电厂焊接缺陷产生原因及措施研究

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　　【摘 要】电厂中不同金属材料的可焊性以及焊接难度都不同。文章以发电厂焊接为主要研究对象，分析了电厂焊接过程中的常见缺陷以及缺陷产生的原因，针对这些缺陷，提出了电厂焊接缺陷的解决措施。
　　【关键词】电厂焊接；焊接缺陷；改进措施
　　引言
　　发电厂中的锅炉和各种管道通常通过焊接连接，金属焊接工艺具备密封性好，完整性强的优点。然而焊接过程的控制复杂，如果焊接过程控制不严就很容易造成焊接缺陷，比较常见的缺陷包括气孔，夹渣，不完全穿透，裂纹，内凹等，可能导致严重的质量事故。焊接缺陷不仅会给发电厂带来经济损失，而且还可能威胁到人员的生命财产安全。
　　1.电厂焊接的常见缺陷及原因
　　1.1焊接裂纹及原因
　　焊接引起的裂纹是焊接裂纹，焊接裂纹危害大。焊接结构造成的大部分损坏是由裂缝缺陷引起的；普通金属焊接裂缝分为两大类：热裂纹和冷裂纹。在电厂焊接中，热裂纹是指焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的焊缝裂纹。热裂缝进一步分为晶体裂缝，液化裂缝和多变裂缝。热裂纹的共同特征是在内外应力的共同作用下，晶间低熔共晶的存在加上其薄弱点的塑性储备不足引起的开裂。晶体裂纹主要是由柱状晶体形成过程中的大量偏析引起的。液化裂纹是一种晶间重熔材料（低熔点），它在随后的热循环作用下在固相中发生并成为裂纹源。这种裂纹在近母材处出现较多，在焊接过程中，多变化裂缝在延伸晶体柱中形成大量位错和空位。在快速冷却下难以扩散并且在过饱和状态下存在于焊缝中。在一定的温度和压力下，它从高能态转变为低能态，从而形成多边界并成为薄弱点。当温度降低（低于MS转变点）后焊接接头处产生的裂缝是冷裂纹。冷裂纹有多种类型，例如延迟裂纹、低塑性脆化裂纹以及淬硬脆化裂纹等。对于具有较高硬化倾向的材料，由于焊接后大量的硬化组织，内应力太大，并且自组织的可塑性相对较低。在外力和内应力的作用下，它会引起裂纹。在硬化和脆化开裂后立即可见这种类型的裂缝；用于焊接塑性较低的材料（通常具有较大的硬化倾向），在冷却阶段，焊接接头的塑性储备不足以承受冷却收缩时的拉应力，焊接冷却后不立即产生的冷裂纹为延迟裂缝，这种裂纹主要是由材料的硬化倾向，焊后焊缝内的氢含量，其存在形式以及综合抑制因素引起的，需要达到材料可以承受的开裂阈值。
　　1.2未熔合、未焊透及原因
　　在发电厂的金属焊接中，未熔合是指母材与焊接材料边缘或焊缝内部没有被穿透；未焊透是指接头处没有完全焊透。未熔合和未焊透都属于较为严重的焊接缺陷，并且在发电厂的中都是禁止的（无论缺陷的实际尺寸如何）。发电厂中未熔合、未焊透的原因是多方面的，常见原因有电弧过长、速度过快、电流太小，焊条直径太大，钝边太粗，凹槽太小等。焊缝表面上的油或氧化膜未完全去除，焊渣在焊接过程中流入等也是未熔合、未焊透的主要原因。
　　1.3气孔及原因
　　气孔是发电厂的常见焊接缺陷之一，氢气孔的发生频率最高。气孔通常可分为关节通气孔，表面通气孔和内部通气孔。电厂焊接中氣孔的主要产生原因包括：焊条没有按照规范要求烘烤，焊接部分有锈，油或水分，沟槽边缘不干净，焊芯芯部剥落，劣化或生锈导致未受焊接区保护的气体，焊接期间的冶金反应等。此外，焊接过程中焊接电流，移动杆的角度以及电弧的长度也是气孔产生的因素。同时，焊接方法不同气孔的生产量也不同，其中电弧焊和氩弧焊主要基于氢气孔和氮气孔。
　　1.4夹渣及原因
　　夹渣是指残留在焊缝中的一些熔渣，夹渣会造成焊接部位的致密性和强度显着下降。夹渣的主要原因有：首先，碳弧气刨时的熔渣，或留在氧气切割中的熔渣。其次，在焊接过程中，速度太快，焊接电流太小，并且沟槽角度太小。第三，如果焊接过程采用的酸性焊条，不正确的条带或太小的电流将导致“鼓”的出现；在用碱性焊条焊接的情况下，电弧的极性不正确或电弧太长，从而造成夹渣。第四，焊条质量不满足标准要求也会造成夹渣的发生。
