焊接中容易忽略的要素

孙永莹，王磊，陈金钰，陈强，张树强

(海洋石油工程股份有限公司天津建造公司，天津 300452)

0 引言

在我国社会和工业化不断发展中，各型设备的制造以及基础建设工程都离不开金属构件和材料的焊接。焊接点质量状态直接关系到设备、工程质量的高低，甚至关系到人民的生命安全。由于施工的独特性，多数焊接工程仍然采用人工操作的方式，焊接质量在一定程度上取决于施工者的技术和技能，以及当时的身体和精神状态。良好的焊接质量可以保证整个设备和工程结构的安全。但如果由于施工者个人因素在焊接中出现问题，轻则：可能会漏水，漏气，使得局部变形。重则，焊缝全部撕裂无法承受整体应力，产生连锁反应，导致整个结构部件失效，严重时甚至导致重大事故。因此焊接的重要性不可言喻。因此，认真分析在焊接中容易忽略的要素，提高焊接技能，是确保焊接质量的关键。

1 焊接要素与焊接质量的关系

焊工在焊接时，有不同的焊接习惯，与不同的对焊接的认识。导致焊出来的焊缝有很大的区别，有的焊工焊接完成后，焊缝成型外观非常糟糕，各种缺陷尽有，焊接飞溅，焊后咬边，表面焊瘤，焊接未熔，焊缝夹渣，甚至出现焊接裂纹，有时会出现几种缺陷同时存在。严重影响了焊缝受力的能力。检验中这些都是可以通过外观检验看到，或用无损探伤的方法发现。但有的时候这两种方法却发现不了。比如有的焊工焊接完成后，焊缝表面很规则，无任何缺陷，无损探伤也显示焊缝内部没有问题，但受力时依然达不到预计的要求，补充的理化试验也达不到实际要求。这是为何？其实就是焊工在焊接中，自身对焊接要素，焊接参数认识的不同所造成的。因为焊工在焊接时，并没有按照焊接工艺和焊接工程师推荐的参数要求进行焊接。而是凭着以往的经验采用一种表面上感觉省时省力的方法，大电流，大电压，加快焊接速度，焊接摆宽过大等方法来进行现场实际焊接。焊接过程中虽然可以用其参数配合着以往经验的焊接手法，虽然也能够焊出没有缺陷的焊缝。但是焊接过程中产生了较高的热输入，使得焊缝内部晶体在结晶过程中向着不理想的方向而变化，产生了不利于受力的形态，晶体粗、大。结构件变脆，焊缝的韧性变差了，当遇到动载荷，或周期循环载荷的时候，就不能达到预期的要求了。

2 焊接中焊接要素的分类

从上所属，焊工在实际焊接过程中正确的焊接习惯，与正确的焊接认识对于焊接异常重要，下面就从焊接相关的要素中，逐步分析说明。

2.1 焊接焊前结构件预加热

焊接在施焊前，对焊接母材的加热非常重要，尤其对于比较冷的地方，或者冬天施工时。或者对于高强钢，如628 MPa强度以上的结构进行焊接时更需要注意。由于焊接的目的是连接结构与结构的过程。母材与母材之间通过焊缝融敷金属，融化，结晶，凝固而形成。在此过程，焊缝中如果晶体的结晶速度过快，就会产生晶体体积较大的情况，因此凝固速度过快，冷凝成型后会极大的影响焊缝的机械性能，冷却越快，影响越大。从而导致焊缝韧性差，结构脆，再正式投入使用中，非常容易受到应力的影响从而产生冷裂纹。因此在焊接中，焊工一定要重视起来预加热的重要性，不但在焊接区域，而且附近的母材也需要加热，来保证有足够宽与足够厚的结构上的温度，不能低于焊接工艺的要求，来缓解降低冷却速度。

2.2 焊接时使用焊材的选择，及保护气体的选择

焊接时焊接位置的不同，对选择不同的焊接材料，异常重要，比如说，间隙过大或过小时，选择不同的焊接方法就有不同的效果，如间隙小时，选择焊丝或者选择直径较小的焊条焊接时，会起到更好的焊接效果，高强钢结构焊接时，低氢焊条，低氢焊丝便是其最优的首选，强过其他的焊材，更能达到预先的要求。而且经常会在实际生产中，用其他焊材来代替，遇到这种情况，尽量要用强度高于母材的焊材，以高代低，而尽量避免出现以低代高这种情况的发生。另外在焊接中，也一定要注意熔池的保护需要所用的保护气体，保护气体的选择非常重要，有不同的气体，同时也有不同的配比，一点也马虎不得。保护气体中如二氧化碳，氮气，混合气体等，不同焊材所配合的不同气体一定不能搞错，不然就会对焊接产生不利的影响，从而影响到结构件的受力性能。

