电厂金属焊接技术中出现缺陷的原因及解决办法

电厂金属焊接技术中出现缺陷的原因及解决办法

虞明

(大唐华银电力股份有限公司金竹山火力发电分公司湖南省冷水江市417503)

摘要：目前，我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，电厂金属焊接技术的质量,对整个电厂机组能否正常的运行起着极其重要的作用。大部分原因是电厂在进行金属焊接时,电厂金属焊接技术不成熟,无法满足实际的操作要求;时间上要求紧迫。另外,金属焊接的质量监理部门在监管是存在漏洞;机械设备在安装是存在隐患,都会造成电厂金属焊接的质量出现问题。而电厂金属焊接的质量会影响到整个电厂生产的安全与稳定。所以,要保证电厂金属焊接的质量是非常重要的。本文针对电厂金属金属焊接技术中存在的缺陷原因进行分析,并提出具体的可实施措施。

关键词：电厂；金属焊接；技术；缺陷原因；具体措施

引言

在金属设备加工的企业中，焊接都是安装工程中的一项关健性技术，对工程的工期和质量有着密切的关系，同时对工程的使用寿命、运行安全以及投资成本有着直接的影响。焊接工艺是机械制造中一项必不可少的重要技术，一旦金属产品在焊接方面存在缺陷，就可能会导致产品结构出现断裂问题，使产品出现故障，甚至于可能会出现重大安全事故，给企业和工作人员带来巨大损失。因此，对焊接缺陷进行合理的防控，确保焊接的质量，是相关的企业面临的一个重大问题。

1电厂金属焊接内容以及参数

电厂金属焊接方面的内容包括很多方面，通过比较和分析焊接材料、焊接接头、焊接应力、变形状态以及设备仪器，来把握和分析不同金属材料的焊接规律以及原则，以保证电厂设备的焊接质量，可以通过不同的焊接方法和工艺手段得到与电厂的实际状况相协调的金属焊接工艺，满足电厂运行的实际要求。电厂的金属焊接性就是设备的焊接工艺，工艺的合理执行以焊接接头的焊接性能以及金属材料对焊接加工的适应程度为基础和前提。焊接参数包括：金属的结合性以及接头焊接的难易程度。

2电厂金属焊接缺陷产生的原因

2.1裂纹缺陷

在电厂金属焊接技术中,裂纹是最为严重的焊接缺陷,由于焊接时形成了新的平面,出现裂纹则会导致在金属的裂口两端,因受力过于集中而发生扩张的现象,而扩张极其容易不断地增大,导致整个焊接的金属断裂。在金属焊接过程中,存在着裂缝可分成热裂纹与冷裂纹两种。金属焊接出现热裂纹,其原因机理主要是:焊接熔池里有许多杂质,这些杂质熔点很低而且熔点不高,导致杂质凝结的时间延长,这些经过长时间凝固以后的杂质,在金属焊接中可塑性非常差,不易延伸其广度。因此,金属在受到很大的外力与焊接缝隙凝结的双重作用之下,金属在凝结时就会很容易受到杂质的影响,致使金属的新界面被拉开,晶体出现了热裂纹。冷裂纹的形成原因主要是在焊接母材和焊接缝隙间的熔合线上产生裂纹。在金属焊接的过程中,冷裂纹和热裂纹相似,很容易观测到。相关的研究表明,金属焊接中出现的冷裂纹、淬硬组织、焊接缝隙中大量扩散的氢、焊接接头的应力作用有着密切的关系。

2.2夹渣

夹渣就是在焊缝中残留的熔渣，会对严重影响到焊缝的致密性以及强度。而出现夹渣的关键原因如下：在相关焊缝的边缘有氧割或是碳弧气刨残留的熔渣，坡口的角度、焊接的电流过小、焊接速度过快。在对酸性焊条进行使用时，因为电流过小或者运条不合理而产生的糊渣。在使用碱性焊条时，因电弧过长或极性不正确的而造成的夹渣等。

2.3未熔合、未焊透

金属的焊接过程中，如果母材和焊缝之间没有实现熔合，就叫做未熔合。如果接头根部没有实现完全焊透，就叫做未焊透。上述两个问题会导致焊缝工作面积的缩小，导致应力集中现象出现，使焊缝的强度显著降低，焊缝出现裂缝。导致未熔合的原因有：焊件表面上的氧化膜和油污没有得到彻底的清理，在进行焊接操作时，熔渣会影响金属的融合程度。如果操作手段不合理，电弧的坡口位置会出现偏差。导致未焊透的原因有：焊件装配件和坡口角度过小，厚度尺寸较大的钝边直径过大，焊接电流不均匀，焊接电弧过长。

2.4孤坑缺陷

众所周知,母材里含有碳元素,焊丝的金属里面主要是锰元素为主。孤坑缺陷是由于在选取焊剂的时候,存在着一些不合理的现象,而且在选取焊丝金属的过程中,选取了含有大量碳及锰的原材料。在热循环的金属焊接过程中,焊道冷却的速度太快,会使金属在热的影响区里僵硬得很快。与此同时,安装焊道的形状不够合适,它的长度与宽度的比例不够合理。另外,出现孤坑缺陷很可能会是在工作人员进行金属焊接的时候,工序出现了错乱,导致了母材烦人受力不均所致。

