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钢结构焊接常见的焊接缺陷和原因

随着我国城市化的进程,钢结构的施工在民用建筑工程中越来越广泛得到应用。我们建设监理的工作范围也逐步由砖、瓦、灰、砂、石、钢筋、混凝土向钢结构施工延伸。钢结构施工中常用的连接方式之一是焊接连接。本文就手工电弧焊监理可能遇到的缺陷及其形成原因作以论述。

手工电弧焊时,焊接规范主要包括焊接电流、电弧电压、焊条种类和直径、焊机种类和极性、焊接速度、焊接层数等。焊接的七种位置为平焊、立焊、横焊、仰焊、平角焊、立角焊、仰角焊。管子环焊缝的焊接位置有4种基本形式,即水平移动,垂直固定,水平固定,45度位置。
一、未熔透。电焊时焊条在电弧力下熔化滴向焊缝,同时母材也有一部分受热熔化和焊条的熔化金属结合在一起。母材受热熔化的深度叫熔透深度,是保持焊接强度的重要因素。母材和熔化金属间如有局部没有熔合便会形成没有熔透现象。
通常造成没有焊透的原因是:
1、电焊工本人技术差或该开坡口施焊的未开坡口。
2、焊缝边修切不正确或组焊时拼装不良。坡口的斜度不够、缝隙太小,坡口的纯边留得太厚或太薄或两边厚薄不一致。
3、施焊时速度太快或焊接电流过小。
4、焊接前焊缝没有清理干净,有锈,有渣子或气割残留物没有清干净。 使母材的边缘熔化不良。
5、操作时焊条角度不对,以致熔池偏向母材的一边。
二、夹渣。焊缝内含有熔渣杂质称为夹渣。夹渣会消弱焊缝断面,使焊缝的强度大大降低。熔渣杂质可能是由于熔化的金属内混入了其他杂质颗粒而形成,也可能是熔化的金属和周围大气发生化学反应或熔化金属本身内发生化学反应形成的。夹渣造成焊缝应力集中,大大减少焊接接头的冲击强度,特别是在焊缝根部有较大颗粒的杂质危害性更大。
三、裂纹。裂纹是焊接接头中危害严重的缺陷。它减少焊缝断面面积同时引起受力应力集中,使得裂纹扩大造成接头破坏。

裂纹一般分为纵向裂纹和横向裂纹。纵向裂纹在焊缝的熔池凹口内最常见,因为熔池凹口没有填满,又容易积沉有害杂质使局部朔性降低。而且凹口处又焊缝冷却时最后凝固处,冷却收缩应力也集中在此。横向裂纹一般常见于合金钢焊接时。低碳纲在冷却过快或冷却不均匀时也可能产生横向裂纹。
形成焊接裂纹通常是因下列5种原因:
1、母材的化学成分,结晶组织、冶炼方法等有关。如钢的含碳量越高或合金量越高,钢材的硬度就越高,通常越容易在焊接时产生裂纹。
2、焊接时冷却速度高容易产生裂纹。所以焊接时应避开风口和避免被雨水淋湿。在焊接中、高碳钢或合金钢时,要根据母材的成分或特性,有的要采取加热保温措施后方可施焊。
3、焊条内含硫、磷、碳高焊缝容易产生裂纹。硫磷是有害元素,含硫高焊缝有热脆性,含磷高焊缝有冷脆性,焊条含硫磷量都必须在0.0035以下。
4、构件的焊接顺序不当也容易产生裂纹。当顺序安排不当时会形成焊接收缩力的死结,妨碍焊缝的自由收缩,以致产生较大的收缩应力而产生焊缝裂纹。
5、焊接时周围的环境温度低,或在风口散热条件过好造成散热过快也会引起裂纹。
四、溢流。溢流是焊接时有过多熔化金属流到焊缝附近没有熔化的母材上的现象。溢流不是重大焊接缺陷,但母材表面有超3mm以上的溢流应铲去,再用砂轮磨光。溢流是因为焊接时焊条快速熔化,熔化的金属液沿池边流到母材上凝固而成的。溢流的形状如上三图所示。溢流的形成往往是焊接时电流选择过大或操作时电弧拉得过长产生的。它较容易发生在立焊或仰焊时。在发生溢流现象时可能会有母材熔透不足的现象伴随发生。监理在发现有溢流现象是要注意检查溢流缝的背后有无没有熔透的缺陷。
五、啃边。啃边是指焊缝边有焊接烧熔的凹槽。造成啃边的原因是焊接时电流、电压过高或焊缝空间位置不合适造成熔化金属分布不均。啃边是焊缝的外部缺陷,在检查时肉眼就可以发现。啃边现象会消弱母材断面积并形成局部应力集中造成构件受力时破坏。
六、气孔。在焊接时在熔化的金属溶液内的气体要排出去,但遇到金属液体凝固的阻力而留在金属内形成了气孔。气孔降低焊缝的强度同时可能使接头 处产生渗漏。焊接形成的气孔有均匀的、成群的、链形的或单个的几种情况,在焊缝检查时发现有均匀的成群的链形的气孔必须对这一段焊缝铲去重新补焊,对于单个气孔则根据所在位置的重要性来决定是否处理,产生气孔的原因主要是:
1、焊接时母材表面有污垢,铁锈、油漆、油渍等。
2、焊条没有烘干,焊条药皮太潮。
3、焊接速度过快,熔化的金属快速凝固而使溶液内气体来不及排出。
4、焊接时操作不当,电弧拉得过长,使得有较多气体溶入金属溶液内。
5、母材材质不佳或用错焊条。(不同的母材要配用不同的焊条)。

以上六种焊接缺陷是比较常见的,监理在检查钢结构构件时可作为参考。在实际工作时,我们首先要搞清楚设计的要求,并严格按照“钢结构工程施工及验收规范”和“建筑钢结构焊接规程”等法规执行。

 
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