浅析钨极氩弧焊产生夹渣的原因及措施

贾东

[摘 要]在工程建设中，焊接质量是非常重要的一项工作，焊接质量决定着工程质量。在重大的工程中，手工钨极氩弧焊打底焊及全氩弧焊是不可缺少的。本文重点阐述手工钨极氩弧焊夹渣缺陷的原因及防止方法。在建设施工中，手工钨极氩弧焊中的横向缺陷危害极大，在很大程度上是由于手工氩弧焊中存在夹渣造成的，其缺陷的危害不容忽视。

[关键词]手工氩弧焊；多层多道焊；缺陷；夹渣；裂纹

中图分类号：G946 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0097-01

一、引言

随着工程质量及材料质量的不断提高，焊接工艺质量的要求也不断提高，手工钨极氩弧焊应用也得到了普及，有一些小口径壁厚（壁厚>6mm）的管道也开始采用全氩弧焊。小口径焊口无损检测方法射线检验所占比例越来越大，在对检测结果进行评判的过程中总是会发现一些射线底片上的存在着横向条状的缺陷，经现场实验发现大多数为夹渣，但是从影像学来讲非常的像“裂纹”缺陷，极容易产生误判。

二、现存情况

在工程中，焊口焊接完成后进行检测，焊接接头处有横向条状的缺陷，缺陷的末端有尖头，尖头上翘，从影像学的角度上评判该缺陷为“裂纹”。由于“裂纹”的危害性极大，故对于这种情况进行了割口处理。

同时通过射线检验时，同样发现类似的情况，缺陷的影像位置均和上述焊口产生的一样。底片上的影像呈现以下的特征：黑条、形状不规则、黑度变化无规律、轮廓不圆滑、有的带棱角，进过对比分析后不像裂纹的影像，而像“夹渣”的影像。

这些缺陷出现的部位大多数在焊缝的平焊或者斜平焊位置，在射线底片上呈现在12点的位置，这个部位是焊缝的接头部位，其它部位类似缺陷时也是出现在焊缝的街头位置。而且采用多层多道全氩弧焊工艺的焊缝出现类似缺陷的比率要高于没有采用多层多道全氩弧焊工艺的焊缝。

三、现场试验

我们对于存在缺陷的10只焊口进行了挖补，当角磨机将焊缝打磨至缺陷的深度的时候发现实际缺陷并不是裂纹，而是夹杂在焊缝中的颜色成淡黄色或者淡蓝色的难溶氧化物，而且质地坚硬。为了减少误判切实保障检测的结果。针对上述的情况，经过金属实验室的专业技术人员与焊接质检人员对以上情况进行研究和分析，决定对存在缺陷的焊口做断口试验。进行破坏性断面检验的焊口共有5个，焊缝断面均不存在裂纹的缺陷，而是淡黄色或者淡蓝色的氧化物，也就是我们提到的焊缝夹渣，由于这类夹渣细小，也可以称为层间未熔。

我们团队共跟踪了20余道焊口的全氩弧焊接的整个焊接过程，发现在焊接过程中焊缝表面会产生灰黑色的氧化膜，而且不容易敲掉，在焊缝的每一层的接头处都有，焊接过程中由于电弧推力以及氩弧气流的存在使得这些氧化物在高温下不能凝固，在熄弧时随着温度的下降而凝固。另外在采用全氩弧焊接的焊缝，在刚刚焊接完毕没有进行表面处理的情况下，焊缝表面同样存在这样的氧化物，采用钢丝刷无法打磨干净。

四、结果分析

理论上的裂纹的影像应该是：轮廓分明的黑线或者黑丝，线有微小的锯齿，有分叉，粗细和黑度有时有变化，有些裂纹的影像呈较粗的黑线与较细的黑丝相互缠绕状，线的端部尖细，端头前方有时有丝状阴影延伸；如果是接头弧坑裂纹应该出现星状样。虽然现场的底片与裂纹不叫的接近，但是经现场进行的试验结果表明焊缝内部的缺陷为夹渣。

对试验结果进行了综合的分析得出结论，此种缺陷的产生原因主要是焊丝的打磨不干净，操作人员的施焊手法，焊接过程中层间清理不彻底这几个方面。对于出现这种缺陷焊口的材质进行分析后发现，焊口母材均为高合金耐热钢，焊缝熔敷金属粘度大、高温流动性差、熔池温度较高时合金元素烧损严重，形成难熔氧化物，也就是形成层间未熔合的一个原因。

五、工艺改进

针对以上的分析结果，我们对焊接工艺措施进行改进，针对以下几点对焊接过程进行控制：在焊工培训过程中，针对手工钨极氩弧焊多层多道焊，增加这方面的训练；在焊接培训中，针对合金钢进行专项培训；钨极氩弧焊焊接时对环境、位置的要求是很严格的，如在室外进行焊接，必须的防雨、雾、风，如果风速过大会造成缺陷，所以在室外焊接时要设置挡风屏或者采用移动板房。焊丝的选用应根据母材的化学成分、机械性能来综合考虑，如果铁锈、油污不处理干净也会造成夹渣等缺陷，所以焊前将焊丝进行彻底打磨，焊接前焊丝必须采用砂布进行打磨，保证焊丝表面的镀层彻底打磨掉；工件的坡口内、外壁20mm打磨干净直至露出金属光泽；控制焊层的厚度不要太厚，将接头处修磨至过度圆滑，清除表面和接头处的氧化膜；控制焊接电流、焊接电压处于工艺的允许范围内，尽量使用较小的焊接参数，降低焊接线能量；氩气的纯度必须达到99.99%，钨极要使用铈钨极。严格进行焊接过程的清理及焊后清理。

在对焊接工艺进行以上的改进后，对于采用氩弧焊接工艺的焊口进行了跟踪，结果比較明显，出现类似缺陷的焊口所占比例大幅度减少，有原来占到缺陷总数的20%下降到2%。正是有了以上的研究结果，在出现类似的缺陷时按夹渣对待进行处理，而不需要进行割口处理。进行局部的挖补，即减少了返修工作量有节省了焊接材料。

六、结论

由于实芯氩弧焊的焊丝没有药皮，平常只用于大口径焊口打底焊和厚度较小的小口径焊口的全氩弧焊接，所以常规情况下不会出现“夹渣”。在对射线检验底片中出现的文中所述的缺陷时进行评判时，评判人员多数倾向于“裂纹”，从而造成不必要的麻烦。根据我们进行的试验情况，对中小口径采用全氩弧焊接工艺的情况，对检验底片条状缺陷评判时，应考虑到“夹渣”的存在，并且根据母材的规格、材质以及焊接位置，结合“夹渣”和“裂纹”不同影像的特点和现场实际挖补情况进行区分定性。