电厂焊接工艺的缺陷产生原因及应对方法

电厂焊接工艺的缺陷产生原因及应对方法

史小猛,翟计申,宋子跃

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司  山东济南  250102

摘要：电厂焊接工艺的质量对于电厂工程质量起着关键性的作用。为了保证电厂的施工质量，要对电厂焊接施工的工艺进行严格的控制。在相关电厂焊接工程的检验中，要对焊接的质量格外注意，发现焊接工艺中的原因，采用相应的应对方法，控制焊接工艺中的缺陷问题，最终保证电厂相关工程的稳定、安全、经济运行。

关键词：电厂；焊接工艺；焊接缺陷

为了进一步确保电厂正常运行，在电厂的金属焊接中，要对存在的各种缺陷进行规避，在管理上要严格进行焊接材料的保存，对于实际的焊接人员来说，要进一步提高其工作的专业性，对焊接部位，进行定期的检查，发现问题，及时进行补救，由此，才能确保焊接工作的正常性进行。

1焊接参数优化概述

由于焊接工艺的差异，随着新材料的发展，随着焊接参数的优化，通过科学数据可以优化焊接参数，影响各种因素。在应用过程中，并结合相应的模型，可以对焊点的质量进行数字评价，引入耦合强的非线性物理过程，引入数字仿真方法，整合大数据库资源，建立有限元模型在焊接模型中变得越来越重要。

2电厂焊接工艺的缺陷及原因

2.1裂纹

焊缝凝固时，以树枝状结晶方式进行，枝晶轴上元素的熔点较高，杂质元素较少，相反，枝晶间低熔点元素富集，杂质元素含量较高，这种凝固偏析导致焊缝中化学成分极不均匀，随着焊缝中杂质元素含量的增多，这种现象变得更加严重。杂质元素在晶界的偏聚大大降低晶界的结合力，在晶界初形成低熔点共晶化合物，加剧有害相的析出和元素偏析。这些低熔点相或共晶组织在焊缝金属的结晶过程中，被排挤到晶界处，并形成“液态薄膜”，在冷却收缩所引起的拉应力作用下，这些远比晶粒脆弱的液膜引起晶界分离形成结晶裂纹。因此，液态薄膜是产生结晶裂纹的根本原因，而拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件之一。与结晶裂纹形成机理不同的是，液化裂纹是固态的母材在热循环的峰值温度下，由于晶间层重新熔化而形成。

2.2气孔

气孔会造成应力集中，成为焊缝断裂的裂纹源。气孔按形成机理可以分为冶金气孔和工艺气孔两大类。冶金气孔主要有氢气孔和氮气孔，工艺气孔则大多不规则，且大多分布在焊缝中心区。气孔的形成因素很多，主要和焊前母材的表面处理情况和焊接工艺有关。焊前待焊表面的氧化膜和油垢是形成气孔的主要根源。有人认为气孔的形成与气体的演变密切相关，尤其是氢。也有学者认为气孔是由于激光深熔焊中匙孔的波动导致其衰竭和收缩引起的。对于工艺气孔，其主要是由于不合理的焊接工艺参数造成的，如：焊接速度和冷却速度太快，夹杂在焊缝中的气体没有足够的时间逸出表面，而凝固过程已完成，留在焊缝中的气体就会形成气孔。

2.3焊缝中低熔点相

焊缝中低熔点相是焊缝中的主要缺陷之一，其存在会严重影响焊缝的强度，显著降低焊缝金属的冲击韧性和疲劳强度。低熔点相的形成与焊缝中的夹杂物密切相关，夹杂物的形成既有母材自身的缺陷，也有焊接过程中金属与非金属元素发生化学反应而产生的各种夹杂物，如FeS，MnS等硫化物。低熔点相含有较多的杂质元素，多分布在晶界处，这是由于在焊缝的凝固过程中，高熔点的元素优先凝固，形成枝晶轴，低熔点元素被排挤到枝晶间，随着温度的进一步降低，形成固态的低熔点相或共晶相。少量的低熔点相在枝晶间会形成液化薄膜，在拉应力作用下，成为裂纹扩展的源头。所以要控制好焊缝中低熔点相的数量，因为在一定程度上，增加低熔点相的数量对裂纹有“愈合作用”。

