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氩弧焊接工艺对焊接质量影响研究徐磊

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：徐磊

[导读] 摘要：目前，我国的现代化建设的发展迅速，在机械构件的制造和生产工艺中，焊接技术起到了重要的作用。

        中油管道机械公司河北廊坊 065000
        摘要：目前，我国的现代化建设的发展迅速，在机械构件的制造和生产工艺中，焊接技术起到了重要的作用。虽然现在已经发展了多种焊接方法，并且水平也越来越高，但已经使用多年的氩弧焊接技术在整个机械构件的焊接领域一直占有一席之地。我国航空航天领域和海洋勘探领域等领域的发展越来越迅速。伴随着这些领域的发展，所要求的机械连接件的稳定性和可靠性也要不断的提高，这就要求焊接水平的提高，而各种材料所要求的焊接方法和方式也是不一样的。所以研究开发一种高效高质量氩弧焊接工艺也是目前一个急需要解决的问题。
        关键词：氩弧焊接工艺；焊接质量；影响研究
        引言
        随着科技的进步，技术的不断创新以及材料需求的增加，不锈钢焊接结构件的应用越来越广泛。它的结构形式已从过去单一的型钢组对模式发展到现在用钢板组焊的轻型结构。不锈钢材料的焊接主要是以氩弧焊为主，随着不锈钢材料综合力学性能的不断提高，设计部门设计的钢板在原有综合力学性能保证的情况下，厚度逐步在向中、薄轻型方向发展。在焊接不锈钢构件的过程中，由于结构的差异常常会出现焊接变形的情况。尤其是焊接轻薄型的构件，焊接变形更为严重。焊接变形不但影响构件外观形状、几何尺寸和降低装配质量，而且还会降低结构的承载能力，从而使构件质量达不到设计及使用的要求。
        1氩弧焊焊接缺陷的种类及成因分析
        1.1焊接裂纹
        在用氩弧焊进行焊接时，往往会出现焊接裂纹，严重影响相关焊接产品的质量及外观。焊接裂纹，顾名思义，就是在完成焊接工作之后，焊接的产品外表上会出现裂纹问题，具体而言，因为受到应力的作用，处于焊接位置的金属原子结合键断裂，从而产生了断面，而断面足够大之后，就会呈现出裂纹的外观。根据焊接裂纹的出现原因以及特点不同，可以将其分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂以及应力腐蚀裂纹。本文主要介绍冷裂纹及热裂纹两种最常见的裂纹形式，两种裂纹的出现原因是不同的，冷裂纹是在焊接结束之后，温度冷却过程中，焊接金属温度下降，从而出现裂纹，冷裂纹多出现在焊接热影响区之中，但部分厚大焊接件以及超高强度钢也会出现在焊缝上。热裂纹是指在焊接过程中，焊缝以及热影响区的金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的焊接裂缝，相对于冷裂纹而言，热裂纹出现的频率更高，并且造成的问题也更加严重。热裂纹出现的根本原因，是因为焊接材料内部组成的物质，分别具有不同的熔点，而在焊接过程中，温度不断升高，部分材料达到熔点，而部分材料却没有达到熔点，从而出现内部元素偏析的情况，金属之间的应力增加，因此导致结合键断裂，裂纹问题也就发生了。除了焊接材料本身的影响外，焊接前的准备工作，以及焊接设计、焊接操作等都会影响到焊接裂纹的出现。
        1.2焊接不良
        焊接不良，是在应用氩弧焊的过程中，焊缝内部的金属在凝结过程中发生破坏，从而让焊接位置上的材料与金属没有良好的结合，导致焊接质量大幅下降。出现焊接不良的问题，主要是由于金属表面存在氧化膜，在进行焊接前没有对氧化膜进行清除，从而导致焊接不良问题的发生。氧化膜的存在，会导致氩弧焊不能够直接对金属进行加热，从而影响到焊接的整体质量，导致金属熔合并不完全。对于焊接不良的问题，往往不能够通过肉眼来确定，还需要采用超声波等方法来进行探查。
        2氩弧焊接工艺对焊接质量影响优化
        2.1焊接速度对热输入和焊接质量影响优化
        在单位时间内完成的焊缝长度表示焊接速度。焊接速度可依照工件的厚度来调节，同时，要控制预热温度和焊接电流的大小，确保焊接所需的深度和宽度。在焊缝电流等外在参数恒定时，焊接速度与焊接材料厚度成反相关，即材料越厚，焊速越慢。

