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发表时间:2019/4/12   来源:《防护工程》2018年第36期   作者:王龙 李根 张旭旭
[导读] 煤机产品结构件在焊接过程中,综合到图纸设计、焊接工艺参数等多种因素,会对焊接质量造成直接影响。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东青岛  266000
        摘要:煤机产品结构件在焊接过程中,综合到图纸设计、焊接工艺参数等多种因素,会对焊接质量造成直接影响。焊接质量对煤机产品使用可靠性及产品使用寿命至关重要。提高产品焊接质量,加强对焊接质量的检验控制是煤机行业必要工作。本文对焊接缺陷及主要危害,焊接检验进行了介绍与探讨。
        关键词:焊接裂纹;应力集中;质量检验;无损探伤
       
       
引言
        煤矿机械结构件最基础的加工方式为焊接。在结构件焊接生产过程中,受到图纸设计、焊接工艺参数、结构件坡口加工精度、焊接人员操作中的各种因素的影响,可能会产生各种焊接质量问题。如果忽视产品焊接质量,缺陷不仅会影响结构件美观,降低结构精度,使用的可靠性,降低结构件疲劳强度,可能造成极大的质量事故。因此,严把焊接质量关,杜绝焊接缺陷就成了煤机装备行业重要的质量控制课题。
        1、常见的焊接缺陷
        1.1焊接外部缺陷
        ①焊缝尺寸不符合要求。焊缝高度、宽度超差,焊缝超高、过宽可能造成装配干涉,零部件装配不到位。焊缝高低差过大,易引起应力集中,焊缝过凹则会因焊缝工作截面减小而降低焊缝接头处强度(如图1、图2)。
       
                
        图2焊缝高度差大
        ②焊接表面缺陷,主要为:焊接咬边、焊瘤、未焊透、表面气孔、表面裂纹等。咬边:在母材沿焊缝边缘低于母材的凹陷为咬边,较少焊接接头截面的有效工作面,可能会引起应力集中。焊瘤:在焊接过程中,过多熔化的金属流到焊缝附近工件上,形成小疙瘩状。对于焊瘤一般采取打磨处理办法,但焊缝中的焊瘤对焊缝处的承载能力影响较大,也会降低产品的疲劳强度。
        1.2焊接内部缺陷。
        ①气孔:在焊接过程中,保护气体或由于焊接反应产生的气体,在金属凝固时未逸出,而在焊缝内部或表面形成孔穴,气孔的存在降低焊缝有效工作截面,从而降低焊缝的强度与韧性,引起应力集中,焊缝致密性差,严重影响油箱、水箱等的密封性。(如图3)
       
                
        图4未熔合
        1.3焊接裂纹
        结构件在焊接过程中或焊接以后,在焊接应力和至脆因素的影响下,焊接接头区域内所出现的局部破裂叫裂纹。裂纹可能产生表面,也可能产生在内部。金属由液态凝固成固态结晶过程中产生的裂纹为热裂纹,因微观上裂纹沿金属晶界开裂,又称之为结晶裂纹。焊接完成冷却后出现的裂纹称为冷裂纹,因焊接接头处产生淬硬组织,或接头处氢分子聚集较多,致使接头处脆化,应力集中产生拉应力,因氢分子扩散需要时间,所以一般也称之为延迟裂纹或氢致裂纹。
        2、焊接缺陷问题解决策略
        2.1气孔问题解决策略
        考虑到焊接过程中气孔形成的原因比较复杂,为此在施工中,施工人员需要充分做好全方位预防措施。首先,在船体焊接之前,施工人员需要按照相关规定严格选择质量合格的焊接材料和焊接设备。在焊接材料和焊接设备选择完成之后,施工人员需要妥善保管这些材料和设备,避免焊接材料在存储过程中出现腐蚀现象。其次,施工人员需要对坡口边缘进行充分的清洁,通过清洁将破口边缘内部存在的水渍,污渍,油渍等有效清除。最后,在焊接过程中需要施工人员结合实际选择适合的焊接电流,焊接速度,在焊接操作中需要进行适当的摆动,从而避免出现焊接中断现象。
2.2变形问题解决策略
        在焊接操作中,如果变形程度超过了全体安全,允许范围,那么就会使得强度被严重削弱,承载力也会大幅度降低。为此,在焊接操作中施工人员需要加强对变形问题的控制。在具体焊接中,施工人员需要针对变形问题提前预留一部分收缩余量,在具体焊接操作中将这些收缩余量和变形程度进行中和。在焊接开始之前,施工人员需要对焊接部位进行预热处理,通过有效的预热处理,减少因为温差大导致的严重变形问题。
        2.3咬边问题解决策略
        在焊接操作中,施工人员需要严格按照施工规定选择施工工艺,并根据焊接数据要求应用适合的焊接电流方式和运条方法,提升运条平稳性,准确性。另外在焊接操作中,需要施工人员充分考虑电弧长度等因素,在焊接之前检查电弧长度,确保焊接过程安全顺利。
        2.4夹渣问题解决策略
        夹渣问题主要是指在焊接过程中一些焊接残渣遗留在焊接缝隙内。从发展实际情况来看,夹渣问题成因复杂,为此,在焊接之前,施工人员需要对破口边缘进行彻底清理,避免现杂质。在焊接施工过程中,施工人员还需要确保施工工艺的精良,使得焊接参数符合焊接标准,在具体焊接操作中,要了解碱性焊条和酸性焊条的焊接属性,结合实际施工情况调整焊接操作,从而避免夹渣问题。
        2.5裂缝问题解决策略
        避免热裂缝出现的策略是在焊接施工操作中采用小电流多层多道焊接方法进行施工,有效降低施工冷却时间。避免冷裂缝出现的策略是在施工过程中提升施工工艺,结合焊接材料类型、施工环境因素等选择是何等焊接参数和焊接操作工艺,并在施工中做好施工检查工作。
        3、焊缝质量的检验
        焊缝检验是保证焊接质量的重要手段。经检验后,如果发现焊缝存在超过允许值的缺陷,应采用适当方法将缺陷去除,再进行补焊。另外,某些重要结构不允许修补,这时则必须将存在重大缺陷的焊件作废品处理。常用的焊缝质量检验方法有外观检验、密性试验和无损探伤。
        3.1外观检验
        外观检验的工作内容是对焊缝外表进行检查,以确定焊缝外观尺寸和形状是否符合要求,是否存在咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔、表面夹渣、表面裂纹,以及根部未焊透等缺陷。
        3.2密性试验
        密性试验是检验焊缝致密性的试验方法,根据结构形状和部位的不同,可采用煤油试验、气压试验、灌水试验、冲水试验等方法。
        3.3无损探伤
        无损探伤是检验和发现焊缝内部缺陷最有效的方法,对于一些重要的结构,出厂前都要求进行无损探伤。常见的无损探伤方法有渗透探伤、磁粉探伤、超声波探伤和射线探伤。
        结束语
        综上所述,焊接时船舶修造的重要工作,焊接质量深刻影响船舶封闭性和承重能力,因此,为了能够提升焊接质量,需要相关人员加强对各类焊接问题的关注,在焊接操作中选择适合的焊接工艺和焊接操作措施,从而有效避免气泡、咬边、裂缝、变形、夹渣等问题的出现,提升焊接质量。
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