3具体措施

3.1对裂纹采取的措施

防止热裂纹缺陷的出现,应该选择精确的金属焊接参数,减慢金属冷却的速度,提高焊接缝隙形状的系数;还要采用合适的电流,多层多道的焊接技术,以避免在焊接缝隙的中心出现裂纹;工作人员还要认真地执行电厂金属焊接技术的规程,要注意降低金属焊接应力。避免冷裂纹的出现,要注意选取低氢类型的焊条,以降低焊接缝隙扩散出的氢含量;保管焊接材料的工作人员要按照电厂的规定保管材料,在金属焊接前要做好各项处理工作,有效的降低氢的来源;利用热处理技术,消除氢和内应力;对于淬硬组织加以回火,改善金属焊接的接头韧性;采取多层多道的金属焊接技术,对不同的层间温度予以控制,并要利用分段退焊的方法,以减少金属焊接应力。

3.2夹渣与咬边解决方法

对于坡口的尺寸的选择，严重的倒角边清理，控制焊接电流和速度，适合摆动。在多层焊过程中，仔细检查槽两边的融化，严格清理每一个焊接焊渣。完全移除覆盖现有的焊渣，注意进行精密的焊接。此外，对焊接的电流与运条的手法进行适当的选择，对于焊条的角度与电弧长度进行及时合理的控制，对埋弧焊的工艺参数进行合理的设置，且确保焊接速度的适当和焊机轨道的平整。

3.3裂纹的解决措施

为了避免出现有害裂纹，可以通过选择精确度满足要求的焊接参数，降低金属的实际冷却速度，实现裂纹形状系数的改变。也可以通过多层次多焊道的焊接方法，控制焊接产生的裂纹以及中心部分产生的缝隙，操作人员要严格按照焊接操作规程和工艺执行，降低焊缝金属的压力值。在对冷裂纹的控制中，需要合理控制氢含量，进行金属热处理，可以降低金属内部的压力以及氢含量。控制焊接用材料中的湿度，妥善保管焊条和焊剂，可以采用定期烘焙的方法，避免发生潮解。对坡口边缘进行仔细检查，避免出现油污以及水分和锈蚀，减少氢的来源渠道。结合所选择材料的等级以及碳当量、结构件的厚度和焊接环境进行焊接操作，尽可能选择合理的焊接参数，做好焊接之前的预热以及焊接之后的热处理，通过多道焊接，来实现层间温度的合理控制；做好焊接之后的处理工作，及时消氢，消除内部应力，对于淬硬的结构和组织，需要采用回火的方式进行处理，实现接头韧性的改善。保证焊接程序的合理性，可以采用分段焊接法来降低焊接过程中所产生的应力。在电厂管道组装的过程中会产生一定数量的焊接裂纹，对于这一现象，可以结合膨胀问题来分析和考虑，对于焊道整体来说，由于焊口在受热以后会发生膨胀，所以必须结合热态和冷态来考虑结构的膨胀问题和收缩问题，当收缩受阻或者膨胀受阻时，必然会在热影响区和应力交变处产生裂纹。

3.4弧坑的解决措施

在焊接过程中，要实时改变焊接方向，焊丝的长度以及开槽的侧面尺寸的制定要将焊丝的直径作为衡量基准，开槽的形状应该和木材相一致，尽可能提高电厂中的焊接电流量，提高焊渣的融化速度，在对该面层的焊接过程中，需要及时调整单焊道为多焊道，降低金属焊接过程中的负荷，保证电厂焊接金属的稳定性和安全性。

4焊接质量检验

4.1检验金属焊接的外观质量

金属焊接外观质量的检验，其工作的内容就是检查焊缝的外表质量，对焊缝的外观尺寸、形状等是否符合相关的要求进行确认，并查看其是否有咬边、弧坑、焊瘤、表面的气孔、夹渣、裂纹及根部未焊透等等缺陷的存在。

4.2金属焊接气密性试验

气密性试验是对焊缝的致密性进行检测的一种试验方法，依据结构的形状与部位的差异，可以采用不同的试验方法，如气体试验、煤油试验、灌水冲水试验等多种方法。

4.3检验金属焊接是否有损探伤

对于无损探伤的检验，是发现焊缝内部的缺陷的一种有效方式，而对一些非常重要的结构，出厂前都需要实施无损探伤的检验。通常情况下，无损探伤检验方法包含：磁粉的探伤、渗透的探伤、射线的探伤以及超声波的探伤等。

结语

综上所述,对于电厂金属焊接技术中存在的各种缺陷,应该采取相应的措施进行改善。首先,编制电厂金属焊接技术文件;其次,要注意对金属焊接材料的管理;再次,对金属焊接操作的工作人员进行培训;最后,对金属焊接的质量加以检验。对于电厂金属焊接技术的施工情况来讲,焊接的技术和流程是电厂金属焊接质量控制中最为关键之处,围绕这个关键之处展开一系列的处理方法。采用有关技术的工作以外,还要针对金属焊接过程中所出现的问题,及时的组织有关技术专家对问题进行研究,提出最为可行的解决措施,将有关金属焊接的缺陷和处理方法记录下来,建立起电厂金属焊接的知识库,以防再一次出现相同的错误。电厂金属焊接技术中存在的缺陷,要实施有效的质量控制,提高中国电厂金属焊接技术的水平。

参考文献:

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[2]寇勇.浅析电厂金属焊接工艺的缺陷及应对措施[J].民营科技,2012(8):39．

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