更加短，导致因非平衡结晶焊缝致使成分偏析更大。且在加热影响区内组织的奥氏体化与经过冷却奥氏体化的转变程度差距更多，会形成大量脆硬组织，如马氏体、M-A组元。化工金属设备的焊接过程中，温度梯度大的焊接接头会使焊缝在冷却时产生更大的拉应力。化工金属设备结晶裂纹和裂纹的敏感性也会因为拉应力和成分偏析的存在而增大。在化工金属设备熔池结晶的前期，元素扩散系数和液态金属温度都比较高，液态金属的基体结晶通常以融合线处的晶粒构成，焊接的金属晶体主干生长方向一般为逆温度梯度方向，相邻晶粒且位相相同的晶粒成束生长形成较为纯净的柱状晶，化工金属设备在焊接中会不断的富集一些难以扩散的合金元素。化工金属设备焊缝在结晶的后期，平衡结晶要求的成分浓度因液态金属的扩散能力下降而无法达到焊接要求，然后会使液态金属偏析，最后会在焊缝中心附近形成金属晶体之间低熔共晶相。例如比较常见的硅酸盐、硫化物、磷化物等。两相邻金属晶体之间形成的“固相桥”会将这些晶间低熔分割成不连续的液膜，这时由于化工金属设备焊缝收缩引起的拉应力，容易使金属设备液膜端部产生局部应变集中现象，然后被撕开分离，化工金属设备的焊接裂纹由此形成，而且这种焊接裂纹是沿金属晶界分布的。焊接裂纹大多数情况下出现在焊缝根部，因为化工金属设备的激光作用区温度梯度比焊缝顶部更大。

2.2焊接缺陷中的夹渣问题

夹渣问题也是长输管道焊接施工中经常出现的问题之一，焊接施工中产生夹渣问题的原因比较多，主要是焊接底面和焊接面在焊接过程中出现杂质和熔渣等现象。长输管道焊接强度会因为焊接中熔渣和杂质的出现产生一定的影响，不能有效的保障长输管线中介质的运输安全性和稳定性。夹渣问题防治措施：我们主要从焊接过程中夹渣的形成机理方面对焊接夹渣问题的产生进行分析，想要降低焊接过程中夹渣问题的出现，就要在焊接前，由焊接操作人员对焊接的作业面进行及时的清理工作，尤其注意死角位置的清洁处理。保障焊接作业面的清洁后，我们还要有效的控制焊接送丝的均匀度，在焊接过程中不能出现送丝过快或者送丝过慢的现象，影响焊接质量，造成夹渣问题的发生。

2.3焊接缺陷中的未焊透问题

未焊透问题主要指的是在焊接的过程中，母材的金属没有全完的熔化进入到焊缝根部的现象，焊接未焊透主要分为单侧未焊透、根部未焊透等，未焊透的情况很容易造成母材的应力集中和焊缝的疲劳强度下降，最后可能出现裂纹。未焊透问题的防治措施：加强对打磨、组对后的焊缝检查，焊接时调整好焊接参数。

3化工金属设备焊接中常见缺陷预防措施

3.1 加强金属设备的清理

化工金属设备在焊接过程中，对设备的前期清理是非常重要的，采用化学清洗的方式进行化工金属设备的清理，清理溶剂最好采用酸性溶剂，如硝酸、氟化氢和水按照一定比例混合配制，对化工金属设备清理完成后必须采用清水冲洗干净，再进行加热烘干才能投入到化工中使用，如果化工金属设备在清理之后不投入使用应妥善保管，避免空气中的一些成分再次污染设备。

3.2冷裂纹及其防止措施

（1）冷裂纹。冷裂纹指的是焊接的金属在冷却时或者冷却完成之后因其本身受到低温产生的裂痕。冷裂纹的出现时间分为两种：焊后迅速出现或冷却一段时间后出现。（2）冷裂纹产生的原因。在焊接过程中，因为焊件的温度很高，如此循环往复，热影响区会被持续高温加热，从而产生淬硬组织，又因在焊接缝隙中有着过量的扩散氢，使得焊缝承载了超过自身强度的拘束应力，从而导致裂纹的发生。（3）预防产生冷裂纹的措施。焊接前准备：焊接前把焊接接口附近的油污和锈迹等仔细打理干净；焊接材料需要妥善保管，保存在干燥的地方，防止焊件因为吸取了空气中的水分受潮导致的含氢量增加。焊接时的注意事项：尽量尽可能选择含氢量低的焊条，以减少焊接时在焊缝中累积的扩散氢含量；选择合适的焊接工艺和焊接程序（比如：在焊接前先预热、在焊接后缓慢冷却、焊接时使用多层多道焊接、控制稳定的层间温度、使用分段退焊的方式进行焊接等）。

3.3采用热力平衡法焊接金属设备

化工金属设备焊接的形式决定着光电和电弧等离子体的耦合方式，对焊接电弧力、焊接熔滴过渡方式等有直接影响，因此，改变焊接方式可以实现对电弧力的控制，从而可以很好地抑制化工金属设备焊接缺陷的形成，使金属设备获得圆滑焊接接头。为了使光致等离子体对电弧的作用力平衡，化工金属设备焊接大多数情况下是采用电弧的对称分布焊接方式，这种焊接方式可以使金属设备的焊接过程更具有稳定性和高效性。

结语

本文提出化工金属设备焊接中常见缺陷形成机理及预防措施，通过分析了化工金属设备焊缝气孔、裂纹、咬边等焊接缺陷的形成机理，并提出了相应的预防措施。针对化工金属设备而言，焊接技术发挥着极其重要的作用，分析焊接缺陷的形成机理并提出预防措施，可以延长化工金属设备的使用寿命。希望本文的研究能对化工金属设备的焊接提供理论指导。

参考文献

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[2]侯海涛.压力容器焊接中常见裂纹产生原因及预防措施[J].中国化工贸易,2017,9(11).

[3]许亚娟.钢轨闪光焊接头常见缺陷成因分析及控制措施探讨[J].铁道技术监督,2017(12):27-31.