管道焊接内部缺陷

管道焊接内部缺陷成因及预防在管道焊接过程中,由于人员、设备、材料、方法、环境等各方面因素影响,在管道焊缝处产生缺陷。管道焊接内部缺陷主要有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等。一、裂纹。在焊缝或热影响区内开裂形成的缝隙叫裂纹。分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹等。焊接裂纹危害性很大，它除了降低焊缝强度外，还因裂纹末端存在尖锐的缺口，而引起严重的应力集中，造成结构断裂破坏。1、冷裂纹：焊缝冷却过程中，温度在200℃以下产生的裂纹，叫冷裂纹。由于常在焊后一段时间发生，也叫延迟裂纹。冷裂纹发生在烛焊缝或热影响区上，在碳钢或合金钢中发生较多。1.1产生原因焊缝在结晶过程中，氢含量过高不能逸出，聚集在离熔合线附近的热影响区中；母材的淬硬倾向大，在冷却速度较快的条件下，热影响区形成脆而硬的马氏体组织；焊接过程中由于工件局部不均匀受热，焊缝在冷却过程中会产生很大的拉应力，这种拉应力随焊缝温度的下降而增大。在氢、淬硬组织、应力三个因素共同作用下，即产生裂纹。1.2预防措施1.2.1合理选择焊材。选用低氢型焊条，减少含氢量,焊前严格按规定进行烘干，焊口边缘彻底清理干净，减少氢的来源；选用合适焊材，使焊缝与母材有良好的匹配，增加焊缝金属的塑性,不产生任何不良组织，如晶粒粗化及硬脆马氏体等。1.2.2选择合理的焊接工艺。如焊前预热、控制层间温度、减缓冷却速度，使用小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差，改善焊缝及热影响区的组织状态等。1.2.3焊后及时热处理。使氢能从焊缝中逸出、减少焊接残余应力及改善接头的组织和性能。1.2.4采用合理的焊接顺序和焊接方向，改善焊接的应力状态，降低焊接残余应力。1.2.5制定合理的成形加工和组装工艺，尽可能减小冷却变形度，避免强制组装，预防组装过程中造成各种伤痕。2、热裂纹：热裂纹是在稍低于凝固温度下产生的裂纹。在300℃以上高温产生的裂纹都叫热裂纹。热裂纹大多产生在焊缝中，有时也出现在热影响区内。这类裂纹沿晶界开裂，断面上大多有明显氧化色彩。2.1产生原因：热裂纹是拉应力和低熔点共晶两者联合作用形成的裂纹。无论增大那一方面的作用，都可以促使焊缝中形成热裂纹。2.2预防措施2.2.1控制化学成分，限制易生成低熔点共晶物和有害杂质的含量，应减少焊缝金属中的镍、碳、硫、磷含量，增加铬、钼、硅及锰等元素，可以减少热裂纹的产生。2.2.2改善焊缝金属组织，细化晶粒，减少或分散偏析，降低低熔点共晶物的有害作用。2.2.3选用适当的焊条药皮类型。用低氢型药皮焊条可以使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高抗裂性。用酸性药皮焊条氧化性强，使合金元素烧损多，抗裂性下降，而且晶粒粗大，使热裂纹极易产生。2.2.4控制焊缝形状，尽量得到焊缝成形系数较大的焊缝。2.2.5采用多层多道焊法，控制层问温度，避免偏析物聚集在焊缝中心部位。2.2.6焊前预热，减小冷却速度，降低应力。2.2.7焊接收弧熔池应填满，减少弧坑裂纹。2.2.8选择合理的焊接顺序和焊接方向，减小焊接应力。2.2.9采用小电流、快焊速来减少焊接熔池过热、快速冷却，以减少偏析，使抗裂性提高。3、再热裂纹：再热裂纹是焊后焊件在一定温度范围再次加热，如焊后热处理或其他加热过程产生的裂纹。焊后热处理裂纹发生于焊后应力消除热处理的加热过程中。再热裂纹起源于热影响的粗晶区和焊根部位，具有晶间断裂的特征。3.1产生原因3.1.1焊缝再次加热后，由第一次热过程所形成的过饱和固熔碳化物再次被析出，即析出沉淀碳化物，造成晶内强化，使滑移应变集中于原奥氏体晶界。当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程所产生的应变时，则产生再热裂纹。