　　1.5咬边及原因
　　咬边是指在焊接过程中焊缝边缘出现凹陷的问题。焊接过程中出现咬边的原因包括：焊条角度不好，电弧过长，移动杆速度太快，焊接时电流过大。在发电厂的金属焊接中，焊接轨道不平坦或焊接过快，这将造成焊件熔化较深，此时，若未及时进行填充，将导致咬边。
　　2.解决电厂金属焊接缺陷的技术措施
　　2.1裂纹的解决措施
　　为了避免有害裂纹，合理选取满足所需精度的焊接参数，可以减缓金属的冷却速度，并且可以实现对裂纹形状系数的改变。还可以通过多层多焊接焊接方法控制由焊接产生的裂缝和在中心部分中产生的间隙。施焊人员必须遵循焊接程序和流程，以降低焊缝压力。对于冷裂纹的控制，必须适当地控制氢含量并进行金属热处理以降低金属内部压力和氢含量。控制焊接材料的湿度，妥善储存焊条和助焊剂，并采用常规烘烤方法以避免潮解。仔细检查凹槽的边缘，以避免油和水分和生锈，并减少氢的来源。将所选材料的等级与碳当量，结构部件的厚度与环境相结合，并尽尽量选取合适的焊接参数。焊前预热和焊后热处理，通过多次焊接合理控制夹层温度；在焊接工作之后，及时去除氢以消除内部应力。为了确保焊接过程的合理性，可以使用分段焊接方法来减少焊接时所产生的应力。对于发电厂管道的组装焊接，由于焊接接头在加热后会膨胀，因此必须根据热态和冷态来解决结构的膨胀以及收缩问题。如果收缩或膨胀受阻，在应力转变中不可避免地产生裂缝，在应用热处理技术后，结构的回火操作可以提高焊接接头的韧性，并且应用金属层的多层焊接来控制不同层的温度并减少焊缝的产生。
　　2.2未焊透、未熔合的解决措施
　　合理选择凹槽尺寸，观察凹槽边缘的融合情况，要把氧化皮及时清理干净。在焊接过程中要确保焊接速度与电流速度相一致，确保焊接作业顺利进行，并实施对焊接质量的严格监控。合理选择凹槽，对于未熔化和不完全焊接的部位，要确保焊接质量，从而显着提高焊接整体质量。
　　2.3 气孔的解决措施
　　在材料干燥过程中，必须确保严格按照规范要求进行操作，并妥善保管焊接材料和设备。在焊接之前，彻底清除凹槽边缘的杂质，并适当控制焊接电流以及焊接速度和电弧长度。
　　2.4夹渣防治措施
　　首先，要设计凹槽的尺寸和角度，必须精确，这样凹槽中产生的熔渣很容易去除。做好沟槽表面清洁工作，为焊接奠定基础。其次，在焊接过程中，应根据焊接基板的厚度调整电流，使电流可以到达基板而不能焊接。焊条的运动应保持恒定速度，速度不应太快或太慢。进行良好的密封和底部焊接，并确保在焊接过程中凹槽处的金属处于熔融状态，并且必须穿透每层。防止焊接过早冷却，使熔渣从熔池中顺利熔化。
　　2.5 咬边的预防措施
　　合理选取焊接电流以及严格执行焊接工艺规范是防止咬边的最重要措施，因此首先应选择最佳焊接电流。其次，焊接时需要控制焊接方法，焊条的切割角度必须准确，确保焊条熔化的速度均匀。
　　结束语
　　发电厂焊接过程中的主要缺陷包括孔隙缺陷，夹渣缺陷，气孔缺陷和焊缝裂纹缺陷，这些缺陷严重影响电厂的正常稳定运行。本文主要从金属焊接的角度分析了电厂焊接过程中主要缺陷以及其应对措施，为提高电厂焊接质量，确保电厂生产稳定提供基础。
　　参考文献：
　　[1]杨军.电厂金属焊接技术中缺陷原因及具体措施分析[J].科技资讯，2014，12（19）：86.
　　[2]寇勇.浅析电厂金属焊接工艺的缺陷及应对措施[J].民营科技，2012（8）：39.
　　[3]刘磊.电厂金属焊接技术中出现缺陷的原因及解决办法[J].科技传播，2015，7（23）.
　　（作者单位：西北电力建设第三工程有限公司）
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