至德鋼業(yè)對電廠焊接缺陷產(chǎn)生原因及措施研究分析報告

 浙江至德鋼業(yè)有限公司長期給國內(nèi)電廠供應(yīng)不銹鋼管道及連接配件，發(fā)現(xiàn)在電廠中涉及焊接的部位較多，一旦焊接工藝控制不好導(dǎo)致焊接缺陷就可能會造成嚴重的質(zhì)量事故，不僅給電廠造成經(jīng)濟上的損失，還可能造成人員傷亡，因此控制好焊接工藝，避免產(chǎn)生焊接缺陷是十分必要的。本次至德鋼業(yè)介紹了電廠焊接缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了相關(guān)應(yīng)對措施，為電廠焊接工作提供參考。電廠中的鍋爐等壓力容器與各種管道之間通常都是采用焊接的方式連接在一起，因此電廠鍋爐及壓力管道的安全穩(wěn)定運行需要依賴金屬焊接的質(zhì)量，焊接是一種常見的金屬連接方式，具有密封性好、整體性強等優(yōu)點，相對于其他連接方式而言，焊接過程還需要做好防護措施，以免對操作人員帶來傷害，而且焊接工藝的控制更為復(fù)雜，一旦焊接工藝控制不好或者工作上的疏忽就會導(dǎo)致焊接缺陷，常見的焊接缺陷有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透、焊瘤、裂紋、弧坑等等，可能會造成嚴重的質(zhì)量事故，不僅給電廠帶來經(jīng)濟上的損失，還可能威脅人員的生命財產(chǎn)，因此控制好焊接工藝，避免產(chǎn)生焊接缺陷具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、氣孔

 1. 氣孔及其產(chǎn)生的原因

 氣孔是一種較為常見的焊接缺陷，按照氣孔產(chǎn)生的部位，可分為內(nèi)部氣孔、外部氣孔等，表現(xiàn)為在焊縫表面或內(nèi)部有蜂窩狀或單個孔洞。在電廠金屬焊接過程中，氣孔產(chǎn)生的原因主要是：

  a. 焊縫兩邊坡口未做清理，有銹跡沒有除銹，或者在焊接之前待焊部位有水漬沒有擦干，這些雜質(zhì)的存在使得焊接氣孔極易產(chǎn)生；

  b. 焊條潮濕，在焊接前沒有進行烘干，或者焊條的焊料及焊芯不合格，存在質(zhì)量問題；第三，如果采用低氫型焊條，如果焊接工藝采用不當例如電弧過長、焊接速度過快等也極易導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。

 2. 氣孔預(yù)防措施

 首先，做好對焊接部位的清理清潔工作，具體來說，包括用毛刷除去焊接表面的灰塵，將生銹的表面用砂紙打磨，將油污用汽油洗凈以及用抹布擦去表面水分等。其次，做好焊條的保存和使用，在采購焊條時要確保質(zhì)量過關(guān)，焊條在采購入庫之后做好保管封存，防止焊芯發(fā)生銹蝕，在焊條使用之前先將焊條進行烘干處理。再次，焊條使用時要控制好焊接參數(shù)，根據(jù)焊接材質(zhì)的不同應(yīng)當適當調(diào)節(jié)焊接速度和電弧大小。

二、夾渣

 1. 夾渣及產(chǎn)生的原因

 焊接過程中焊條的熔渣如果存留在焊縫中就會造成在焊縫兩側(cè)金屬中間出現(xiàn)不連續(xù)的夾層，夾渣存在的部位成為質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致焊縫處的強度達不到設(shè)計要求，如果是管道連接還可能出現(xiàn)氣密性不佳等。夾渣的產(chǎn)生主要是由于焊接坡口的角度太小，在焊接速度較快時或焊接電流較小就會造成夾渣，如果是使用堿性焊條，則電弧過長、焊條偏芯等也是導(dǎo)致夾渣產(chǎn)生的原因之一。

