140kN游梁抽油机平衡臂埋弧焊焊接缺陷产生原因及防止措施

■ 张小军，任玉芳，王英，张百鹤

1. 概述

140kN游梁式抽油机平衡臂为箱型结构梁（见图1），焊接制作占据了整个抽油机工作量的三分之一。为了提高焊接质量及生产效率，箱型梁的外侧焊缝选用了效率更高，焊接质量更有保障的埋弧焊进行焊接（见图2）。埋弧焊虽然是一种熔深较大、效率较高的焊接方法，但在实际焊接过程中，还是出现了常见的焊接缺陷，如焊缝成形不良、咬边、气孔、裂纹及夹渣等，有缺陷焊缝外观与正常焊缝外观对比如图3、图4所示。

2. 焊接缺陷产生原因

（1）裂纹 现场焊接产生裂纹的主要原因：①焊丝和焊剂匹配不当。我厂抽油机箱型梁材质采用Q345B，按照原材料的物理特性，应采用焊剂F5014，焊丝H08MnA，而在实际生产过程中采用了上一工程焊接剩余焊剂F6031，因此出现了与焊丝严重不匹配的问题。②焊后冷却方法不当，熔池金属急剧冷却，热影响区硬化，产生了裂纹。③焊道形状不当，焊道高度比焊道宽度大好多，梨形焊道的收缩产生了裂纹。箱型梁的L形角接头，根据立板厚度及操作条件采用半V形坡口，但在制作坡口的过程中高度和宽度不成比例，因高度比宽度大而造成比例失常。

图1 现场整装140kN抽油机

图2 埋弧焊接设备

（2）气孔 焊接时产生的主要是内部气孔，原因包括：①接头表面有油污。箱型梁焊接时要进行刨边，而生产现场使用的刨边机年久失修，有漏油现象；焊接时钢板表面油污没有清理干净。②焊剂受潮。焊剂有受潮现象，在烘箱内烘干时间过短，没有彻底烘干。③焊接时电弧电压过高。在焊接工艺评定时，对电弧电压评定缺乏合理性。

（3）夹渣 埋弧焊机头角度出现问题，焊丝对中位置不准确，从而使多层焊焊道形成不好，表面不平整，有较小角度的夹角。

（4）咬边 埋弧焊出现咬边的现象在生产实际中不常见，但出现这种现象，经过分析，主要原因是：①焊接速度过快。②操作人员对焊接工艺纪律没有严格执行，对焊接设备各项性能没有掌握，操作不当。

（5）焊瘤 焊瘤主要是焊接速度过慢造成的。

（6）余高过大 焊接电流过大，电弧电压过低是出现余高过大的主要原因。另外，箱型梁在焊接时没有放置到水平位置，有倾斜现象。

（7）表面有压坑 表面压坑，直接影响焊缝外观质量。经过分析有以下原因：①坡口处有油污。②焊剂受潮没有足够烘干，仍有水分。

（8）焊缝不直，有扭曲现象 出现焊缝不直现象主要原因是：①焊丝导电嘴孔磨损严重，焊丝在送丝过程中有晃动及左右摇摆现象。②焊接臂伸长过大，在焊接区域有拖拉现象。

3. 防止措施

针对以上焊缝金属内部缺陷和表面缺陷产生的原因进行分析，并结合我厂抽油机箱型梁生产实际情况及制定措施的可行性及经济性，采取了如下防止措施。

（1）防止裂纹措施 ①对于箱型梁Q345B材质采用焊剂F5014与焊丝H08MnA。②根据生产实际情况，尽量避开冬季低温气候条件下焊接，避免急冷裂纹的出现。③对操作条件允许的采取半V形坡口应在正常比例范围内，焊道宽度和深度比例不可失常。④降低焊接电流，增大电弧电压。

（2）防止气孔措施 ①加强焊前清理，对刨边后钢板上残留的油污彻底清除干净。②焊剂烘干时间由原来的1h延长到1.5h，直到彻底烘干为止，用干湿度计进行检测。

图3 有缺陷焊缝外观

图4 正常焊缝外观

埋弧焊焊接参数

（3）防止夹渣措施 ①设计制作箱型梁专用焊接平台，将工件放置到水平位置。②对多层焊加强层间焊渣的清理工作。③同时调整焊丝对中位置，修订后的焊接参数如附表所示。

（4）防止咬边措施 ①修订焊接参数。②加强操作人员培训，加大焊接工艺纪律的执行力度。

（5）防止焊瘤措施 加快焊接速度，降低焊接电流，提高电弧电压。

（6）防止余高过大措施 增加焊接间隙，将被焊件置于水平位置，使其焊缝平滑过渡。

（7）防止表面压坑措施 ①加强坡口面的清理，使其油污彻底清除干净。②焊接前将焊剂进行150～300℃烘干1.5h，使焊剂水分完全消失。

（8）防止焊缝不直现象的措施 ①更换新的导电嘴，避免焊丝晃动及摇摆现象的发生。②减小的焊丝干伸长度，使焊接臂伸长到相应的焊接高度。

4. 结语

通过对焊接缺陷产生原因进行分析，并有针对性的采取了一系列的防止措施，使焊接缺陷得到了有效控制，减少了因产生焊接缺陷而造成的焊缝返修及补焊的工作量。提高了焊缝质量和焊接生产率，为后续埋弧焊焊接质量问题的解决积累了丰富的经验。同时也提高了我厂抽油机产品质量，为新产品的开发制作奠定了基础。