氩弧焊焊接产生缺陷原因分析以及对策

氩弧焊焊接产生缺陷原因分析以及对策

李洋

中国石油天然气管道第二工程有限公司

摘要：为了解决氩弧焊焊接出现的缺陷问题以提升焊接质量，本文结合实际，对氩弧焊焊接缺陷原因与质量控制措施进行解析。首先阐述了氩弧焊焊接缺陷的检测要点，并对形成原因进行分析，而后对氩弧焊焊接控制措施进行详细探究。希望通过分析以后，可给该领域的工作人员提供一些参考。

关键词：氩弧焊焊接；缺陷原因；控制对策

引言

氩弧焊焊接工序较为复杂，并且对焊接质量要求相对较高。在具体焊接过程往往会受到材料、工艺以及环境等因素的影响导致工程质量下降。因此对氩弧焊焊接缺陷原因进行分析，掌握相关的影响因素而后采取科学的控制措施改善当前现状，这样才能切实提升焊接效果。

1氩弧焊焊接缺陷的检测及成因分析

1.1 焊接裂纹

焊接裂纹主要是在焊接工作结束后，焊接部位在压力作用之下，基材金属原子间结合键断裂而出现界面，所以在界面焊接后容易引发裂纹的问题。目前焊接裂纹包含热裂纹、冷裂纹的形式，冷裂纹是在冷却到温度达到焊接金属固相温度以下，以角焊缝、开坡口焊缝焊道部位。热裂纹为焊接金属固相温度以上时，在焊接材料的凝固阶段而出现的质量问题，而氩弧焊中热裂纹的发生率较高。分析热裂纹形成原因发现，受到焊材合金化学成分的影响，由于合金内的各种物质熔点的差异，所以焊接后结晶界面的合金元素出现偏析的问题，焊接金属原子间会应力会不断的增大，造成断裂的发生，出现新的界面，就此形成裂纹。比如在铝合金材料的焊接中，氩弧焊后，冷裂纹的发生率较低，热裂纹则是比较普遍发生的。铝合金材料的主要特点是膨胀率达、收缩应力高，焊接环节所产生的熔化尺寸较大，焊缝部位容易诱发热裂纹的问题。此外，热裂纹的形成还会受到焊接速度、焊前清理、焊前准备、焊缝深度与宽度比例、焊接材料、焊缝形式、电流大小等方面的影响。小裂纹一般出现在临界尺寸之下，通常不会造成焊接后出现的断裂问题，但是裂纹的发生容易导致性能下降，从而引发性能的不合格。在裂纹不能有效处理之下，不断的扩大，到达临界界面后，容易造成断裂问题。分析焊接结构的差异，所选择的检测方法也是不同的，一般在内部裂纹应用超声波、射线方式，而表面裂纹则应用染色渗透法。此外，金相法也是比较普遍的焊接材料裂纹检测方法，速度比较快，特别是针对于焊接接头局部位置上，因为压力作用而导致的结合键断裂，从而形成新界面，所以会造成结构发生缝隙的质量问题。

1.2 焊口裂纹

在氩弧焊焊接工作结束后，电弧停止使得焊口温度发生很快的变化，熔池凝固环节会诱发裂纹的问题。焊口裂纹通常是从中间到周边延伸，应力集中部位的末端会更加严重。虽然和焊接裂纹对比，焊口裂纹一般不会过于明显，但是却不容易发现，严重时会导致病害问题。

1.3 焊合不良

焊接不良一般是在氩弧焊的环节，焊接金属溶液连续性在凝固时受到直接影响而发生结构损坏，造成焊接时的焊材与基材连接效果不合格。焊接工作开展前，金属表面有氧化膜的存在，如果不能清理掉，会造成焊合不良的问题。因为氧化膜没有清理掉，在氩弧焊时容易造成电弧不能准确的进行焊材金属加热处理，所以接头部位容易导致熔合性不足，焊接结构性能受到影响。目前焊合不良多数都是应用超声波方式检测，而断口试样观察也能确定焊合不良的缺陷，以消除且存在的问题。