3电厂焊接工艺的缺陷应对措施

3.1裂纹应对措施

减少裂纹可从冶金方面和焊接工艺两个方面采取措施。冶金方面，一是要控制焊缝中有害杂质的含量，将被焊金属和焊丝中S，P的质量分数限制在0．04％以内；二是要合理调整焊缝化学成分，控制低熔点相和共晶组织数量；三是加入合金元素，细化晶粒，提高其抗裂性。焊接工艺方面，可焊前对待焊材料进行预热，焊后通过固溶和时效处理消除裂纹。

3.2气孔应对措施

根据气孔的产生原因，可从以下方面入手：一是焊前采用机械方法或化学方法对待焊试样进行去除氧化膜和清洗油污，处理完毕后放入烤箱，保温一段时间进行去氢处理；二是合理增加保护气体，形成充分的脱氧条件，抑制反应性气体的产生；三是选择合理的焊接工艺参数，减少气孔的产生。

3.3焊缝中低熔点相应对措施

减少低熔点相最直接的措施就是减少待焊金属和焊丝中的夹杂物，提高焊接质量。焊前将待焊表面的氧化物薄膜和油污去除干净，以减少焊缝中的夹杂物。选用的焊材应充分脱氧、脱硫，并选择合理的焊接工艺参数及加强熔池保护，防止空气侵入。

3.4其它建议

电厂焊接过程中出现的焊接缺陷主要是气孔、裂纹、低熔点相等。选择合理的焊接工艺参数控制电厂焊接缺陷，且焊前需采用物理或化学的方法去除焊件表面的氧化皮和油污；装配时确保待焊表面的装配精度，防止焊接过程焊件严重变形。合理的焊接工艺参数对获得较好的焊缝质量是必要的。此外，焊后及时清理残留在焊缝表面的焊渣也是必不可少的。近年来，随着我国核电、石油化工等装备制造业的快速发展，电厂的焊接技术取得了长足进步，激光焊、高效无极氩弧焊等先进焊接方法广泛应用于电厂焊接，使得电厂焊接技术的总体水平已接近和达到世界先进水平。在实际生产中，电厂焊接缺陷产生的原因是复杂的，其中包括结构、冶金、工艺因素。为了找出一种焊接缺陷产生的真正原因，需要进行大量的试验和调查研究。

4加强电厂焊接质量管理的措施

对于焊接工艺的安全进行和质量保证，需要以下几点措施：①建立并且完善网上质量保证体系，采取科学合理的工作方法，对焊接的材质、技术、施工人员、设备维护等进行监督和管理，要及时发现施工过程中不符合规定的危险举措和不合理行为，定期定时完成检查和控制工作。②要不断确定和加强施工人员的资格认定，其确定方法是监督施工人员必须通过相关考试，并对其实践操作进行多方位多层次审核考察。对在岗工人，要定期进行专业培训，督促焊接技术员提高焊接工艺质量的高度重视，时时刻刻把质量和安全放在首位，同时注重时间分配和按项目特色行事。③所有专业人员理应不断加强各自负责的工作。比如，对施工现场的焊口外观进行严格的把关，只有等到检查符合所定标准后，才可以按照一定比例进行无损检测这一道工序。④对焊接工艺进行有效控制。施工单位在正式焊接前，必须按照规定的标准和要求进行完善的焊接工艺评定。根据焊接工艺手册，结合现场实际焊接情况，对施工班组进行书面的技术交流。各大公司和相关部门要积极排查电厂周围的环境安全隐患，确保生产环境安全，及时、定时地对各管道、阀门、截止阀、围堰、导流沟槽、应急池等多地进行监察，执法人员要严格要求相关部门对所存在的问题进行处理和完善，内部也应该加强管理，做好日常巡查工作。

5结束语

目前，在电厂的焊接质量的领域，所有步骤和工序及检察环节都是一个个复杂而又严谨的过程，不但要不断保证焊接工艺的完善性，还要及时采取举去克服一切不利因素，不断提高电厂焊接的质量。焊接的质量对于电厂建设工程质量至关重要，如果出现焊接细节问题，那么对整个工程项目的运行和正常使用以及安全方面的影响是极大的。因此，应该不断提高防患意识和责任意识以及专业水准，这样才能不断提高焊接质量。

参考文献：

[1]徐宝坪,晋嘉昱,刘桂刚,郑德旭,朱家泽.核电厂焊接信息管理系统研制及应用[J].科技创新导报,2019,16(36):151-154.

[2]王昊,宋利,袁宝子,句光宇,杨希锐,邓辉.某电厂三通焊接接头开裂原因分析[J].理化检验(物理分册),2019,55(07):501-505.

[3]刘昌河.电厂金属材料脉冲焊接工艺应用与实践[J].设备管理与维修,2019(12):162-164.