电厂焊接缺陷产生原因及措施研究

韩晶杰（哈尔滨哈投投资股份有限公司热电厂，黑龙江　哈尔滨　150036）



电厂焊接缺陷产生原因及措施研究

韩晶杰
（哈尔滨哈投投资股份有限公司热电厂，黑龙江哈尔滨150036）

摘要：在电厂中涉及焊接的部位较多，一旦焊接工艺控制不好导致焊接缺陷就可能会造成严重的质量事故，不仅给电厂造成经济上的损失，还可能造成人员伤亡，因此控制好焊接工艺，避免产生焊接缺陷是十分必要的。本文介绍了电厂焊接缺陷产生的原因，并提出了相关应对措施，为电厂焊接工作提供参考。

关键词：焊接；缺陷；电厂；措施；夹渣

0. 前言

电厂中的锅炉等压力容器与各种管道之间通常都是采用焊接的方式连接在一起，因此电厂锅炉及压力管道的安全稳定运行需要依赖金属焊接的质量，焊接是一种常见的金属连接方式，具有密封性好、整体性强等优点，相对于其他连接方式而言，焊接过程还需要做好防护措施，以免对操作人员带来伤害，而且焊接工艺的控制更为复杂，一旦焊接工艺控制不好或者工作上的疏忽就会导致焊接缺陷，常见的焊接缺陷有气孔、夹渣、咬边、未焊透、焊瘤、裂纹、弧坑等等，可能会造成严重的质量事故，不仅给电厂带来经济上的损失，还可能威胁人员的生命财产，因此控制好焊接工艺，避免产生焊接缺陷具有十分重要的现实意义。

1. 气孔

1.1气孔及其产生的原因

气孔是一种较为常见的焊接缺陷，按照气孔产生的部位，可分为内部气孔、外部气孔等，表现为在焊缝表面或内部有蜂窝状或单个孔洞。在电厂金属焊接过程中，气孔产生的原因主要是：第一，焊缝两边坡口未做清理，有锈迹没有除锈，或者在焊接之前待焊部位有水渍没有擦干，这些杂质的存在使得焊接气孔极易产生；第二，焊条潮湿，在焊接前没有进行烘干，或者焊条的焊料及焊芯不合格，存在质量问题；第三，如果采用低氢型焊条，如果焊接工艺采用不当例如电弧过长、焊接速度过快等也极易导致气孔的产生。

1.2气孔预防措施

首先，做好对焊接部位的清理清洁工作，具体来说，包括用毛刷除去焊接表面的灰尘，将生锈的表面用砂纸打磨，将油污用汽油洗净以及用抹布擦去表面水分等。其次，做好焊条的保存和使用，在采购焊条时要确保质量过关，焊条在采购入库之后做好保管封存，防止焊芯发生锈蚀，在焊条使用之前先将焊条进行烘干处理。再次，焊条使用时要控制好焊接参数，根据焊接材质的不同应当适当调节焊接速度和电弧大小。

2. 夹渣

2.1夹渣及产生的原因

焊接过程中焊条的熔渣如果存留在焊缝中就会造成在焊缝两侧金属中间出现不连续的夹层，夹渣存在的部位成为质量的薄弱环节，导致焊缝处的强度达不到设计要求，如果是管道连接还可能出现气密性不佳等。夹渣的产生主要是由于焊接坡口的角度太小，在焊接速度较快时或焊接电流较小就会造成夹渣，如果是使用碱性焊条，则电弧过长、焊条偏芯等也是导致夹渣产生的原因之一。

2.2夹渣防治措施

首先，设计好坡口的尺寸、角度，必须准确无误，使坡口内产生的熔渣容易清除。做好坡口表面的清理，为焊接打好基础。其次，在焊接过程中要根据焊接基材的薄厚来调整电流，使电流大小达到既要焊透基材又不能焊穿，焊条运动要保持匀速，速度不宜过快或过慢，在进行多层焊接时，每一层的坡口都要做好清理，做好封底焊，并在焊接过程中保证坡口处金属处于熔融状态，每一层都要焊透，防止焊缝过早冷却，以便熔渣从熔池内顺利溶出。另外，锅炉等压力容易常采用埋弧焊，埋弧焊除了要注意最好以上之外，还要保证不焊偏。

3. 咬边

3.1咬边缺陷产生的原因得

咬边是金属焊接常见缺陷，主要表现为焊缝的边缘出现凹陷现象，这主要是由于在焊接过程中电流过大且焊条运动速度过快，因此一方面焊缝金属熔融程度较高，焊接快速向着深层次发展，而另一方面焊条焊芯由于移动速度过快使其来不及填满焊缝，此外，当焊接电弧拉太长也容易出现咬边现象。

3.2咬边的预防措施

正确选择焊接电流以及正确操作是杜绝咬边的最主要措施，因此首先应当选择最佳的焊接电流，其次，在焊接时要控制好焊接的手法，例如焊条的下料角度要准确，焊条熔化速度均匀，焊接过程中的速度不宜过快，使其能够将焊缝填平。

