金属材料焊接缺陷防治方法研究

刘小智

（神华神东电力有限责任公司店塔电厂，陕西 神木 719300）

金属材料加工、使用的过程中，对于强度、耐磨性、刚度等的要求均较高，当前金属材料焊接技术不断完善，所以被广泛运用于不同领域中。需要注意的是，金属材料焊接工艺较多，为有效保障金属材料的焊接质量，促使焊接材料得到合理应用，需要明确金属材料常见焊接缺陷，比如：焊接没有熔合、没有焊透、裂缝、夹渣、气孔等缺陷问题，在此之后选择相应的防治对策处理问题，进而从根本上加强我国金属焊接的整体质量。

1 金属材料接合制程、硬焊接情况分析

金属材料接合需达到机械强度要求，工业方面为有效节省成本会减少接合，由于所有材料加工工件并非一体成型，所以可严格控制成本。所以，需将所有部分分开后，使用接合方法形成工件，冶金焊接主要包括：硬焊接、软焊接，和传统焊接方法比较有一定差异，软、硬焊接制程母材不会发生熔化情况，但填在接合位置填料则易出现熔化问题。与此同时，整体加热热应力对于焊接的影响不会很大，焊接接合制程准备工作时应认真清理接合位置表面，因表面状态直接关系到填料接合位置流动情况，因而需保持平整、没有氧化层的状态，从而提高接合的强度[1]。接合整体可升温到填料液相线20℃左右，完全熔化填料、润湿接合接口容易产生也仅反应，通过接合细缝毛细流的方式促使填料充满接合间隙，凝固后形成硬焊接点。硬焊接期间焊接时间、填料、母材，均会对接合强度构成不同程度的影响。此外，高温条件下调料容易和母材反应形成各种金属化合物，填料有较多组织，应及时明确金属材料焊接缺陷，然后采取相应的防治方法处理缺陷问题。

2 金属材料焊接缺陷及成因研究

2.1 焊接没有熔合及焊透缺陷情况

金属材料焊接期间比较常见没有熔合、焊透缺陷，发生上述缺陷的原因与以下因素有关，①母金属材料没有完全熔掉期间，金属材料没有完全被焊进接头根部，即为没有焊透[2]。金属焊接的过程焊接电流强度不足、溶解深度不够、焊接坡度角度过小等，均和焊接母体焊接交界位置无法保持一致有联系，同时焊接交界位置清洁不彻底，因而容易出现没有焊透缺陷问题。焊接时应用焊条直径不合理，会加大焊接裂纹的概率，同时无法控制裂纹面积，易在一定程度上对焊接的强度造成不良影响。②焊接母体没有熔化/熔化时，表面氧化膜没有彻底清除后就添加熔化金属，故而引发焊接没有熔合的现象。③焊接阶段焊接装配不能达到焊接相关标准，如：焊接装配间隙过大、坡口角度设置不合理、焊接钝边包厚渡设置不当等，均会致使焊接操作受到严重影响，尤其为焊接熔渣流入，无法保证焊接结构氧化膜的清洁度，这时则会发生焊接边缘没有熔合的状况，如此一来不能保证焊接成品承载面积、焊接成品的质量。

2.2 焊接裂纹缺陷情况

金属材料焊接裂纹，属于焊接接头比较常发生的缺陷问题，焊接期间焊接裂纹多为横纵向、弧坑、显微、焊趾等状态的裂纹，上述焊接裂纹为金属材料通过结晶状态——固化状态所转化，部分金属裂纹会在完成焊接后马上产生、部分为焊接后一段时间出现[3]。通过焊接裂纹产生机理包括冷热裂纹两种，直接关系到金属焊接的整体质量，若没有做好相应的防范工作，对于金属材料使用会构成不利的影响。冷裂纹作为焊接常见裂缝，一般在金属焊接后冷却时出现在焊接交界位置融合点，该种裂纹产生时间不确定，多见于在完成焊接冷凝后6h～8h期间发生，同时会在焊接后第一时间出现（见图1）。