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过慢的焊接速度导致工作效率降低，焊缝变宽，漫溢，余高增加。过快的焊接速度会超越合理的范畴。氩气保护属于柔性保护，保护气流极度后偏，使得氩气出现弯曲的现象，进而对电弧、熔池和钨极的保护功效有所降低，最终可能会使熔池、弧柱、钨极端部等裸露于空气里，出现焊缝极度凸凹不平、变窄，同时，易于出现焊缝波形变尖、未熔合、气孔、咬边、烧穿与凹陷等缺陷。所以，为确保具有优良的保护功效，须运用对应的方法，例如把焊枪前倾相应角度或加大保护气体流量。热输入量的大小还由焊接速度决定。加快焊接速度时，热输入量就会降低，同时余高会减少，熔宽、熔深也会降低。焊接速度是判断焊接效率的重要指标。仅仅从生产效率得以提高的角度来思考，提高生产效率的根本就是加快焊接速度；但是，若要考量焊接尺寸，满足前面焊接速度的加快的同时，对焊接电压与电流的提升也是不可或缺的。在钨极氩弧焊焊接过程中，为保障焊接质量，应选用相对慢一点的焊接速度，但不可过慢，因为焊接速度过慢会使生产效率变低，产品容易出现变形、咬边和烧穿等缺点，所以，在焊接过程中速度不宜过快也不宜过慢，保持适中即可。
        2.2提高氩弧焊接工艺办法
        焊接过程中形成的焊缝的好坏影响到锅炉机组的经济运行是否安全。因此在焊接的过程中需要特别注意焊接焊缝的形成。使用好的焊接工艺和焊接方法可以使得良好焊缝的形成更加容易。我国颁发的《锅炉焊接工艺规程》和《电力建设施工及验技术规范》两个技术手册中明确指出：出口压力大于10Mpa的锅炉管子、工作压力>6Mpa或工作温度>450℃的汽水管道。在焊件的热蒸汽冷热段，焊工在焊接锅炉时需要首先焊接锅炉的受热面，以及汽水管道，再接着焊接锅炉的冷热段。焊接过程中的工作压力和温度都必须高于行业中规定的数值。因此在锅炉机组的焊接检修中，我们需要十分注重焊接的质量。而采用氩弧焊是提高焊接质量的有效措施。除此之外还可以采用以下办法来提高焊接质量。
        （1）强化焊工的法制观念。上面提及的两个焊接工艺规程是焊工在焊接工件时需要严格遵守的法规。焊工在上岗之前，工厂需要对焊工进行焊工安全意识的培训。焊工也需要在焊接的过程中自觉的遵守法律法规。
        （2）工厂需要加强焊工氩弧焊理论学习。对于新招收的焊工，在焊工刚进工厂时，需要有专门的师傅负责新进厂员工的培训。师傅需要在焊接过程中及时指出新进厂员工的错误，并纠正焊工的不良习惯。
        （3）工厂需要设立相应的奖励机制，并严格遵守这些奖励机制。对于一些表现优秀，在焊接过程中从未出现过焊接失误，焊件的质量合格的员工提出奖励。而对于那些焊出来的焊件质量长期较差的员工应该提出批评，情节严重的员工需要进行相应的惩罚措施。
        2.3电弧电压对焊接质量与热输入的影响优化
        依照电源特征，当电阻一定时，焊接电流与电弧电压成正比，但事实并非如此，实际操作中电弧电压主要是由电弧的长度来决定的。电弧电压与电弧长度在一定范围内是正比例函数的关系，弧长的增加使得电弧电压也相应的增加，进而也加大了电弧的热量。当电弧长度大于区间上限后，弧长变长降低了热效率，使得气体的保护效果变坏，弧柱截面积对应变大。在别的参数恒定时，电弧功率、母材的稀释率、焊件热输入量、弧长、分布半径都会随着电弧电压的增加而增加，最终导致余高降低，熔深增大，熔深略微变浅。在低电压状况下，焊接过程易出现气体保护效果差、碰钨、不平稳、未焊透、焊瘤等焊接缺陷。
        3.结语
        综上所述，引起氩弧焊接质量缺陷的因素固然较多，但只要在焊接前制定符合焊接项目要求的焊接工艺规程，焊接质检人员对每一道工序认真检查，焊工严格按焊接工艺规程施焊，就能够最大限度的减少焊接缺陷的产生。
        参考文献：
        [1]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社.2002.1.
        [2]王树保.张海宽.冷雪松等双钨极氩弧焊工艺及焊缝成形机理分析[J].焊接学报.2007.2.