不銹鋼薄壁管焊接缺陷的產生與防止及焊絲和焊劑的選擇

 不銹鋼薄壁管焊接結構在制作過程中受各種因素影響，生產出每一件薄壁不銹鋼管都不可能完美無缺，不可避免地產生焊接缺欠，它的存在不同程度上影響到不銹鋼薄壁管的質量和安全使用。焊接檢驗的目的之一就是運用各種檢驗方法把不銹鋼焊接管上產生的各種缺欠檢查出來，并按有關標準對它進行評定，以決定對缺欠的處理。缺欠與缺陷本無原則區別，均表征產品不完整或有缺損。但對于焊接結構而言，基于合于使用準則，有必要對缺欠和缺陷賦予不同的含義。在焊接接頭中的不連續性、不均勻性以及其他不健全等的欠缺，統稱焊接缺欠。不符合焊接產品使用性能要求的焊接缺欠，稱焊接缺陷。也就是說，不銹鋼薄壁管焊接缺陷是屬于焊接缺欠中不可接受的那種缺欠，必須對該缺欠進行修補產品才能使用，否則就是廢品。  GB/T 6417.1-2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類及說明》對焊縫缺陷進行了分類，該標準等效采用了IS0 6520 -1:1998《焊接及相關工藝金屬材料幾何缺欠的分類第1部分：熔化焊》（英文版）。金屬熔化焊焊縫缺陷共分為六類：第1類裂紋；第2類孔穴；第3類固體夾雜；第4類未熔合及未焊透；第5類形狀和尺寸不良；第6類其他缺陷。

 一、焊接缺陷的特征

 1. 焊接裂紋

   焊接裂紋是指薄壁不銹鋼管在焊接應力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面所產生的縫隙，具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，是焊接結構（件）中最危險的缺陷。

  a.  薄壁不銹鋼管按裂紋外觀形貌和產生的部位來劃分各種裂紋。

     如橫向裂紋、縱向裂紋、弧坑裂紋、放射狀裂紋、枝狀裂紋、間斷裂紋、微觀裂紋等。

  b. 按裂紋產生的溫度范圍來劃分各種裂紋

   按溫度范圍則可分為熱裂紋、冷裂紋及再熱裂紋。

    (1). 熱裂紋

       在固相線附近的高溫區形成的裂紋稱為熱裂紋。熱裂紋主要發生在晶界處。由于裂紋形成的溫度較高，在與空氣接觸的開口部位表面有強烈的氧化特征，呈藍色或天藍色，這是區別于冷裂紋的重要特征。

     (2). 冷裂紋

       不銹鋼薄壁管的焊接接頭冷卻到材料M溫度以下時形成的裂紋稱為冷裂紋。其特點是表面光亮，無氧化特征。

     (3)再熱裂紋

      不銹鋼焊接管焊接后，若再次被加熱到一定溫度而產生的裂紋稱為再熱裂紋。

二、氣孔

       焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來形成的孔穴稱為氣孔

三、固體夾雜

    1. 夾渣

      薄壁不銹鋼管焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣。其形狀較復雜，一般呈線狀、長條狀、顆粒狀及其他形式。

    2. 夾鎢

    在進行鎢極氬弧焊時，若鎢極不慎與熔池接觸，使鎢的顆粒進入不銹鋼薄壁管焊縫中而造成夾鎢。焊接鎳鐵合金時，則其與鎢形成合金，使X射線探傷很難發現。

四、未熔合和未焊透

    1. 未熔合

     在焊縫金屬和母材之間或焊道金屬與焊道金屬之間未完全熔化結合的部分稱為未熔合，不銹鋼薄壁管的這種缺陷有時因間隙很大，與熔渣難以區別。有時雖然結合緊密但未焊合，往往從未熔合區末端產生微裂紋。

    2. 未焊透

      焊接時，不銹鋼焊接管之間應該熔合而未焊上的部分稱為未焊透，出現在單面的坡口根部及雙面焊的坡口鈍邊。

五、形狀和尺寸不良

    1. 咬邊

   由于薄壁不銹鋼管焊接參數選擇不當，或操作工藝不正確，沿焊趾的母材部位產生的溝槽或凹陷稱為咬邊。在立焊及仰焊位置容易發生咬邊，在角焊縫上部邊緣也容易產生咬邊。

    2. 焊瘤

   焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤稱為焊瘤。焊瘤存在于焊管焊縫表面，在其下面往往伴隨著未熔合、未焊透等缺陷。

    3. 燒穿和下塌

    焊接過程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫做燒穿。燒穿容易發生在第一道焊道及薄板對接焊縫或管子對接焊縫中。穿過單層焊縫根部，或在多層焊接接頭中穿過前道熔敷金屬塌落的過量焊縫金屬稱為下塌。

   4. 錯邊和角變形

   由于兩個不銹鋼薄壁管沒有對正而造成板的中心線平行偏差稱為錯邊。由于兩個薄壁不銹鋼管沒有對正而造成它們的表面不平行或不成預定的角度稱為角變形。

六、其他缺陷

  1. 電弧擦傷

  在焊縫坡口外部引弧時產生于母材金屬表面上的局部損傷稱為電弧擦傷。如果在不銹鋼焊接管的坡口外隨意引弧，有可能形成弧坑而產生裂紋，又容易被忽視、漏檢，從而導致事故發生。

  2. 飛濺

  熔焊過程中，熔化的金屬顆粒和熔渣向周圍飛散的現象稱為飛濺。不同藥皮成分的焊條具有不同的飛濺損失。不銹鋼焊接管熔化焊焊縫缺陷分類及標記見表7 -2。缺陷用數字序號標記，每一缺陷大類用一個三位阿拉伯數字標記，每一缺陷小類用一個四位阿拉伯數字標記，同時采用國際焊接學會(IIW)“參考射線底片匯編”中目前通用的缺陷字母代號來對缺陷進行簡化標記。每一數字序號僅適合于某一特定類型的缺陷，例如1021為“焊縫橫向裂紋”，1023為“熱影響區橫向裂紋”等。

  焊絲和焊劑的種類很多，焊接薄壁不銹鋼管的焊絲、焊劑，常用的為高錳高硅型焊劑配合焊08高( H08A)和焊08錳高(H08MnA)焊絲，或采用低錳型、無錳型焊劑配合焊08錳高( H08MnA)和焊10錳2 (HioMn2)焊絲，都能獲得滿意的機械性能。但對焊接薄壁不銹鋼管的焊絲、焊劑的選用，就不僅和鋼材的強度有關，而且和板材厚度、坡口形式有聯系。如16錳鋼，對于薄板不開坡口的對接焊縫，由于沒有坡口，母材熔合比大，可以采用焊08高(H08A)焊絲和高錳高硅型的431焊劑。對中板、開坡口的接頭，就要選用焊08錳高( H08MnA)等焊絲和431焊劑。對于特大坡口，就應用焊10錳2( HioMn2)焊絲和431焊劑，以保證焊縫中有足夠的錳的含量，以提高焊縫的強度。對15錳釩和15錳鈦鋼，如板厚不大，不開坡口，可以采用焊08錳高( H08MnA)焊絲，配以131焊劑。對特大厚度和深坡口的接頭，則要采用焊08錳鉬高(H08MnMoA)焊絲，配以431、350或250焊劑。431焊劑工藝性能較好，但抗裂性能不如焊劑350和焊劑250。焊劑250要用直流電源焊接，因此，當鋼板厚、剛性大、焊縫容易產生裂縫時，最好采用焊劑350或焊劑250。對不同的鋼種、厚度和坡口形式的焊縫，其應選用的焊絲、焊劑推薦如表。