钢结构焊接常见缺陷和防治措施

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摘 要：本文就钢结构工程常见的焊接质量缺陷的成因进行分析,进而归纳出部分实践性的防治措施,以期为提高钢结构的焊接质量提供一定的借鉴.

关 键 词：钢结构；焊接缺陷；防治措施

1.前言

钢材以其优良的可焊性等优点广泛应用于钢结构工程.然而实际工程中因为焊接质量导致的钢结构焊缝返修率高达80%以上,成为影响工程质量的主要问题.一般而言钢结构工程焊接质量缺陷按其位置不同可分为外部质量缺陷和内部质量缺陷.外部缺陷有焊瘤、咬边、烧穿、未焊透、夹渣、表面气孔、焊接裂缝以及焊缝形状和尺寸不符合要求；内部焊缝有未焊透、夹渣、内部气孔、焊接裂缝等.本文就钢结构工程常见的焊接质量缺陷的成因进行归纳分析,进而提出实践性的防治措施,以期提高钢结构的焊接质量.2、常见质量缺陷和防治措施

2.1咬边

2.1.1现象及成因

咬边是焊缝两侧发生将母材部分溶化,造成沿焊趾的沟槽或凹陷.产生咬边的原因是焊接不规范,操作手法不当,如焊接电流太大、电弧过长、运条角度不当、停留时间不当；焊机轨道不平,均可产生咬边.咬边处会造成应力集中,降低结构承受动荷的能力和降低疲劳强度.

2.1.2防治措施

正确选择焊接电流,要注意焊接速度不宜过高；掌握正确运条手法,随时控制焊条角度和电弧长度；焊机轨道要平整,焊条角度适当等,可有效预防咬边.

2.2气孔

2.2.1现象及成因

气孔是指在焊接时,焊缝表面和内部因熔池中的气泡未逸出而形成的圆形或洞形空穴.焊接气孔的成因主要有焊件未清洁表面的油、污、锈、垢及氧化膜；焊条受潮或质量不好；焊接现场环境恶劣；电弧太长,电弧保护失效；保护气体不纯；焊丝和母材的化学成分不匹配等原因,使焊接后吸附或自产生的气体来不及排出而形成气孔.

2.2.2防治措施

为有效预防气孔产生,一要控制气体来源.如焊条除潮,清理焊件表面的油、污、锈、垢及氧化膜；二加强防护,如防风防雨；三正确选用符合国家标准的焊条,和母材相匹配；四选择低氢焊接方法,可采用直流反接法进行焊接；五严格按焊接工艺规程和运条方式.

2.3夹渣

2.3.1现象及成因

夹渣是残留在焊缝中的熔渣或其他非金属夹杂物,其形状多数呈不规则状,易产生在坡口边缘、焊道形状突变等处.夹渣的成因主要有运条不当,熔池内各组分分不清；焊件上或坡口内油、污、锈等未清理干净,特别是在多层焊时；熔池温度低,焊速太快；电弧过长或极性不正确；埋弧焊封底时,焊丝位置偏离.

2.3.2防治措施

防止夹渣应选择合理的焊接规范及坡口尺寸；适当增大焊接电流,必要时把电弧缩短,同时增加停留时间,对融化金属盒熔渣加热充分；视情况调整焊条角度和运条方法；彻底清理坡口及焊层间的熔渣,将凹凸处铲平；正确选择母材和焊条,降低焊渣的熔点和粘度.

2.4未焊透

2.4.1现象及成因

未焊透指焊接时母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象,常出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边,多呈不规则形状.未焊透减少了焊缝的有效面积,使接头强度下降,严重降低焊缝的疲劳强度；另外,未焊透引起的应力集中所造成的危害,往往比强度下降的危害大的多；未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因.未焊透的成因主要有焊接规范选择不当,焊接速度过快,金属来不及熔化,破口角度过小,钝边过大或对口间隙过小,手工焊接时电流太小,运条速度太快,使熔深减小,造成未焊透.

2.4.2防治措施

使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法.当焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生.超过标准的未焊透缺陷应采用碳弧气刨去有缺陷的焊缝,用手工焊进行补焊消除.

2.5焊接裂纹

2.5.1现象及成因

焊接裂纹其焊接后焊口的冷却过程产生的热应力超过材料强度所导致的裂纹,是焊接件中最常见的一种严重缺陷.焊接裂纹不仅发生于焊接过程中,有的还有一定潜伏期,或者产生于焊后的再次加热过程中.焊接裂纹根据其部位、尺寸、成因和机理等,可以有多种分类.按裂纹形成的条件,可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹.其产生的主要原因有焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时；焊接熔池中存在低熔点杂质,由于这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,凝固后的塑性和强度又极低；收弧过于突然；焊钢的淬硬性；焊缝根部塑性的影响；应力的影响等.

2.5.2防治措施

合理选用焊接规范,严格控制焊接工艺参数；选择适当的焊接电压、焊接电流；限制或减小硫、磷等有害元素的含量；选用焊接工艺性好、符合标准要求的焊条；保持焊接材料的干燥和清洁；焊前预热和焊后热处理；合理的焊缝设计及次序；适当提高焊缝形状系数,尽可能采用小电流多层多道焊,以避免焊缝中心产生裂纹.

2.6焊瘤

2.6.1现象及成因

焊瘤是指在焊接过程中金属流溢到加热不足的母材或焊缝上,未能和母材或前道焊缝熔合在一起而堆积的金属.这种缺陷使焊缝成型不美观,立焊时有焊瘤的部位往往有灰渣和末焊透.管子内部的焊瘤除降低强度外,还减少管内的有效截面.焊瘤产生原因主要熔池温度过高,凝固较慢,在铁水自重作用下下坠形成焊瘤；坡口立焊、帮条立焊或搭接立焊中,如焊接电流过大,焊条角度不对或操作手势不当；焊丝和母材的化学成分不匹配等易产生这种缺陷.

2.6.2防治措施

焊瘤不但影响成形美观,而且容易引起应力集中,焊瘤处易夹渣、未溶合,导致裂纹的产生.一般熔池下部出现“小鼓肚”时,可利用焊条左右摆动和挑弧动作加以控制；在搭接或帮条接头立焊时,焊接电流应比平焊适当减少,焊条左右摆动时在中间部位走快些,两边稍慢些.焊接坡口立焊接头加强焊缝时,可选用小直径的焊条,并应适当减小焊接电流.

3.结束语

通过对钢结构焊接质量缺陷产生的原因的分析,联系多年的实践项目,归纳出部分实践性防止措施,以期为提高钢结构的焊接质量提供一定的借鉴.