3.1.2接头在焊后热处理中，易使刚脆化的元素集结在晶界上，削弱了晶界的结合力，产生再热裂纹。3.2预防措施3.2.1减小热影响区的过热倾向，细化奥氏体晶粒尺寸。3.2.2选用合适的焊接材料，提高金属在消除应力热处理温度时的塑性，以提高承担松弛应变的能力。3.2.3提高预热温度、焊后采取缓冷，并使焊缝外形均匀平整，以减小焊接残余应力和应力集中。3.2.4采用正确的热处理规范和工艺，尽量不在热敏感区停留过长。二、气孔。气孔是焊接时熔池中的气体未来得及从焊缝内逸出，而残留在焊缝中的空穴。1、产生原因1.1坡口两侧不做清理或清理不干净，熔池冶金过程中,非金属元素形成非金属氧化物,由于气体在金属中的溶解度随温度降低而减少,在结晶过程中部分气体来不及逸出,气泡残留在金属内形成了气孔。1.2焊接电弧过长保护不好、焊条受潮、管内有穿堂风等，增大了气体侵入熔他机会。1.3焊接电流过小，焊接速度过快，熔敷金属粘度大，影响气体从熔池中逸出。1.4熔地温度过高，产生沸腾现象，气体不能全部从熔池中排除。1.5焊缝金属中吸入了过多的如氢气、一氧化碳、氮气等气体。2、预防措施2.1在焊接前，应检查管口及其两侧的油、锈等污物是否清理干净。在使用焊丝前，应对焊丝表面的油污、水分、锈斑等污物彻底清除。2.2不得使用药皮开裂，剥落、变质、偏心或焊芯严重腐蚀的焊条。2.3焊条和焊剂使用前，应按规定要求进行烘烤。2.4焊接时应选用合适的焊接电流和焊接速度，采用短弧焊接。对合金钢及厚壁碳素钢应采取焊前预热，这样可减慢熔池的冷却速度，有利于气体的充分逸出，避免产生气孔缺陷。2.5焊接时应避免风吹雨淋等恶劣天气环境影响。焊工在露天作业时，应设置防风防雨雪的装置。焊接管子时，要注意管内穿堂风的影响。2.6在进行气体保护焊时，要检查好气体的纯度和含水量是否符合有关标准要求;控制氩气流量。2.7焊前预热可减缓熔池冷却速度，及焊后热处理等，有利于气体逸出。三、夹渣：夹渣是焊缝金属中存在的非金属夹杂物或熔渣。1、产生原因1.1焊接电流过小或运条速度过快,金属熔池温度较低,液态金属和熔渣不易分开,或熔渣未来得及浮出,熔池已开始凝固,有时也存在清根不彻底问题。1.2母材中的夹渣混入到焊缝中，焊条药皮中难熔物，及坡口边缘氧化皮、铁锈和焊接过程中的熔渣等末清理干净，滞留在熔化金属中。1.3焊接过程的冶金产物（如氧化物、硫化物、氮化物等）残留在焊缝中。2、预防措施2.1严格清理管道坡口及其附近表面污物、氧化渣，彻底清理前一道焊道的熔渣，预防外来夹渣混入。2.2选用适的焊接电流，减缓焊接速度，预防焊缝金属冷却过快，以使熔渣充分浮出。2.3正确运条，有规律的摆动焊条，搅拌熔池中的液态金属，促进熔渣与铁水良好分离。2.4选择性能良好的焊材，焊材保持清洁，有利于预防夹渣产生。四、末焊透：未焊透是两母材之间、焊道之间、或母材与焊道之间出现熔化金属适度不好的现象。1、产生原因1.1对口间隙太小，钝边太大，焊接电流太小，运条太快。1.2焊接环境温度低，焊件散热太快，焊接热输入量小。1.3焊条角度不当，或电弧发生偏吹。1.4运条不当，熔深不够。2、预防措施2.1接口对齐，间隙合适，坡口控制合理的钝边量。2.2选用合适选规格的焊材。2.3选择合适的焊接电流。2.4焊工操作方法得当。五、未熔合：未熔合是熔敷金属与母材之间未熔融，也叫粘合。焊缝根部三角未焊透属于未熔合的一种。1、产生原因1.1坡口与母材未清理干净。1.2坡回存在氧化物和污物，使熔敷金属与母材未熔融。1.3焊接电流太小，运条角度不当。2、预防措施2.1重视坡口和母材的清理。2.2选择合理的焊接规范。2.3正确的操作工艺。2.4注意焊件的预热温度。焊接是管道安装的一项关键工作，其质量的好坏直接影响到工程的安全运行和使用寿命。由于管道焊接内部缺陷存在于焊缝内部，不能从外表发现，只有通过无损探伤或破坏性检验才能发现，因此必须采取严格的控制措施，保证管道的焊接质量，确保优质安装工程的实现。