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    埋弧焊的缺陷与防止(一)
    发布时间:2010-5-9      济南市金材焊接材料有限公司
    埋弧焊时可能产生的主要缺陷,除了由于所用焊接工艺参数不当造成的熔透不足、烧穿、成形不良以外,还有气孔、裂纹、夹渣等。本节主要叙述气孔、裂纹、夹渣这几种缺陷的产生原因及其防止措施。
    1.1 气孔
    埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因及防止措施如下:
    1)焊剂吸潮或不干净焊剂中的水分、污物和氧化铁屑等都会使焊缝产生气孔,在回收使用的焊剂中这个问题更为突出。水分可通过烘干消除,烘干温度与肘间由焊剂生产厂家规定。防止焊剂吸收水分的最好方法是正确肋储存和保管 6 采用真空式焊剂回、收器可以较有效地分离焊剂与尘土,从而减少回收焊剂在使用中产生气孔的可能性。
    2)焊接时焊剂覆盖不充分由于电弧外露并卷入空气而造成气孔。焊接环缝时,特别是小直径的环缝,容易出现这种现象,应采取适当措施,防止焊剂散落。
    3)熔渣粘度过大 焊接时溶入高温液态金属中的气体在冷却过程中将以气泡形式溢出。如果熔渣粘度过大,气泡无法通过熔渣,被阻挡在焊缝金属表面附近而造成气孔。通过调整焊剂的化学成分,改变熔渣的粘度即可解决。
    4)电弧磁偏吹焊接时经常发生电弧磁偏吹现象,特别是在用直流电焊接时更为严重。电弧磁偏吹会在焊缝中造成气孔。磁偏吹的方向、受很多因素的影响,例如工件上焊接电缆的联接位置:电缆接线处接触不良、部分焊接电缆环绕接头造成的二次磁场等。在同一条焊缝的不同部位,磁偏吹的方向也不相同。在接近端部的一段焊缝上,磁偏吹更经常发生,因此这段焊缝气孔也较多。为了减少磁偏吹的影响,应尽可能采用交流电源;工件上焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端;避免部分焊接电缆在工件上产生二次磁场等。
    5)工件焊接部位被污染 焊接坡口及其附近的铁锈、油污或其他污物在焊接时将产生大量气体,促使气孔生成,焊接之前应予清除。
    1.2 裂纹
    通常情况下,埋弧焊接头有可能产生两种类型裂纹,即结晶裂纹和氢致裂纹。前者只限于焊缝金属,后者则可能发生在焊缝金属或热影响区。
    1)结晶裂纹 钢材焊接时,焊缝中的S 、P等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶。随着结晶过程的进行,它们逐渐被排挤在晶界,形成了“液态薄膜”。焊缝凝固过程中,由于收缩作用,焊缝金属受拉应力,“液态薄膜”,不能承受拉应力而形成裂纹??杉耙禾∧ぁ焙秃阜斓睦ακ切纬山峋Я盐频牧椒矫嬖?。
    钢材的化学成分对结晶裂纹的形成有重要影响。硫对形成结晶裂纹影响最大,但其影响程度又与钢中其他元素含量有关,如Mn与S 结合成MnS而除硫,从而对S的有害作用起抑制作用。Mn还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。因此,为了防止产生结晶裂纹,对焊缝金属中的Mn/S值有一定要求。Mn/S值多大才有利于防止结晶裂纹,还与含碳量有关。 可见含C量愈高,要求Mn/S值也愈高。Si和Ni的存在也会增加S的有害作用。
    埋弧焊焊缝的熔合比通常都较大,因而母材金属的杂质含量对结晶裂纹倾向有很大关系。母材杂质较多,或因偏析使局部 C 、S含量偏高,Mn/S可能达不到要求??梢酝üひ沾胧?。(如采用直流正接、加粗焊丝以减小电流密度、改变坡口尺寸等) 减小熔合比;也可以通过焊接材料调整焊缝金属的成分,如增加含Mn量,降低含C 、Si量等。焊缝形状对于结晶裂纹的形成也有明显影响。窄而深的焊缝会造成对生的结晶面,“液薄膜”将在焊缝中心形成,有利于结晶裂纹的形成。焊接接头形式不同不但刚性不同, 并且散热条件与结晶特点也不同,对产生结晶裂纹的影响也不同。
    2)氢致裂纹这种裂纹较多的发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的焊接热影.响区中这可能在焊后立即出现,也可能在焊后几时、几天、甚至更长时间才出现。这种焊后若干时间才出现的裂纹称为延迟裂纹。
    氢致裂纹是焊接接头含氢量、接头显微组织、接头拘束情况等因素相互作用的结果。在焊接厚度 10mm 以下的工件时,一般很少发现这种裂纹。工件较厚时,焊接接头冷却速度较大,对淬硬倾向大的母材金属,易在接头处产生硬脆的组织。另一方面,焊接时溶解于焊缝金属中的氢,由于冷却过程中溶解度下降, 向热影响区扩散。当热影响区的某些区域氢浓度很高而温度继续下降时,一些氢原子开始结合成氢分子,在金属内部造成很大的局部应力,在接头拘束应力作用下产生裂纹。
    焊接某些超高强度钢时,这种裂纹也会出现在焊缝金属中。
    针对氢致裂纹产生的原因,可以从以下几方面采取措施。
    a.减少氢的来源及其在焊缝金属中的溶解,采用低氢焊剂;焊剂保管中注意防潮,使用前严格烘干;对焊丝、工件焊口附近的锈、油污、水分等焊前必须清理干净。
    通过焊剂的冶金反应把氢结合成不溶于液态金属的化合物,如高 Mn 高 Si 焊剂可以把 H 结合成 HF 和 OH 两种稳定化合物进入熔渣中,减少氢对生成裂纹的影响。
    b.正确的选择焊接工艺参数,降低钢材的淬硬程度并有利于氢的逸出和改善应力状态,必要时可采用预热。
    c.采用后热或焊后热处理 焊后后热有利于焊缝中的溶解氢顺利的逸出。有些工件焊后需要进行熟处理,一般情况下多采用回火处理。这种热处理的效果一方面可消除焊接残余应力,另一方面使已产生的马氏体高温回火,改善组织。同时接头中的氢可进一步逸出,有利于消除氢致裂纹,改善热影响区的延性。
    d.改善接头设计,降低焊接接,头的拘束应力在焊接接头设计上,应尽可能消除引起应力集中的因素,如避免缺口、防止焊缝的分布过分密集等。坡口形状尽量对称为宜,不对称的坡口裂纹敏感性较大。在满足焊缝强度的基本要求下,应尽量减少填充金属的用量。
    埋弧焊时,焊接热影响区除了可能产生氢致裂纹外,还可能产生淬硬脆化裂纹、层状撕裂等。
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