 2. 夾渣防治措施

 首先，設(shè)計好坡口的尺寸、角度，必須準確無誤，使坡口內(nèi)產(chǎn)生的熔渣容易清除。做好坡口表面的清理，為焊接打好基礎(chǔ)。其次，在焊接過程中要根據(jù)焊接基材的薄厚來調(diào)整電流，使電流大小達到既要焊透基材又不能焊穿，焊條運動要保持勻速，速度不宜過快或過慢，在進行多層焊接時，每一層的坡口都要做好清理，做好封底焊，并在焊接過程中保證坡口處金屬處于熔融狀態(tài)，每一層都要焊透，防止焊縫過早冷卻，以便熔渣從熔池內(nèi)順利溶出。另外，鍋爐等壓力容易常采用埋弧焊，埋弧焊除了要注意最好以上之外，還要保證不焊偏。

三、咬邊

 1. 咬邊缺陷產(chǎn)生的原因得

 咬邊是金屬焊接常見缺陷，主要表現(xiàn)為焊縫的邊緣出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，這主要是由于在焊接過程中電流過大且焊條運動速度過快，因此一方面焊縫金屬熔融程度較高，焊接快速向著深層次發(fā)展，而另一方面焊條焊芯由于移動速度過快使其來不及填滿焊縫，此外，當焊接電弧拉太長也容易出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象。

 2. 咬邊的預(yù)防措施

 正確選擇焊接電流以及正確操作是杜絕咬邊的最主要措施，因此首先應(yīng)當選擇最佳的焊接電流，其次，在焊接時要控制好焊接的手法，例如焊條的下料角度要準確，焊條熔化速度均勻，焊接過程中的速度不宜過快，使其能夠?qū)⒑缚p填平。

四、未焊透和未熔合

 1. 未焊透缺陷產(chǎn)生的原因

 未焊透是指在焊接過程中，焊縫兩側(cè)焊接基材沒有完全熔透，而未熔合是指焊縫與基材之間在局部存在沒有熔透的現(xiàn)象，無論是未焊透還是未熔合都會破壞基材之間的整體性，對焊接質(zhì)量影響較大。未焊透和未熔合的原因有：

   a. 焊接規(guī)范選擇不當，使得坡口角度過小、間隙過窄、操作電流過小、電弧過長；

   b. 操作方法不當，例如焊條運動速度過快、角度不當?shù)龋?/span>

   c. 焊條和焊縫沒有做好清理，雜質(zhì)的存在使得熔合不佳。尤其在焊接較厚基材時下部的基材不能完全處于熔融狀態(tài)。

 2. 未焊透和未熔合的應(yīng)對措施

 第一，選擇合適的焊接規(guī)范，保證坡口角度適宜，并具有可以完全融化焊接件的電流，降低焊條運動速度，仔細觀察焊縫表面和坡口底部是否熔融，并調(diào)整電流和焊條運動速度至最佳；第二，焊條運條時掌握好角度，使焊縫熔透；第三，做好坡口和焊條的清理。

五、裂紋

 焊接裂紋是一種極為常見且危害嚴重的質(zhì)量缺陷，一旦產(chǎn)生裂紋，焊接處就會比構(gòu)件其他部位更脆弱，當受到一定的定向力、扭矩或者振動時就會從裂紋處造成結(jié)構(gòu)的破壞。裂紋是焊接缺陷中最容易產(chǎn)生而且危害最大的缺陷，在電廠焊接操作時一定要盡量避免，當出現(xiàn)裂紋時要盡快清除、修復(fù)，以免對結(jié)構(gòu)整體造成不良影響。根據(jù)裂紋產(chǎn)生機理的不同，電廠焊接裂紋可分為熱裂紋和冷裂紋兩種。

 1. 熱裂紋

  a. 焊接熱裂紋及其產(chǎn)生的原因

 熱裂紋就是焊接操作后，焊縫處的金屬從熔融的液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程產(chǎn)生的裂紋，這種裂紋一般在焊接操作過后很快就能發(fā)現(xiàn)，多發(fā)生在焊縫中心、走向為焊縫的長度方向，貫穿表面，裂紋末端呈現(xiàn)圓形特征，裂紋斷口表面呈現(xiàn)氧化色。熱裂紋產(chǎn)生的原因有：

