焊缝返修

工作任务七焊缝返修船舶焊接结构的外观质量检查不合格，如焊缝有表面裂纹、未焊透、未熔合、表面气孔、弧坑、未填满或肉眼可见的夹渣及深度大于0.5mm的咬边等缺陷；焊缝内部有超过渗透检验、磁粉检验、超声波检验、射线检验及相应标准规定的缺陷时，为不合格焊缝，均应进行返修。另外，对于实施过返修的焊缝应进行检测，以评定焊缝返修质量，不合格焊缝在规定的返修次数内可再次返修。一、焊缝返修的目的与基本要求焊接缺陷返修工作中，缺陷性质的确定及其定位是首要问题。焊接缺陷应分为表面缺陷和内部缺陷。内部缺陷的返修，在缺陷清除后主要采用焊补方法；表面缺陷，视缺陷尺寸和形状，可以采用机械加工方法。有的还须采用补焊方法。缺陷清除既要保证缺陷除净，又要便于补焊，而且也应尽量降低填充金属消耗，以便于提供效率和降低成本。（一）焊缝返修要求1、焊缝的返修应由合格的焊工担任返修工艺措施应得到焊接技术负责人的同意。压力容器上同一部位的返修次数不应超过2次。对经过2次返修仍不合格的焊缝，如再进行返修，应经制造单位技术负责人批准。返修的次数、部位和无损探伤结果等，应记入压力容器质量证明书中。一般情况下焊接结构同一位置上的返修不得超过3次。2、要求焊后热处理的锅炉压力容器，应在热处理前返修；如在热处理后返修，返修后应再做热处理。3、有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢制压力容器，返修部位仍需保证原有要求。4、压力试验后，一般不应进行焊缝返修确需返修的，返修部位必须按原要求经无损探伤检验合格。由于焊缝或接管泄漏而进行的返修，或返修深度大于1／2壁厚的压力容器，还应重新作压力试验。焊缝多次返修，即使是无损探伤、力学性能试验和金相检验都未发现异常，但仍然对焊接接头质量有不良的影响。（二）焊缝返修步骤与要点1、缺陷的清除缺陷的清除可根据材质、板厚、缺陷产生的部位、大小等情况，选用碳弧气刨，手工铲磨、机械加工等方法。2、制定合理的返修工艺3、实施焊缝返修操作把焊缝中的缺陷清除后，可根据不同情况实施不同的返修。对于表面很小的缺陷一般把缺陷清除即可；对于表面较大缺陷和焊缝内部缺陷，一般在清除后通过补焊实施返修。4、对返修的焊缝实施外观质量检查及相应的无损检测。二、焊缝返修工具（一）机械清角机、锉刀和手提打磨机1、机械清角机主要用来清除焊件上下平面的焊渣，清理后的焊痕较为笔直平整。焊痕不宜太深，约0.5ram为宜。清角机也能将焊角顶部尖角处的焊渣清除，但其工艺较难调整，操作时容易交尖角铣穿，使尖角处出现缝隙和空腔，降低了焊角的强度。因此，尖角处焊渣的清理一般用手工操作来修整。2、凿刀和手提打磨机应该注意的是，凿刀在清理内角焊渣时，如果操作不当，凿刀易留下裂纹状的缺口，会引起应力集中，削弱角部连接处的承载能力，使焊角的强度降低。打磨机操作较为灵活，但若用力过猛或方向把握不好，也会把焊角焊缝打穿。因此，操作时用力要适当，尽量使打磨面与焊角处平行接触，这样既可避免打穿焊缝，又可将焊痕修整得较美观。机械清角机、锉刀和手提打磨机主要适用于焊缝表面上较浅的小缺陷清理。（二）碳弧气刨1、碳弧气刨原理利用石墨棒或碳极与工件间产生的电弧将金属融化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟槽的方法叫碳弧气刨，如图8-1所示。碳弧气刨可以用来挑焊根、开坡口返修焊缝缺陷及切割铸铁和不锈钢等。与其他表面加工和切割方法比较，碳弧气刨具有如下优点：1）与风铲相比，在开破口及挑焊根时，可以提高工效4倍以上，尤其是在开U形坡口时，效果更加显著。2）与风铲相比，能减轻劳动强度，减少噪音，改善劳动条件。3）与风铲相比，在刨除焊缝缺陷时，操作者可直接用肉眼观察是否被刨净，焊补后的合格率很高。4）与氧气切割相比，能切割氧气切割难以切割的材料，如不锈钢、铸铁、铜和铝等。