焊接知识课堂：埋弧焊接常见缺陷成因及预防措施

焊接知识课堂：埋弧焊接常见缺陷成因及预防措施

埋弧焊接是一种常用的焊接方法，但在实际操作中常常会出现各种焊接缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。这些缺陷不仅影响焊接质量，还可能对焊接件的性能和安全性造成严重影响。本文将系统地介绍埋弧焊接中常见缺陷的成因及预防措施，帮助焊接工作者更好地掌握焊接技术。

一、影响焊接缺陷的因素

1. 材料因素

焊接材料的选择对焊接质量有重要影响。焊丝、焊条、焊剂和保护气体等材料的选用需要与母材相匹配。如果匹配不当，可能会在焊接区域产生裂纹、气孔等缺陷，还可能导致钢材脆化、软化或耐腐蚀性能下降。

2. 工艺因素

焊接热源的特点是影响焊接质量的重要因素之一，包括功率密度、功率大小和最高温度等。此外，熔池及附近区域的保护方式（如熔渣保护、气体保护、气-渣联合保护及真空焊接等）也对接头质量和性能起决定性影响。

二、常见焊接质量缺陷产生原因分析

1. 结晶裂纹

结晶裂纹主要发生在金属凝固过程中。由于金属纯度不同导致结晶速度不同，金属结晶时体积减小收缩，产生拉伸变形。当变形量超过塑性变形极限时，就会产生结晶裂纹。冶金因素和收缩力是影响结晶裂纹形成的两个主要因素。

2. 冷裂纹

冷裂纹是高强钢焊接中常见的问题，其产生主要与以下三个因素有关：

• 钢种的淬硬倾向：钢的材质越硬，淬硬性越强，越容易产生冷裂缝。
• 焊接接头的含氢量：氢是引起焊接件产生延迟裂纹的主要原因，且具有延迟特征。
• 焊接接头约束应力状态：在焊接时主要存在热应力和结构应力。

3. 再热裂纹

再热裂纹主要发生在焊接接头再次加热时。第一次焊接热过程中的饱和碳化合物（主要是钒、钼、铬的碳化物）再次析出，参与第二次焊接冶金过程，造成晶界弱化和脆化，从而产生裂纹。

4. 气孔

气孔主要在焊接熔池金属凝固过程中形成。当凝固速度大于气体逸出速度时，就会形成气孔。产生气孔的主要原因包括母材或填充金属表面有锈、油污等杂质，焊丝焊剂未烘干，焊接能量过小，熔池冷却速度过快等。

5. 接头组织性能不符合要求

焊材与母材匹配不当，或焊接过程中某些元素烧损等原因，容易使焊缝金属化学成分发生变化，造成焊缝金属组织不符合要求，影响力学性能和耐腐蚀性能。

6. 焊缝残余变形

焊接过程中的不均匀加热会导致工件产生不均匀变形。焊缝和焊缝附近的金属发生收缩，这种收缩发生在两个方向：沿着长度方向的纵向收缩和垂直于焊缝的横向收缩。

7. 偏析

偏析主要发生在熔池中的焊缝金属凝固过程中。由于冷却较快，结晶先后所产生的化学成分不均匀，从而形成偏析。

8. 夹渣

夹渣的产生原因主要包括坡口尺寸不合理、坡口有油污、多层焊接时层间清渣不彻底、焊接线能量小、焊缝散热太快、焊条药皮或焊剂化学成分不合理等。

9. 未透焊

未透焊的主要原因包括焊接电流小、坡口和间隙不合理、磁偏吹影响、焊条扁芯度太大、层间及焊根清理不良等。

10. 未熔合

未熔合缺陷的产生原因主要包括焊接电流过小、焊接速度过快、焊条角度不正确、弧偏吹现象、母材表面有油污或氧化物等。

11. 咬边

咬边的主要原因是电弧热量太高（即电流太大）、焊丝速度太小。此外，坡口不合理、装配间隙不均匀、焊丝与工件角度不正、摆动不合理、电弧过长、焊接次序不合理、焊接参数不当等都会造成咬边。

三、常见焊接缺陷的防止措施

1. 防止结晶裂纹

• 控制焊缝中硫、磷、碳等有害元素含量。
• 对熔池进行变质处理，细化晶粒。
• 调整熔渣的碱度，选用碱性焊条和焊剂。
• 调整焊接参数、预热和施焊时间等工艺措施。

2. 冷裂纹的防止

• 选用优质低氢焊接材料和低氢焊接工艺。
• 控制氢的来源，注意环境湿度，清理坡口附近的油污、铁锈。
• 适当加入某些合金元素，提高焊缝金属韧性。
• 采用正确的施工程序、焊缝位置和施焊顺序，选择合适的焊接线能量和预热温度。

3. 再热裂纹的控制

• 选用热裂纹敏感性小的母材。
• 避免应力集中的结构和缺陷。
• 选择高温强度低于母材的焊缝。
• 提高预热温度，焊后采用缓冷措施。

4. 埋弧焊缝裂纹防治

• 合理选配焊接材料。
• 选用合格的焊丝。
• 适当降低焊速，焊前预热，焊后缓冷。
• 改进坡口设计。
• 调整焊接参数或改变极性。
• 合理安排焊接顺序。

5. 防止气孔

• 清除焊丝坡口及其附近的油污、铁锈、水分和杂物。
• 按规定烘干焊剂。
• 焊前预热减缓冷却速度。
• 用偏强的线能量施焊。
• 焊剂必须过筛、吹灰、烘干。
• 调节覆盖层厚度。

6. 防止接头金属组织和性能不符合要求

• 调整焊接工艺，增加焊接速度使焊缝晶粒细化。
• 焊后热处理改善组织性能。
• 在焊剂中添加易烧毁的有用元素。

7. 防止残余变形

• 合理设计焊缝尺寸和形状。
• 尽可能减少不必要的焊缝。
• 合理设置焊缝位置。
• 采用反变形法和刚性固定法。
• 合理选用焊接方法和装配顺序。

8. 防止产生夹渣

• 焊接前认真清理焊件，多层焊接时清除前一层熔渣。
• 防止未焊透和未熔合。
• 调整焊接参数。
• 修正坡口尺寸。
• 焊丝送进速度与焊接参数相协调。
• 及时发现问题并采取补救措施。

9. 防止偏析

• 减少焊缝中的有害杂质（S、P、C）。
• 控制和调整焊接速度。
• 控制和调整焊缝冷却速度。