（1）在焊接過程中，由于焊縫存在低熔點雜質(zhì)偏析而形成液態(tài)間層，或者在焊接熱影響區(qū)間存在低熔點雜質(zhì)，低熔點雜質(zhì)熔化就會產(chǎn)生裂紋，因此也叫液化裂紋；

（2）焊接規(guī)范選擇不當，使得焊縫成形系數(shù)太小，焊接后產(chǎn)生中心線偏析從而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生；

（3）沒有做好處理，焊接過后在焊縫區(qū)域存在焊接拉應(yīng)力，由于焊接后凝固過程中焊縫處抗拉強度不足，當拉應(yīng)力大于其抗拉強度時就產(chǎn)生裂紋。

  b. 焊接熱裂紋防止措施

 第一，降低焊接基材和焊條中的硫、磷等低熔點雜質(zhì)；第二，控制焊接規(guī)范，提高焊縫成形系數(shù)，控制好焊接參數(shù)，可采用小電流、多層多道焊，采取措施減緩焊縫的冷卻速度；第三，調(diào)整焊縫化學成分，減少低熔點共晶物，縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高焊縫的塑性，減少偏析現(xiàn)象；第四，嚴格按照焊接程序操作，減小焊接應(yīng)力。

 2. 冷裂紋

  a. 冷裂紋及其產(chǎn)生的原因

 冷裂紋是指焊接過后金屬在冷卻過程中或冷卻后在基材與焊縫交界的熔合線上產(chǎn)生的裂紋，這種裂紋斷口的表面無氧化色、無分支，有的在焊接操作過后立即出現(xiàn)，有的在操作后很長時間才顯現(xiàn)出來，因此相比熱裂紋更不易發(fā)現(xiàn)。冷裂紋產(chǎn)生的原因有：

（1）受到焊接產(chǎn)生大量熱的影響，使得焊接接頭熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的力學性能不佳，組織脆化；

（2）焊縫中存在過量擴散氫，而氫是誘發(fā)冷裂紋最常見的因素，當大量的氫分子聚集在焊縫處就會在局部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而使裂縫越來越大。冷裂紋在某些時候又被稱作“延遲裂紋”，而延遲裂紋由于產(chǎn)生的原因又被稱作“氫致裂紋”。

  b. 冷裂紋的防止措施

（1）焊材的選擇上，選用低氫型堿性焊條，以降低焊縫中擴散氫的含量，并提高焊縫塑性；

 （2）做好坡口的清理，避免由于水分等雜質(zhì)成為氫的來源；

 （3）為避免焊接產(chǎn)生大量熱導(dǎo)致組織淬硬，可采取焊前預(yù)熱、焊后緩冷的措施，避免焊接過程中的急冷急熱；

（4）在焊接后采用熱處理措施，降低焊接產(chǎn)生的應(yīng)力；

（5）焊接后立即對焊縫處加熱到250℃并保持5分鐘左右，使焊縫中的過量氫不斷從焊縫逸出。

六、結(jié)論

 綜上所述，火力發(fā)電廠內(nèi)壓力容器和管道數(shù)量種類繁多，焊接部位也較多，只有掌握好焊接工藝，杜絕各種焊接缺陷的產(chǎn)生，才能確保電廠的安全生產(chǎn)，并使整個電廠高效運轉(zhuǎn)。除以上介紹的焊接缺陷外，電廠焊接常見的缺陷還有焊瘤、弧坑一起其他尺寸和形狀上的缺陷，由于篇幅所限不一一展開。實際工作中，除了預(yù)防各種焊接缺陷的產(chǎn)生外，電廠還需要對每個焊接部位進行探傷，以便及時發(fā)現(xiàn)缺陷，盡早采取措施，消除質(zhì)量隱患。