焊接裂紋是焊接件中最常見的一種嚴(yán)重缺陷。在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下,焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。它具有尖銳的缺口和大的長寬比的特征。裂紋影響焊接件的安全使用,是一種非常危險(xiǎn)的工藝缺陷。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過程中,有的還有一定潛伏期,有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過程中。
焊接裂紋產(chǎn)生的原因有哪些?
焊縫在焊接當(dāng)中開裂有以下原因:應(yīng)力、拘束力、剛性、化學(xué)成分、焊縫預(yù)留的間隙、電流、焊道、母材清潔度等。這些因素都可能是造成焊縫開裂。雖然焊縫開裂原因很多,但在不同場合是多種因素造成,也有兩種或三種因素造成的。但不管幾個(gè)因素,其中必有一個(gè)主要因素。也有各種條件都沒有什么影響,只受一個(gè)因素造成焊縫開裂。因此出現(xiàn)焊縫開裂必須首先正確地分析出開裂的主要因素和次要因素,根據(jù)造成開裂的主要、次要因素采取相應(yīng)措施進(jìn)行解決。焊接過程形成的焊縫是焊條和母材兩者經(jīng)過電流高溫熔化后形成焊縫,是焊條和母材由固體變成液體,高溫液體是熱脹,冷卻變成固體是收縮。由于熱脹冷縮,自然使焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力。有些焊接結(jié)構(gòu)本身就存有拘束力和剛性。焊接過程是由固體變成液體,也就是由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)(通常說鐵水),再由液態(tài)變成固態(tài),也就形成焊縫。液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)(也就是鐵水轉(zhuǎn)變成晶粒)。鐵水變成晶粒的過程就是結(jié)晶過程。母材溫度低的位置先開始結(jié)晶,逐漸向焊縫中間位置伸展,焊縫中間最后結(jié)晶。由于熱脹冷縮的作用,焊接結(jié)構(gòu)受應(yīng)力或拘束力或剛性的影響,使母材晶粒連接不到一起,輕者在焊縫中間出現(xiàn)小裂紋,重者在焊縫中間出現(xiàn)明顯的裂縫。即使母材和電焊條的化學(xué)成分都好,受焊接結(jié)構(gòu)的拘束力、剛性和焊接過程產(chǎn)生的應(yīng)力影響,也會出現(xiàn)裂紋或裂縫。如果母材和電焊條的化學(xué)成分不好(碳、硫、磷等偏高);或是焊縫預(yù)留間隙太大,母材在焊縫邊緣雜質(zhì)過多,或電流過大,并且焊接速度過快、過慢、焊道過寬等因素會使焊縫開裂情況更要加重。焊接裂紋的種類及預(yù)防措施
1)修磨鈍邊為1-1.5mm,無毛刺,錯(cuò)邊量<0. 5mm。2)試件清理。用角向磨光機(jī)、銼刀、砂布和鋼絲刷等清理坡口正反兩面各20mm范圍內(nèi)的油污、水分、氧化物、毛刺和鐵銹等,直至露出金屬光澤。3)試件的裝配與定位焊。將清理好的試件,對齊找正、留有3-4mm間隙,用正式焊接工藝和焊接材料,在試件坡口內(nèi)斜平位置(上爬坡)定位焊一處即可,將定位焊點(diǎn)處理成斜坡狀并有適當(dāng)?shù)姆醋冃?。組裝后經(jīng)檢查合格后,按焊位和合適的高度將管子固定在操作架上待焊。小徑管子對接水平固定焊試件如上圖所示。
2 小直徑管對接水平固定打底層焊接技術(shù)
(1)引弧——連弧焊引弧用堿性焊條焊接時(shí),在起弧過程中,由于熔渣少、電弧中的保護(hù)氣體少等原因,使熔池保護(hù)效果不好,焊縫極容易出現(xiàn)密集氣孔,多為N2氣孔。為了防止這類現(xiàn)象出現(xiàn),堿性焊條的引弧多采用劃擦法。在始焊處時(shí)鐘6點(diǎn)位置的前方10mm處引弧后,把電弧拉至始焊處,即時(shí)鐘6點(diǎn)位置進(jìn)行電弧預(yù)熱,當(dāng)發(fā)現(xiàn)坡口根部有“出汗”現(xiàn)象時(shí),將焊條向坡口間隙內(nèi)頂送,聽到“噗噗”聲后,稍停一下,使鈍邊每側(cè)熔化1-2mm并形成第一個(gè)熔孔,這時(shí)引弧工作完成。堿性焊條需用電流比同直徑的酸性焊條要小10%左右。為此,引弧過程中要求焊工手穩(wěn)、技術(shù)高,引弧及回弧動作要快、準(zhǔn)。