2.3 焊接时焊缝层与层之间温度的控制

焊接过程中，其实就是熔池的一个变化过程，从融敷金属的融化，金属内容逐渐的结晶，焊道最后的冷却。所以对其过程温度的要求，其实是非常严格的。如果不能控制好层间的温度，其焊缝金属内金象的变化就会偏向于马氏体，大家都知道，从焊接的金象角度，如果焊缝从正常形态偏向于马氏体后，会使其性能降低，增加强度，增加硬度，但焊缝的韧性会随着强度，硬度的增加而降低。韧性差会导致焊缝在受力时，更容易产生焊后裂纹，极大的危害结构接头的性能，得不到应有的机械属性的要求。

2.4 焊接过程中焊接参数，如电流，电压的选择与运用

焊接中焊工往往根据自己的习惯与喜好，选择自己认为合适的电流与电压，配合自己的焊接手法进行焊接，殊不知不按照工艺和焊接工程师推荐的参数焊接，会产生不可控的情况。因为焊接工程师在给出推荐参数时，是做过机械实验的。其拉伸的强度，弯曲的强度，冲击的强度是满足焊接结构受力需要的，如果随心所欲的调整参数，过大的话，即使外观，无损没有问题。在受力时也会达不到预期的要求。

因为焊接时过大的电流，电压，第一会增加焊接的难度，上下两层焊缝，熔合时，如果参数不合适的话，极容易产生焊接缺陷，如焊接未融合，焊接过程中的夹渣，冷凝过程中气孔，产生的后果很大程度都是大参数造成的。第二焊接中过大的电流，电压，会使得被焊接件更容易磁化，产生较大的磁场，同样也会影响到焊接的融合，更容易产生焊接缺陷。第三，焊接中运用过大参数的焊接，会使得焊缝盖面时形成严重影响焊缝表面的成型，如焊接所产生的焊瘤，焊缝与母材融合线位置而产生的咬边，都是大参数焊接所带来的危害。结构件在受力时，不同的缺陷对结构的受力影响是不同的，缺陷分为线性缺陷和面型缺陷。按照危害程度以此类推线性要大于面型。可以分为裂纹，未熔，咬边，气孔，焊瘤等。因此大参数焊接后，所产生的焊接缺陷及表面缺陷，会极大的危害焊缝所能承受的能力，降低的其安全系数。

2.5 焊接的摆动宽度，及焊接速度的应用与控制

焊工在焊接过程中，为了达到快速的完成焊缝，经常会运用大摆宽的焊接手法，来进行焊接填充，偶尔也会运用到焊缝盖面。这样虽然从表明上提高的焊接速度，但从根源上破坏了焊缝内部，和成型时焊缝的整体性能。一般来说焊条手把焊控制在2～3倍焊条直径，焊丝控制在17～18 mm，单道埋弧焊控制在25 mm，如果较大的超过规定宽度，会使得焊缝成型后，强度硬度增加，因为强度硬度与韧性成反比，所以导致焊缝承受结构传递的应力时，不能更好的承受，容易产生裂纹等较严重的缺陷，同时焊接时，如果只考虑快速完成的话，不计后果的加快焊接速度，同样会给焊缝带来不能达到预计的焊接效果。比如焊丝气体保护焊，焊接速度过快，如超过了工艺的要求建议范围，焊接的同时，电流也会随之不断的增加，带来的后果，就是热出入的增加，如此大的热输入会严重影响成型后焊缝的机械性能，导致不能达到设计的要求，以后再实际受力中，很有可能会出现不可预见得后果。

2.6 焊层间不同焊接方法的配合与搭配

结构接头形式多样，如对接接头、角接接头、搭接接头、T型接头、端接接头；坡口形式也比较多样，如：V型坡口、J型坡口、X型坡口。单面焊接，双面焊接等，经常可以遇到此类情况，比如遇到单面焊双面成型的这种焊缝，因为无法进行背面清根，实际上经常使用焊条手把焊进行焊接，如这种自保类方法焊接。同时考虑到焊接成本，焊接速度，工期的要求，可以使用焊丝气体保护焊，进行填充，或埋弧焊进行填充，不但可以有效的保证根部熔透，还可以保证焊接速度。不建议使用焊丝气体保护焊焊接进行打底，因为焊丝气体保护焊过于依赖额外提供的保护气体，在实际焊接中，焊缝根部的背面熔池得不到有效保护气体的保护，容易混入空气等，因此容易产生更多的焊接缺陷。另外现场的焊前组装情况有不同的差异。例如由于根部间隙的不同，根部顿边的不同，所以选择不同的焊接方法，也有很多的差别。因此在选择上一定要根据实际情况的不同，而选择更适合的焊接方法，不同焊接方法的有效而合理的搭配，更能起到理想的效果。

3 结语

目前所涉及的焊接方法众多，焊接要求也不尽相同，我们如果想到达到理想的焊接效果，一定不能忽略焊接要素的重要性，因为在实际焊接中，每一项焊接要素哪怕是细微的变形与改变，都会对最终的焊缝性能产生重要的影响。所以在焊接过程中，一定要对其重视起来，只有做到每一步都严格要求，才能达到预期的效果，只有如此，才能更好的满足结构的需要。