4. 未焊透和未熔合

4.1未焊透缺陷产生的原因

未焊透是指在焊接过程中，焊缝两侧焊接基材没有完全熔透，而未熔合是指焊缝与基材之间在局部存在没有熔透的现象，无论是未焊透还是未熔合都会破坏基材之间的整体性，对焊接质量影响较大。未焊透和未熔合的原因有：（1）焊接规范选择不当，使得坡口角度过小、间隙过窄、操作电流过小、电弧过长；（2）操作方法不当，例如焊条运动速度过快、角度不当等；（3）焊条和焊缝没有做好清理，杂质的存在使得熔合不佳。尤其在焊接较厚基材时下部的基材不能完全处于熔融状态。

4.2未焊透和未熔合的应对措施

第一，选择合适的焊接规范，保证坡口角度适宜，并具有可以完全融化焊接件的电流，降低焊条运动速度，仔细观察焊缝表面和坡口底部是否熔融，并调整电流和焊条运动速度至最佳；第二，焊条运条时掌握好角度，使焊缝熔透；第三，做好坡口和焊条的清理。

5. 裂纹

焊接裂纹是一种极为常见且危害严重的质量缺陷，一旦产生裂纹，焊接处就会比构件其他部位更脆弱，当受到一定的定向力、扭矩或者振动时就会从裂纹处造成结构的破坏。裂纹是焊接缺陷中最容易产生而且危害最大的缺陷，在电厂焊接操作时一定要尽量避免，当出现裂纹时要尽快清除、修复，以免对结构整体造成不良影响。根据裂纹产生机理的不同，电厂焊接裂纹可分为热裂纹和冷裂纹两种。

5.1热裂纹

5.1.1焊接热裂纹及其产生的原因

热裂纹就是焊接操作后，焊缝处的金属从熔融的液态到固态的结晶过程产生的裂纹，这种裂纹一般在焊接操作过后很快就能发现，多发生在焊缝中心、走向为焊缝的长度方向，贯穿表面，裂纹末端呈现圆形特征，裂纹断口表面呈现氧化色。热裂纹产生的原因有：（1）在焊接过程中，由于焊缝存在低熔点杂质偏析而形成液态间层，或者在焊接热影响区间存在低熔点杂质，低熔点杂质熔化就会产生裂纹，因此也叫液化裂纹；（2）焊接规范选择不当，使得焊缝成形系数太小，焊接后产生中心线偏析从而导致裂纹产生；（3）没有做好处理，焊接过后在焊缝区域存在焊接拉应力，由于焊接后凝固过程中焊缝处抗拉强度不足，当拉应力大于其抗拉强度时就产生裂纹。

5.1.2焊接热裂纹防止措施

第一，降低焊接基材和焊条中的硫、磷等低熔点杂质；第二，控制焊接规范，提高焊缝成形系数，控制好焊接参数，可采用小电流、多层多道焊，采取措施减缓焊缝的冷却速度；第三，调整焊缝化学成分，减少低熔点共晶物，缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高焊缝的塑性，减少偏析现象；第四，严格按照焊接程序操作，减小焊接应力。

5.2冷裂纹

5.2.1冷裂纹及其产生的原因

冷裂纹是指焊接过后金属在冷却过程中或冷却后在基材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹，这种裂纹断口的表面无氧化色、无分支，有的在焊接操作过后立即出现，有的在操作后很长时间才显现出来，因此相比热裂纹更不易发现。冷裂纹产生的原因有：（1）受到焊接产生大量热的影响，使得焊接接头热影响区出现淬硬组织，导致区域内的力学性能不佳，组织脆化；（2）焊缝中存在过量扩散氢，而氢是诱发冷裂纹最常见的因素，当大量的氢分子聚集在焊缝处就会在局部产生较大的应力，从而使裂缝越来越大。冷裂纹在某些时候又被称作“延迟裂纹”，而延迟裂纹由于产生的原因又被称作“氢致裂纹”。

5.2.2冷裂纹的防止措施

（1）焊材的选择上，选用低氢型碱性焊条，以降低焊缝中扩散氢的含量，并提高焊缝塑性；（2）做好坡口的清理，避免由于水分等杂质成为氢的来源；（3）为避免焊接产生大量热导致组织淬硬，可采取焊前预热、焊后缓冷的措施，避免焊接过程中的急冷急热；（4）在焊接后采用热处理措施，降低焊接产生的应力；（5）焊接后立即对焊缝处加热到250℃并保持5分钟左右，使焊缝中的过量氢不断从焊缝逸出。

结语

综上所述，火力发电厂内压力容器和管道数量种类繁多，焊接部位也较多，只有掌握好焊接工艺，杜绝各种焊接缺陷的产生，才能确保电厂的安全生产，并使整个电厂高效运转。除以上介绍的焊接缺陷外，电厂焊接常见的缺陷还有焊瘤、弧坑一起其他尺寸和形状上的缺陷，由于篇幅所限不一一展开。实际工作中，除了预防各种焊接缺陷的产生外，电厂还需要对每个焊接部位进行探伤，以便及时发现缺陷，尽早采取措施，消除质量隐患。

参考文献

［1］杨成宇，高忠义.电厂金属焊接中常见缺陷的成因及其防止措施［J］.内蒙古科技与经济，2011（7）：133-134.

［2］孔慧霞，李立新.神头—电厂8号机高压缸喷嘴损坏原因分析［C］.全国第四届电站金属构件失效分析与寿命管理学术会议论文集，1994：664-649.

中图分类号：TG75

文献标识码：A