1.4 未焊透

氩弧焊的环节，因为人员操作不当，接头部位的并未完全熔化，从而导致未焊透的情况发生。造成该问题的形成原因重要有如下几点：焊接速度快、焊接电流小、坡口角度不合格、深度过大，或者焊枪保持的角度不合理。未焊透问题的发生，截面积会减小，受到的静荷载减小，从而使得应力集中问题的发生，进而导致脆性断裂的问题。对于未焊透的缺陷来说，主要是通过超声波法、射线法进行检测，以确定缺陷部位。

1.5 焊接夹杂

焊接夹杂主要是在焊接的环节，电极上存在有污染物进入到焊缝部位上，进而导致焊接缺陷问题。通常来说，焊接电极夹杂污染物也会有很大不同。钨极夹杂物，这是在焊接时出现过热或者焊材、填充环节受到金属溶液污染，给焊接质量造成不利的影响；黑色金属物夹杂，焊材、熔池、触管等主要是铜类材料，氩弧焊时，因为温度较高，一般都会夹杂有其他物质，焊接接口会出现脆性连接。焊接环节如果出现夹杂的情况，焊接人员应及时停止作业，将污染物清理掉，将缺陷物质清理掉，再次进行焊接。一般来说，夹杂缺陷通过射线方式检测极为重要，清晰度高、速度快。

1.6 气孔

氩弧焊时，气孔的问题也比较常见，是影响焊接效果的重要因素。氩弧焊的整个过程中，需要连续性充入氩气，焊接时、凝固时都会有较多的气体存在，焊接时气体会留在熔池内。随着焊接金属不断的凝固，会出现空穴的情况，最终出现气孔问题。气孔的发生，目前主要是如下两种：第一种是因为熔池内金属温度发生变化，溶解不足而引发的气体，包含氮气、氢气、氩气；第二种是高温环境之下金属出现的冶金反应而出现的气体，比如水蒸气、一氧化碳等。造成气体形成的原因主要是如下几点：焊前并未对焊材、基材等进行预热处理；基材存在比较严重的锈蚀问题，造成局部出现受热不均匀的情况；电流较大或者电极较长，出现较大的温度变化；焊接速度较快，焊接性能比较差等。从实际情况分析，焊接内气孔体积小，存在分散分布的情况。但是很多气孔的出现，对焊接性能造成较大的影响。气孔问题的检测方式较多，比如目测法、超声波法、射线法等，以确定气孔缺陷。

2 氩弧焊焊接缺陷的有效防止策略

2.1 严格执行焊接工艺评定

焊接工作开始前，应进行工艺评定：对焊材、基材进行成分分析，落实化学检测工作，确保各项材料的性能达到标准要求；遵循焊接工艺方案要求，氩气纯度达到要求；焊前应进行焊材清理，确保接头部位没有任何污染物，才能继续焊接施工；焊接前应防止钨极与熔池的接触，并落实钨极清理工作。

2.2 选择合理的焊接工艺

焊接工作时，必须落实焊接工艺控制，并加强应力与变形分析，消除各种不利影响。比如，通过反变形的方式来抵消焊接变形，以达到焊接标准要求。

2.3 选择合理的装配焊接顺序

在氩弧焊的焊接环节，容易形成惯性力矩，确定装配焊接顺序，达到平衡力矩的效果，抵消各个部件的焊接变形，从而防止发生焊接应力过大的情况。比如，焊接对称焊缝时，应从中心到周边进行焊接，夹具达到稳定性之下开展焊接作用，保持焊缝自由收缩，从而消除焊接应力变形问题。

2.4 选择合理的焊接方法

氩弧焊环节，应选择合适的充气方式，保证氩气供应充足，从而降低焊接成本，促进生产效率提升，也能够防止发生应力集中情况，确定合适的焊接速度，消除变形的问题，提高焊接的质量水平。

2.5 采用合理的焊接工装

在焊接工作开始前，应进行焊接部件的固定，做好焊接变形控制。框架、车型、车架等复杂结构或者关键性部件，工件做好固定处理，才能提高结构应力，达到平衡性要求，促进焊接性能的提升。

3 结语

综合以上分析，在氩弧焊焊接产生的过程产生缺陷原因有很多，不仅有材料影响而且还有工艺、环境等方面的影响。因此，在焊接施工时需要了解焊接缺陷的基本原因，而后通过优化材料、优化工艺做好施工过程的质量控制，这样才能切实的提升焊接效果。

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