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學術論文

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【技術干貨】風力發(fā)電焊接缺陷及防治措施

風力發(fā)電塔架制造過程中,焊接是非常重要的一道工序,焊接質量的好壞直接影響了塔架生產質量,因此了解焊縫缺陷產生的原因以及各種防治措施是相當有必要的。在塔架生產中,焊接缺陷分為內部缺陷(如裂紋、未焊透)、外部缺陷和其他缺陷。


一、外觀缺陷

外觀缺陷(表面缺陷)是指不用借助于儀器,從工件表面就可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤及焊接變形等,有時還有表面氣孔和表面裂紋、單面焊的根部未焊透等。

防治措施:矯正操作姿勢,選用合理的規(guī)范,選用無偏芯焊條,減小裝配間隙,在焊縫背面加設墊板或藥墊。


二、氣孔和夾渣

氣孔:氣孔是指焊接時熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的,也可能是焊接冶金過程中反應生成的。

(1)產生氣孔的主要原因:母材或填充金屬表面有銹、油污等,焊條及焊劑未烘干會增加氣孔量,因為銹、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體,增加了高溫金屬中氣體的含量。焊接線能量過小,熔池冷卻速度大,不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足也會增加氧氣孔。

(2)氣孔的危害:氣孔減少了焊縫的有效截面積,使焊縫疏松,從而降低了接頭的強度,降低塑性,還會引起泄露。氣孔也是引起應力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。

防治措施:a、清除焊絲、工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。b、采用堿性焊條、焊劑,并徹底烘干。c、采用直流反接并用短電弧施焊。d、焊前預熱,減緩冷卻速度。e、用偏強的規(guī)范施焊。


夾渣:夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。

(1)夾渣產生的原因:a、坡口尺寸不合理;b、坡口有污物;c、多層焊時,層間清渣不徹底;d、焊接線能量小;e、焊縫散熱太快,液態(tài)金屬凝固過快;f、焊條藥皮,焊劑化學成分不合理,熔點過高; g、手工焊時,焊條擺動不良,不利于熔渣上浮。可根據(jù)以上原因分別采取對應措施以防止夾渣的產生。

(2)夾渣的危害:點狀夾渣的危害與氣孔相似,帶有尖角的夾渣會產生尖端應力集中,尖端還會發(fā)展為裂紋源,危害較大。


三、裂紋

裂紋的分類:根據(jù)裂紋尺寸大小,分為三類:(1)宏觀裂紋:肉眼可見的裂紋。(2)微觀裂紋:在顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)。(3)超顯微裂紋:在高倍數(shù)顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn),一般指晶間裂紋和晶內裂紋。

從產生溫度上看,裂紋分為兩類:

(1)熱裂紋:產生于Ac3線附近的裂紋。一般是焊接完畢即出現(xiàn),又稱結晶裂紋。這種裂紋主要發(fā)生在晶界,裂紋面上有氧化色彩,失去金屬光澤。

(2)冷裂紋:指在焊畢冷至馬氏體轉變溫度M3點以下產生的裂紋,一般是在焊后一段時間(幾小時,幾天甚至更長)才出現(xiàn),故又稱延遲裂紋。

按裂紋產生的原因分,又可把裂紋分為:(1)再熱裂紋;(2)層狀撕裂;(3)應力腐蝕裂紋。

裂紋的危害:裂紋,尤其是冷裂紋,帶來的危害是災難性的。世界上的壓力容器事故除極少數(shù)是由于設計不合理,選材不當?shù)脑蛞鸬囊酝,絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。


防治結晶裂紋的措施:a、減小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量較低的材料焊接。b、加入一定的合金元素,減少柱狀晶和偏析。如鋁、鐵等可以細化晶粒。c、采用熔深較淺的焊縫,改善散熱條件使低熔點物質上浮在焊縫表面而不存在于焊縫中。d、合理選用焊接規(guī)范,并采用預熱和后熱,減小冷卻速度。e、采用合理的裝配次序,減小焊接應力。


防治再熱裂紋的措施:a、注意冶金元素的強化作用及其對再熱裂紋的影響。b、合理預熱或采用后熱,控制冷卻速度。c、降低殘余應力避免應力集中。d、回火處理時盡量避開再熱裂紋的敏感溫度區(qū)或縮短在此溫度區(qū)內的停留時間。


防治冷裂紋的措施:a、采用低氫型堿性焊條,嚴格烘干,在100~150℃下保存,隨取隨用。b、提高預熱溫度,采用后熱措施,并保證層間溫度不小于預熱溫度,選擇合理的焊接規(guī)范,避免焊縫中出現(xiàn)脆硬組織。c、選用合理的焊接順序,減少焊接變形和焊接應力。d、焊后及時進行消氫熱處理。


四、未焊透

指母材金屬未熔化,焊縫金屬沒有進入接頭根部的現(xiàn)象。

產生未焊透的原因:(1)焊接電流小,熔深淺。(2)坡口和間隙尺寸不合理,鈍邊太大。(3)磁偏吹影響(4)焊條偏芯度太大(5)層間及焊根清理不良。


未焊透的危害:其一是減少了焊縫的有效截面積,使接頭強度下降。其二 ,未焊透引起的應力集中所造成的危害,比強度下降的危害大得多。未焊透嚴重降低焊縫的疲勞強度。未焊透可能成為裂紋源,是造成焊縫破壞的重要原因。


未焊透的防治措施:使用較大電流來焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊縫時,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理設計坡口并加強清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的產生。


五、未熔合

是指焊縫金屬與母材金屬,或焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合、根部未熔合三種。

產生未熔合缺陷的原因:(1)焊接電流過小;(2)焊接速度過快;(3)焊條角度不對;(4)產生了弧偏吹現(xiàn)象;(5)焊接處于下坡焊位置,母材未熔化時已被鐵水覆蓋;(6)母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結合等。

未熔合的危害:未熔合是一種面積型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合對承載面積的減小都非常明顯,應力集中也比較嚴重,其危害性僅次于裂紋。

未熔合的防治措施:適當加大焊接電流,提高焊接線能量;焊接速度適當,不能過快;熟練操作技能,焊條(槍)角度正確。


六、其他缺陷:

焊縫化學成分或組織成分不符合要求:焊材與母材匹配不當,或焊接過程中元素燒損等原因,容易使焊縫金屬的化學成分發(fā)生變化或造成焊縫組織不符合要求。這可能帶來焊縫的力學性能的下降,還會影響接頭的耐蝕性能。

過熱和過燒:若焊接規(guī)范使用不當,熱影響區(qū)長時間在高溫下停留,會使晶粒變得粗大,即出現(xiàn)過熱組織。若溫度進一步升高,停留時間加長,可能使晶界發(fā)生氧化或局部熔化,出現(xiàn)過燒組織。過熱可通過熱處理來消除,而過燒是不可逆轉的缺陷。


通過對焊接缺陷產生的原因進行分析,制定各種防治措施,對員工進行焊接技能和焊接知識培訓,不僅加快了生產進度,降低了成本,還大大提高了焊接質量,一舉多得。



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點擊次數(shù):  更新時間:2016/7/29 12:19:00
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