图1 焊接裂纹缺陷

2.3 焊接气孔缺陷情况

金属材料易产生焊接气孔，和焊接过程氢气溶解于金属材料中有关，金属焊接表面所致氢气孔可分为内部、表面（见图2）、接头几种气孔[4]。产生上述气孔的成因：焊接未认真进行坡口清洁，导致焊接坡口位置存在一定的水分、油污，高温焊接条件下水分蒸发、油污散发，此时水分蒸发易造成焊接气孔、形成焊接夹渣，金属溶解速度缓慢、冷却速度变快，焊接气孔无法顺利排除且会形成较多气孔。

图2 焊接气孔缺陷

2.4 焊接夹渣缺陷情况

焊接夹渣主要可划分为：金属、非金属夹渣两个类型，金属焊接阶段气焊焊接边缘会产生氧割/熔渣问题，焊接的时候如果没有及时清除夹渣、熔渣，必然会在焊接接口位置遗留熔渣。究其原因，与焊接坡口角度过大/焊接电流过小、速度过快等存在联系，故此会产生焊接夹渣缺陷问题。趋于该种状态下焊接夹渣一般会呈为糊渣的状态，这和未严格控制焊接电流、焊接速度有关，从而在金属焊接边缘产生焊接夹渣[5]。

3 金属材料焊接缺陷防治方法探讨

3.1 没有熔合及焊透缺陷防治方法

遵循焊条要求确定焊接的面积、直径、坡口尺寸、角度等情况，以此避免产生没有熔合缺陷、没有焊透问题。除此之外，需要有效控制焊接电流强度、速度，应用适合的摆动焊条，密切关注焊接期间金属材料变化，施行焊接封底时重视焊接坡口融合状况，有效规避焊接边缘未熔合缺陷。

3.2 焊接裂纹缺陷防治方法

金属焊接期间降低焊接应力，认真按照焊接流程操作，并准确掌握金属材料的特性，选择适合的焊接工艺处理，均非常必要。与此同时，应该严格控制金属焊接冷却的速度，如果必要可在焊接的过程使用小电流多层焊接、多道焊接方法处理。重视焊条的选择，尽可能选用低氢型焊条，旨在降低焊缝氢气的扩散量、焊接交界边缘水分及油污，防止发生焊接期间产生化学反应。此外，需加强焊接金属材料防臭管理、防晒管理，主要目的：妥善保管金属材料、有效防范发生金属材料焊接裂纹情况。

3.3 焊接气孔缺陷防治方法

为预防焊接气孔则需合理设置焊接电流、焊接速度，如此一来能够达到焊接电流、速度的要求。同时，应该在第一时间处理焊接坡口水分、油污，并妥善保管焊条、金属焊接材料，避免发生化学反应所引发的焊接气孔现象[6]。

3.4 焊接夹渣缺陷防治方法

金属焊接阶段为避免发生焊接夹渣缺陷问题，需合理选择焊条，选择的如果为酸性焊条，焊接的过程则需要提高电流强度；焊接焊条呈碱性，建议严格控制焊接电弧的长度，防止产生电弧过长焊接夹渣状况，并获得最理想的焊接效果。同时，实际焊接的时候应认真清理坡口边缘，达到焊接边缘没有污渍、水分的效果，从而有效防范焊缝边缘氧割所致熔渣缺陷。

3.5 其他缺陷防治方法

具体焊接的过程考虑到金属材料焊接环境因素、温度因素，创设良好的焊接环境、有效设置焊接的温度，若是温度较低建议通过预热方法处理，定期对焊接环境中的材料加以检查，科学选择焊条、金属材料、焊接工艺[7，8]。此外，需确保焊接环境通风、散热的效果，以便为顺利进行金属材料焊接工作奠定坚实的基础。

4 结语

为促使金属材料得到合理的利用，应该不断完善金属材料焊接工艺，提高焊接人员技术水平，要求焊接人员遵循焊接工艺流程规范操作，如果发现焊接缺陷问题，需对焊接缺陷原因加以深入分析，然后通过针对性措施处理焊接缺陷问题，进而确保金属材料整体焊接水平，充分发挥出金属材料、焊接工艺的应用价值。