5）工具设备简单，操作方便，最适合于金属缺陷的清除工作。碳弧气刨的缺点是气刨过程中会产生烟尘，对环境在成污染，对操作者健康有一定影响，并且需要采用功率较大的直流电源，费用较高。2、碳弧气刨设备和材料1）电源碳弧气刨应采用具有下降特性的直流弧焊电源，由于气刨时碳棒不熔化，负载持续率较大，而使用的电流较大，所以应选用功率较大的电源，常用的有ZX5-630、ZX-500型整流弧焊机和AX1-500型弧焊发电机等。2）气刨枪气刨枪的作用是夹持碳棒、传导电流和出送压缩空气，常用的有焊钳式气刨枪、扁碳棒气刨枪和圆周送风式气刨枪。3）空气压缩机和空气导管碳弧气刨所需压缩空气压力范围为0.4～0.8MPa，由空气压缩机或集中式供气管道供气，然后由空气导管输送至气刨枪，较新式地是气电合一的碳弧气刨软管。4）碳棒碳棒在碳弧气刨中作为电极，用作传导电流和引燃电弧。对碳棒的要求是耐高温、导电性良好和不易开裂。常用的是镀铜实芯碳棒，镀铜的目的是更好的传导电流。外形有圆碳棒和扁碳棒两种，圆碳棒主要用于在焊缝反面挑焊根、清焊根；扁碳棒刨槽较宽，可以用于开坡口，刨焊瘤或切割大量金属的场合。3、碳弧气刨工艺1）电极极性碳弧气刨时，电源的极性根据被刨金属材料来确定。一般碳钢、普通低合金钢采用直流反接；铸铁、铜及其合金多采用直流正接。2）刨削电流及碳棒的直径刨削电流对刨槽的尺寸影响较大。电流大，则槽宽增加，槽深也增加，且槽深的增加更为显著。增大刨削电流，还要以提高刨削速度才能获得较光滑的刨槽，因此一般采用较大的电流。但在返修焊缝缺陷时，若采用大电流不利于发现缺陷，因此刨削电流应偏低些。断面形状规格/mm适用电流/A断面形状规格/mm适用电流/A圆形圆形圆形圆形圆形圆形¢3×355¢3.5×355¢4×355¢5×355¢6×355¢7×355150~180150~180150~200150~150150~300150~350圆形圆形圆形圆形圆形圆形¢8×355¢9×355¢10×355¢12×355¢14×355¢16×355250~400350~500400~550———钢板厚度碳棒直径34～66～88～1210～1515以上一般不刨45~66~77~1010碳棒直径的选择（单位：mm）3）刨削速度刨削速度对刨槽尺寸及表面质量都产生一定的影响，刨削速度太快，使刨槽的深度变浅，宽度变窄。如果刨削速度太快，不仅使刨槽的宽度和深度达不到要求，而且容易使碳棒与前端金属相碰造成短路，形成夹碳缺陷。一般刨削速度为0.5~1.2m/min较为合适。4）压缩空气压力压缩空气的作用是用来吹走已融化的金属，。压缩空气压力高，刨削有力。能立即把融化的金属吹掉，因此适当的提高压缩空气压力能够提高刨削速度。常用压缩空气压力为0.4~0.8MPa。5）电弧长度电弧长度对气刨的表面质量影响很大，当弧长超过3mm时，电弧不稳定，甚至发生熄弧，因此操作时应尽量使用短弧。但电弧太短，容易引起“夹渣”缺陷。一般弧长约1~2mm。在刨削过程中弧长应尽量保持不变，以保证刨槽尺寸均匀。6）碳棒与工件的倾角碳棒与工件倾角大小，主要影响刨槽的深度。倾角增大，使刨槽的深度增大。宽度变小。相反，倾角减小，则使刨槽深度变浅，宽度增加。7）碳棒的伸出长度碳棒从钳口导电嘴到电弧端长度称为碳棒伸出长度。刨削时碳棒伸出长度应为80～100mm，当碳棒烧损20～30mm后，就需要进行调整。如果碳棒伸出太长，压缩空气吹到熔池的力不足。就不能及时把熔化金属吹走，同时碳棒本身的烧损也大。相反，碳棒伸出太短，会引起操作不便，容易把槽刨偏。也容易是气刨枪与工件短路。造成电弧不稳和破坏气刨枪8）操作技术（1）开始气刨前，要检查电源极性，根据碳棒直径选择并调节好电流。调节碳棒伸出长度至80～100mm。调节好出风口，使风口对准刨槽。（2）刨削时，首先打开气阀，随后引燃电弧，以免产生“夹碳”。在垂直位置气刨时，应由上向下移动，便于熔渣流出。