不锈钢薄壁管焊接缺陷的产生与防止及焊丝和焊剂的选择

 不锈钢薄壁管焊接结构在制作过程中受各种因素影响，生产出每一件薄壁不锈钢管都不可能完美无缺，不可避免地产生焊接缺欠，它的存在不同程度上影响到不锈钢薄壁管的质量和安全使用。焊接检验的目的之一就是运用各种检验方法把不锈钢焊接管上产生的各种缺欠检查出来，并按有关标准对它进行评定，以决定对缺欠的处理。缺欠与缺陷本无原则区别，均表征产品不完整或有缺损。但对于焊接结构而言，基于合于使用准则，有必要对缺欠和缺陷赋予不同的含义。在焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其他不健全等的欠缺，统称焊接缺欠。不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠，称焊接缺陷。也就是说，不锈钢薄壁管焊接缺陷是属于焊接缺欠中不可接受的那种缺欠，必须对该缺欠进行修补产品才能使用，否则就是废品。  GB/T 6417.1-2005《金属熔化焊接头缺欠分类及说明》对焊缝缺陷进行了分类，该标准等效采用了IS0 6520 -1:1998《焊接及相关工艺金属材料几何缺欠的分类第1部分：熔化焊》（英文版）。金属熔化焊焊缝缺陷共分为六类：第1类裂纹；第2类孔穴；第3类固体夹杂；第4类未熔合及未焊透；第5类形状和尺寸不良；第6类其他缺陷。

 一、焊接缺陷的特征

 1. 焊接裂纹

   焊接裂纹是指薄壁不锈钢管在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙，具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是焊接结构（件）中最危险的缺陷。

  a.  薄壁不锈钢管按裂纹外观形貌和产生的部位来划分各种裂纹。

     如横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、放射状裂纹、枝状裂纹、间断裂纹、微观裂纹等。

  b. 按裂纹产生的温度范围来划分各种裂纹

   按温度范围则可分为热裂纹、冷裂纹及再热裂纹。

    (1). 热裂纹

       在固相线附近的高温区形成的裂纹称为热裂纹。热裂纹主要发生在晶界处。由于裂纹形成的温度较高，在与空气接触的开口部位表面有强烈的氧化特征，呈蓝色或天蓝色，这是区别于冷裂纹的重要特征。

     (2). 冷裂纹

       不锈钢薄壁管的焊接接头冷却到材料M温度以下时形成的裂纹称为冷裂纹。其特点是表面光亮，无氧化特征。

     (3)再热裂纹

      不锈钢焊接管焊接后，若再次被加热到一定温度而产生的裂纹称为再热裂纹。

二、气孔

       焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来形成的孔穴称为气孔

三、固体夹杂

    1. 夹渣

      薄壁不锈钢管焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。其形状较复杂，一般呈线状、长条状、颗粒状及其他形式。

    2. 夹钨

    在进行钨极氩弧焊时，若钨极不慎与熔池接触，使钨的颗粒进入不锈钢薄壁管焊缝中而造成夹钨。焊接镍铁合金时，则其与钨形成合金，使X射线探伤很难发现。

四、未熔合和未焊透

    1. 未熔合

     在焊缝金属和母材之间或焊道金属与焊道金属之间未完全熔化结合的部分称为未熔合，不锈钢薄壁管的这种缺陷有时因间隙很大，与熔渣难以区别。有时虽然结合紧密但未焊合，往往从未熔合区末端产生微裂纹。

    2. 未焊透

      焊接时，不锈钢焊接管之间应该熔合而未焊上的部分称为未焊透，出现在单面的坡口根部及双面焊的坡口钝边。

五、形状和尺寸不良

    1. 咬边

   由于薄壁不锈钢管焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边。

    2. 焊瘤

   焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤称为焊瘤。焊瘤存在于焊管焊缝表面，在其下面往往伴随着未熔合、未焊透等缺陷。

    3. 烧穿和下塌

    焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫做烧穿。烧穿容易发生在第一道焊道及薄板对接焊缝或管子对接焊缝中。穿过单层焊缝根部，或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属塌落的过量焊缝金属称为下塌。

   4. 错边和角变形

   由于两个不锈钢薄壁管没有对正而造成板的中心线平行偏差称为错边。由于两个薄壁不锈钢管没有对正而造成它们的表面不平行或不成预定的角度称为角变形。

六、其他缺陷

  1. 电弧擦伤

  在焊缝坡口外部引弧时产生于母材金属表面上的局部损伤称为电弧擦伤。如果在不锈钢焊接管的坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，又容易被忽视、漏检，从而导致事故发生。

  2. 飞溅

  熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象称为飞溅。不同药皮成分的焊条具有不同的飞溅损失。不锈钢焊接管熔化焊焊缝缺陷分类及标记见表7 -2。缺陷用数字序号标记，每一缺陷大类用一个三位阿拉伯数字标记，每一缺陷小类用一个四位阿拉伯数字标记，同时采用国际焊接学会(IIW)“参考射线底片汇编”中目前通用的缺陷字母代号来对缺陷进行简化标记。每一数字序号仅适合于某一特定类型的缺陷，例如1021为“焊缝横向裂纹”，1023为“热影响区横向裂纹”等。

  焊丝和焊剂的种类很多，焊接薄壁不锈钢管的焊丝、焊剂，常用的为高锰高硅型焊剂配合焊08高( H08A)和焊08锰高(H08MnA)焊丝，或采用低锰型、无锰型焊剂配合焊08锰高( H08MnA)和焊10锰2 (HioMn2)焊丝，都能获得满意的机械性能。但对焊接薄壁不锈钢管的焊丝、焊剂的选用，就不仅和钢材的强度有关，而且和板材厚度、坡口形式有联系。如16锰钢，对于薄板不开坡口的对接焊缝，由于没有坡口，母材熔合比大，可以采用焊08高(H08A)焊丝和高锰高硅型的431焊剂。对中板、开坡口的接头，就要选用焊08锰高( H08MnA)等焊丝和431焊剂。对于特大坡口，就应用焊10锰2( HioMn2)焊丝和431焊剂，以保证焊缝中有足够的锰的含量，以提高焊缝的强度。对15锰钒和15锰钛钢，如板厚不大，不开坡口，可以采用焊08锰高( H08MnA)焊丝，配以131焊剂。对特大厚度和深坡口的接头，则要采用焊08锰钼高(H08MnMoA)焊丝，配以431、350或250焊剂。431焊剂工艺性能较好，但抗裂性能不如焊剂350和焊剂250。焊剂250要用直流电源焊接，因此，当钢板厚、刚性大、焊缝容易产生裂缝时，最好采用焊剂350或焊剂250。对不同的钢种、厚度和坡口形式的焊缝，其应选用的焊丝、焊剂推荐如表。