单面焊双面成形焊缝的质量研究

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摘 要

焊接技术就是高温或是高压条件下，使用焊接材料将两块或是两块以上的母材连接成一个整体的操作方法。焊接技术主要应用在金属母材上。《焊接术语》中指出，“焊接时通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联系方式”从上述可以得知焊接应用广泛，既可以用金属，也可以用非金属。

单面焊双面成形的焊缝质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。而且焊接电源、电流、焊条的类形等也都对单面焊双面成形焊缝的质量造成相关的缺陷。

详细的分析了单面焊双面成形技术焊缝质量差所引起的一系列问题造成的原因，并能加以研究解决，使单面焊双面成形技术进一步完善，为以后的焊接作业起到一定的指导作用。

关键词： 单面焊双面成形焊缝的质量研究 原因措施

中图分类号：TG441文献标识码： A

一、单面焊双面成形常见的焊缝缺陷

（一）尺寸上的缺陷

包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽

度不均匀、太宽或是太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中，影响焊缝和母材的结合强度。

（二）结构上的缺陷

包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂缝、表面缺陷等。这些缺陷是在焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接的接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂缝，导致结构破坏，是焊接结构无法承受正常工作载荷。

（三）性质上的缺陷

包括力学性能和化学性能等不满足焊件的使用要求的缺陷，力学性能是指抗拉强度、屈服点、伸展率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学性能和化学性能。

二、单面焊双面成形焊缝质量差引起的问题

（一）增加消耗,降低结构的质量和使用寿命

焊接生产中,优质的焊接质量可以满足设计要求,保证结构的正常使用寿命。而一旦出现严重的焊缝缺陷,就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。否则,这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中,降低结构的使用寿命。

（二）焊接中焊缝缺陷会给结构的安全生产带来威胁引起安全事故

单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中,一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难,而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小,减弱了焊接接头的强度。轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，产品破坏，酿成严重的事故。

三、 单面焊双面成形焊缝的质量研究原因分析主要从以下方面进行分析

（一）焊接电源自身的因素引起的焊缝质量差

焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素，若焊接电源自身性能不好，必然不会产生良好的焊件。当焊机的弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程中就无法正常进行，焊缝质量就的不到保证，焊接质量也就得不到保证。

（二）工艺因素对单面焊双面成形焊缝质量的影响

主要有焊接电流、焊速、焊接层数的选择、焊条类形和焊条直径等因素

1．焊接电流。焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬肉、焊瘤等缺陷，并增大气孔倾向。尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，焊接电流过小，焊透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、家夹渣、脱节等缺陷。在实训过程中，对于我们刚深入接触焊接的同学们来说，这是很难掌握的问题，我们在板与板对接的单面焊双面成形过程中，主要是打底焊的电流过大，导致我们的板背面出现了许多大小不一的焊瘤。打底焊接的过小，致使我们的焊接出现了未熔合缺陷。这种缺陷直接可以导致焊缝质量的大大降低，这工业生产中是很重要的缺陷之一。

2．焊速。焊接速度是表现焊接生产效率的主要参数。合理选择焊接速递对保证焊接质量尤为重要。焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的品粒变粗，机械性能降低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。盖面焊的焊速。

3．焊接层数选择不当。单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响，每层厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等缺陷，但每层的厚度也不易过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。

4．焊条类形及焊条直径的影响。焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此，焊条类形的选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素，焊条直径的大小除了对声场率有一定的影响外，对焊接质量也有一定的影响，焊条直径过大，在进行打底层焊接熔池难以控制，易产生焊瘤等缺陷。什么样的母材，选择和母材性能相似的焊接材料。焊接直径的选择，过大我们在打底焊很难再试板的背面焊出良好的焊缝。

（三）操作因素对单面焊双面成形焊缝质量的影响

在操作生产过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术对平低，就以为着大底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及该面层的运条方法、接头收尾等操作方法掌握不熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因。焊前对工件上的油、绣、水分清理不严格，焊条未经烘干处理或烘烤温度不够而投入使用，会促使焊缝产生大量的气孔，从而使焊缝质量达不到要求。

四、单面焊双面成形焊缝缺陷的防护措施

（一）作好焊前准备

焊前应对焊机进行试焊,确认焊机的引弧性能和稳定性能好,工艺参数的调节方便、灵活、方可使用. 工件应开Y形的坡口,钝边的尺寸一般选在0. 5～1. 0 mm之间,坡口边缘20 mm以内处用磨光机打磨,并将表面的铁锈、油污等清除干净,露出金属光泽. 锅炉压力容器及重要结构的焊接一律采用碱性焊条,打底层焊接应选择直径3. 2 mm的焊条,中间层和盖面层可选用4 mm的焊条,并对焊条进行400℃烘干,保温2～4 h. 使用时需要将焊条放在保温筒内,随用随取. [ 3 ] (p178)焊条在炉外停留时间不得超过4 h,且反复烘干次数不能多于三次,药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。严格按照操作规章制度进行焊前准备，确保焊接过程中的安全和焊缝质量。

（二）焊接操作

1．选择合适的工艺参数。焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、焊条直径和焊接经验进行选择,保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷. 焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生. 焊速应合适,不宜过慢,以每层厚度不大于4 mm为宜, 以避免高温停留增长,影响焊缝的机械性能,但焊速也不宜过快,以免造成未溶合、未焊透等缺陷. 对重 要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。

2．焊工技术水平。焊接生产中,焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平,往往决定了焊缝的质量。因此,加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键 ，单面焊双面成形技术，是锅炉，压力容器焊工熟练掌握的操作技能，也是在某些重要焊接结构制造过程中，既要求焊透而又无法在背面进行清根和重新焊接所必须采用的焊接技术。在单面焊双面成形操作过程中，不需要采取任何辅助措施，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接时不同操作手法留出不同的间隙，当在坡口的正面用普通焊条进行焊接时，就会在破口的正、背两个面都能得到匀称，成形良好，符合质量要求的焊缝，这种特殊的焊接操作被称为单面焊双面成形。

结束语

焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。焊接技术的优秀成果以在航空航天、核能、船舶、电力、电子、海洋钻探、高层建筑等领域得到了广泛的应用。焊接是一个不可代替的职业之一，那么对于我们新一代焊接工作者来说，我们应该不断继续坚持我们所学知识，还要时刻对于我们所学的知识进行熟悉和运用，不断的提高我们在这一领域的技能，发挥我们新一代高职学者对祖国明天的建设作出的贡献！电子焊接、半自动化焊接和自动化焊接、不断更新的机器人焊接，是社会发展的趋势，我们应该紧跟社会的发展，来实现我们的社会价值。

单面焊双面成形焊接技术在现代手工电弧焊接领域占有不可替代的作用，在以后的应用中也会越来越广泛。优质的单面焊双面成形焊缝质量可以满足设计要求，保证正常的使用寿命，而一旦出现严重的焊缝缺陷，就会影响产品的使用寿命，引起安全事故。所以对于焊缝的质量研究我们要细心和全面，逐步改善和提高单面焊双面成形的焊缝质量，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形的焊接技术进一步完善。

参考文献

1、张应力主编，《新编焊工使用手册》，金盾出版社，2004年

2、戴树新主编，《焊接生产管理与检测》机械工业出版社，2004年

3、葛兆祥主编，《焊接工艺及原理》中国电力出版社，2009年

4、中国机械机械工程学会焊接学主编，《焊接方法与设备第二版》2001年