(2)斷弧焊引弧在時(shí)鐘6-5點(diǎn)位置,即仰焊位置引弧,用長弧進(jìn)行預(yù)熱,當(dāng)焊條端部出現(xiàn)熔化狀態(tài)時(shí),用腕力將焊條端部的第一、第二滴熔滴甩掉。與此同時(shí),觀察預(yù)熱處有“出汗”現(xiàn)象時(shí),迅速而準(zhǔn)確地將焊條熔滴送入始焊端間隙,稍做一下左右擺動的同時(shí),焊條向后上方稍微推一下,然后向斜下方帶弧、滅弧,第一個(gè)熔池就這樣形成了,引弧工作結(jié)束。
(3)焊條角度
1)起焊點(diǎn),即時(shí)鐘5-6點(diǎn)位,焊條與焊接方向管切線的夾角為80-85°。
2)在時(shí)鐘7-8點(diǎn)位置為仰焊爬坡焊,焊條與焊接方向管切線的夾角為100°-105°。
3)在立焊位置,即時(shí)鐘9點(diǎn)鐘位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為90°。
4)在立位爬坡焊位置,即時(shí)鐘10-11點(diǎn)位置施焊過程中,焊條與焊接方向管切線的夾角為85-90°。
5)在平焊位置,即時(shí)鐘12點(diǎn)位置焊接時(shí),焊條與焊接方向管切線的夾角為75-80°。各點(diǎn)位置焊條角度如圖3-6-4及3-6-5所示。前半圈與后半圈相對應(yīng)的焊接位置,焊條角度相同。
3 小直徑管對接水平固定蓋面層焊接技術(shù)
1. 清理熔渣仔細(xì)清理打底層焊縫與坡口兩側(cè)母材夾角處的熔渣、焊點(diǎn)與焊點(diǎn)疊加處的熔渣。
2. 運(yùn)條方法在時(shí)鐘5-6點(diǎn)位置,即仰焊位置引弧后,長弧預(yù)熱仰焊部位,將熔化的第一、第二滴熔滴甩掉,因?yàn)榇藭r(shí)的熔滴溫度低、流動性不好。然后以短弧的方式向上送熔滴,采用月牙形運(yùn)條或橫向鋸齒形運(yùn)條法施焊。焊接過程中始終保持短弧,焊條擺至兩側(cè)時(shí)要稍作停頓,將坡口兩側(cè)邊緣熔化1-2mm,使焊縫金屬與母材圓滑過渡,防止產(chǎn)生咬邊缺陷。焊接過程中,熔池始終保持橢圓形狀且大小一致,熔池應(yīng)明亮清晰。前半圈收弧時(shí),要對弧坑稍填些熔化金屬,使弧坑成斜坡狀,為后半圈焊縫收尾創(chuàng)造條件。焊接后半圈之前,應(yīng)把前半圈起頭部位焊縫的焊渣敲掉10-15 mm,焊縫收尾時(shí)注意填滿弧坑。用堿性焊條焊接蓋面層時(shí),始終用短弧預(yù)熱、焊接,引弧方法采用劃擦法。3.焊條角度由于根部打底層焊縫已焊完,蓋面層焊縫與根部是否焊透無關(guān),主要技術(shù)問題是蓋面層焊縫應(yīng)成形良好,余高應(yīng)符合技術(shù)規(guī)定,焊縫與母材圓滑過渡,無咬邊。為此,焊條與管子焊接方向切線的夾角應(yīng)比打底層焊接稍大5°左右,如圖3-6-6所示。
1)仰焊位置,即時(shí)鐘6-7點(diǎn)位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為85°-90°。
2)仰位爬坡焊位置,即時(shí)鐘7-8點(diǎn)位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為105°-110°。
3)立焊位置,即時(shí)鐘9點(diǎn)鐘位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為95°。
4)立位爬坡焊位置,即時(shí)鐘10-11點(diǎn)位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為90°-95°。5)平焊位置,即12點(diǎn)鐘位置,焊條與焊接方向管切線的夾角為75°-80°。
4 步驟及注意事項(xiàng)
1)熟悉圖樣、清理坡口表面和修銼鈍邊。
2)按裝配要求組裝試件,進(jìn)行定位焊,并將試件水平固定在焊接支架距地面800-900mm的高度上待焊。
3)從管子仰焊位處引弧起焊,按逆時(shí)針先焊右半圈,采用斷弧法焊至平焊位。
4)清理焊渣并修磨仰、平焊位接頭,成緩坡狀。
5)變換焊接位置,焊接左半圈,在仰焊位緩坡狀處起頭或用電弧切割成緩坡狀再起 頭,用與右半圈同樣的操作方法完成打底層的焊接
6)清理焊渣及飛濺物,焊接蓋面層,仍采用兩半圈焊法,施焊時(shí)均采用月牙形或橫向鋸齒形運(yùn)條法焊接,注意收弧時(shí)填滿弧坑。
7)焊接后,清理管件內(nèi)、外焊縫的焊渣和飛濺物,檢查正、反兩面焊縫。
來源:阿斯米