（3）碳棒倾角按要求的槽深而定，刨削要求深，倾角就应该大一点。一般可在45’为宜。（4）碳棒中心线应该与刨槽中心线重合，否则刨槽形状不对称。（5）要保持均匀的刨削速度，刨削均匀的嘶嘶声表示电弧稳定，能得到光滑均匀的刨槽。每段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止触伤刨槽或产生严重凹痕。（6）刨削结束时，应先断弧，过几秒钟再停气，使碳棒冷却。4、常用金属材料的碳弧气刨1）低碳钢的碳弧气刨低碳钢气刨后，在刨槽表面会产生一层硬化层，其深度约0.54~0.72mm.并随工艺参数的变化而变化。表面硬化层是由于处于高温的表层金属被急冷后所造成，而不是由于渗碳的结果。根据化学分析，当基本金属含碳量为0.02%～0.24%A时，该硬化层的含碳量仅为0.19%～0.22%。因此，在正常情况下，并不发生渗碳现象。所以对碳弧气刨后的低碳钢进行焊接，并不影响焊接质量。2）不锈钢的碳弧气刨不锈钢碳弧气刨时，气刨产生的金属飞溅——熔渣。其含碳量可高达1.3%，但很快被压缩空气吹走。粘附在刨槽边缘的熔渣其含碳量也能高达1.2%，但只要在气刨后认真做好刨槽边缘的清理工作，并不影响焊接质量。气刨后的不锈钢表面，其渗碳层的深度一般仅为0.02~0.05mm之间，最深处也不超过0.11mm且渗碳层还是断续的熔化金属，所以碳弧气刨对不锈钢的渗碳作用是极其微小的。5、碳弧气刨常见的缺陷1）夹碳刨削速度太快或碳棒送进速度过猛，使碳棒头部碰到铁水或未熔化的金属上。电弧就会因短路而熄灭。由于温度很高，当碳棒再往前送或向上提起时，头部脱落，并粘在未熔化的金属上就成为了夹碳缺陷。产生“夹碳”后，在“夹碳”处电弧就不能再引燃，于是阻碍了气刨的继续进行。此外，夹碳处还形成一层硬脆且不易清除的碳化铁（含碳量达6.7%）。对这种缺陷必须注意防止和清除，否则焊后易出现气孔和裂纹。清除方法是在缺陷前端引弧，将夹碳处连根一起刨掉。2）粘渣碳弧气刨时吹出来的铁水叫渣。它的表面是一层氧化铁。内部是含碳量很高的金属。如果渣粘在刨槽的两侧，即所谓的粘渣。粘渣主要由于压缩空气压力太小引起。但刨削速度与电流配合不当，刨削速度太慢，易容易产生粘渣。这在大电流时更为明显。其次，碳棒对焊件的倾角太小时，也容易引起粘渣。粘渣可用扁铲清除。3）刨槽不正和深浅不均碳棒歪向槽的一侧，就会引起刨槽不正。碳棒运行时上下摆动会引起刨槽深度不均。4）刨偏刨削时往往由于碳棒偏离目标而刨偏。因此刨削时一定要将注意力集中在目标线上。碳弧气刨速度大约比弧焊快2~4倍，技术部熟练就容易刨偏。刨偏所使用的气刨枪的结构也有一定的关系。5）铜斑采用表面镀铜的碳棒时，有时因镀铜质量不好而铜皮成块的剥落。剥落的铜皮呈熔化状态。在刨槽表面形成铜斑点。只要在焊前用钢丝刷将铜斑刷干净。就可避免母材的局部渗铜。如不注意清理，铜进入焊缝金属的量达到一定数值后便会引起热裂纹。三、焊缝返修操作的基本要求1、焊缝返修是在产品刚性拘束较大的情况下进行的，返修次数增加，会使金属晶粒粗大并且硬化，容易产生裂纹，力学性能也会降低。2、返修前应制定返修工艺，由有经验丰富的合格焊工担任返修工作。正确的确定缺陷种类、部位、性质对返修质量至关重要。必要时，利用综合无损检测的方法对焊接缺陷定性定量分析。3、采用碳弧气刨清除缺陷时应防止夹碳、铜斑等缺陷，并及时清除上述缺陷及氧化皮。4、补焊时，应采用多层多道焊，且每层、每道焊缝的起始和收尾应该错开。焊后注意及时消除残余应力、去氢、去氧和改善焊缝组织处理5、返修后的焊缝表面，应进行修磨，使其与原焊缝基本一致，圆滑过渡，减少应力集中，避免裂纹。6、要求焊后热处理的工件应在热处理前返修。如果在热处理后还需返修时，返修后应再做热处理。7、有抗晶间腐蚀要求的奥氏体不锈钢产品，返修后应保证原有设计要求。8、返修次数。关于返修次数的限制，因产品条件差异而不同，规定返修次数一般不超过2～3次。