2012一建《工程實務》船舶焊接中常見缺陷的成因和防止措施(2)

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焊接裂紋有熱裂紋、冷裂紋。焊縫金屬由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋稱為熱裂紋,其特征是焊后立即可見,且多發(fā)生在焊縫中心,沿焊縫長度方向分布。熱裂紋的裂口多數(shù)貫穿表面,呈現(xiàn)氧化色彩,裂紋末端略呈圓形。產(chǎn)生熱裂紋的原因是焊接熔池中存有低熔點雜質(zhì)(如FeS等)。由于這些雜質(zhì)熔點低,結(jié)晶凝固最晚,凝固后的塑性和強度又極低。因此,在外界結(jié)構拘束應力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下,熔池中這些低熔點雜質(zhì)在凝固過程中被拉開,或在凝固后不久被拉開,造成晶間開裂。焊件及焊條內(nèi)含硫、銅等雜質(zhì)多時,也易產(chǎn)生熱裂紋。防止產(chǎn)生熱裂紋的措施是:一要嚴格控制焊接工藝參數(shù),減慢冷卻速度,適當提高焊縫形狀系數(shù),盡可能采用小電流多層多道焊,以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋;二是認真執(zhí)行工藝規(guī)程,選取合理的焊接程序,以減小焊接應力。
    焊縫金屬在冷卻過程或冷卻以后,在母材或母材與焊縫交界的熔合線上產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋。這類裂紋有可能在焊后立即出現(xiàn),也有可能在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現(xiàn)。
    冷裂紋產(chǎn)生的主要原因為:
    1)在焊接熱循環(huán)的作用下,熱影響區(qū)生成了淬硬組織;
    2)焊縫中存在有過量的擴散氫,且具有濃集的條件;
    3)接頭承受有較大的拘束應力。
    防止產(chǎn)生冷裂紋的措施有:
    1)選用低氫型焊條,減少焊縫中擴散氫的含量;
    2)嚴格遵守焊接材料(焊條、焊劑)的保管、烘焙、使用制度,謹防受潮;
    3)仔細清理坡口邊緣的油污、水份和銹跡,減少氫的來源;
    4)根據(jù)材料等級、碳當量、構件厚度、施焊環(huán)境等,選擇合理的焊接工藝參數(shù)和線能量,如焊前預熱、焊后緩冷,采取多層多道焊接,控制一定的層間溫度等;
    5)緊急后熱處理,以去氫、消除內(nèi)應力和淬硬組織回火,改善接頭韌性;
    6)采用合理的施焊程序,采用分段退焊法等,以減少焊接應力。
    六、其他缺陷
    焊接中還常見到一些焊瘤、弧坑及焊縫外形尺寸和形狀上的缺陷。產(chǎn)生焊瘤的主要原因是運條不均,造成熔池溫度過高,液態(tài)金屬凝固緩慢下墜,因而在焊縫表面形成金屬瘤。立、仰焊時,采用過大的焊接電流和弧長,也有可能出現(xiàn)焊瘤。產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時間過短,或焊接突然中斷,或焊接薄板時電流過大等。焊縫表面存在焊瘤影響美觀,并易造成表面夾渣;弧坑常伴有裂紋和氣孔,嚴重削弱焊接強度。防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施嚴格控制熔池溫度,立、仰焊時,焊接電流應比平焊小10-15%,使用堿性焊條時,應采用短弧焊接,保持均勻運條。防止產(chǎn)生弧坑的主要措施是在手工焊收弧時,焊條應作短時間停留或作幾次環(huán)形運條。
    有些缺陷的存在對船舶安全航行是非常危險的,因此一旦發(fā)現(xiàn)缺陷要及時進行修正。對于氣孔的修正,特別是對于內(nèi)部氣孔,確認部位后,應用風鏟或碳弧氣刨清除全部氣孔缺陷,并使其形成相應坡口,然后再進行焊補;對于夾渣、未焊透、未熔合的缺陷,也是要先用同樣的方法清除缺陷,然后按規(guī)定進行焊補。對于裂紋,應先仔細檢查裂紋的始、末端和裂紋的深度,然后再清除缺陷。用風鏟消除裂紋缺陷時,應先在裂紋兩端鉆止裂孔,防止裂紋延長。鉆孔時采用8~12mm鉆頭,深度應大于裂紋深度2~3mm.用碳弧氣刨消除裂紋時,應先從裂紋兩端進行刨削,直至裂紋消除,然后進行整段裂紋的刨除。無論采用何種方法消除裂紋缺陷,都應使其形成相應坡口,按規(guī)定進行焊補。
    對焊縫缺陷進行修正時應注意:
    1)缺陷補焊時,宜采用小電流、不擺動、多層多道焊,禁止用過大的電流補焊;
    2)對剛性大的結(jié)構進行補焊時,除第一層和最后一層焊道外,均可在焊后熱狀態(tài)下進行錘擊。每層焊道的起弧和收弧應盡量錯開;
    3)對要求預熱的材質(zhì),對工作環(huán)境氣溫低于0℃時,應采取相應的預熱措施;
    4)對要求進行熱處理的焊件,應在熱處理前進行缺陷修正;
    5)對D級、E級鋼和高強度結(jié)構鋼焊縫缺陷,用手工電弧焊焊補時,應采用控制線能量施焊法。每一缺陷應一次焊補完成,不允許中途停頓。預熱溫度和層間溫度,均應保持在60℃以上。
    6)焊縫缺陷的消除的焊補,不允許在帶壓和背水情況下進行;
    7)修正過的焊縫,應按原焊縫的探傷要求重新檢查,若再次發(fā)現(xiàn)超過允許限值的缺陷,應重新修正,直至合格。焊補次數(shù)不得超過規(guī)定的返修次數(shù)。