爱华网六、影响焊接过程的因素分析
（1）操作人员因素
这一因素对焊接工作来说就是焊工，也包括焊接设备的操作人员。各种不同的焊接方法对焊工的依赖程度不同，手工操作占支配地位的手弧焊接，焊工操作技能的水平和谨慎认真的态度对焊接质量至关重要。即使埋弧自动焊，焊接规范的调整和施焊也离不开人的操作。由于焊工质量意识差、操作粗心大意，不遵守焊接工艺规程，操作技能差等都可能影响焊接质量。控制措施可以从以下几方面着手：
1）加强“质量第一，用户第一，下道工序是用户”的质量意识教育，提高责任心和一丝不苟的工作作风，并建立质量责任制。
2）定期进行岗位培训，从理论上认识执行工艺规程的重要性，从实践上提高操作技能。
3）加强焊接工序的自检与专职检查。
4）执行焊工考试制度，坚持持证上岗，建立焊工技术档案。
（2）机器设备因素
机器设备这一因素对焊接来说就是各种焊接设备。焊接设备的性能，它的稳定性与可靠性对焊接质量会产生一定影响，特别是结构复杂、机械化、自动化高的设备，由于对它的依赖性更高，因此要求它有更好、更稳定的性能。在压力容器质量体系中，要求建立包括焊接设备在内的各种在用设备的定期检查制度。包括以下几个方面：
1）定期的维护、保养和检修。
2）定期校验焊接设备上的电流表、电压表。
3）建立设备状况的技术档案。
4）建立设备使用人员责任制。
下面介绍一下埋弧焊机在工作中经常出现的故障、原因和检查方法见表6
表六埋弧焊机的故障、原因及检查措施
埋弧焊机的故障 | 出现故障的原因及检查措施 |
电源输出小，无法调节 电源电流（200A） | A.缺相（－380V输入缺相）检查主电路进线 B.一次电压过低（低于340V）检查主电源进线电压 C.插件松动，检查主线路板插头（A1-A6插件） D.主机板损坏（更换主机板） E．可控硅损坏（更换同型号可控硅） |
焊一段自动断弧，重复出现 | A．无反馈。检查14芯（4.10.11号线）有未断路 B．无反馈。检查控制线路板A1.A2.A11.插件 |
电流电压不能控制 | A.主机控制开关设置错误。应选择远程控制 B主机特性开关设置错误。应选择下降特性 C.控制箱开关设置错误。在焊接时应设置在“焊接”位置 |
调式（手动）时不能进退丝 | A.控制箱开关设置错误。焊丝应选择“进”“退”位置 B.未给“进退”丝信号，缓缓调节“焊接电压”钮，直至送丝 C.保险丝。检查保险管喝电机连线及电机电枢碳栅 |
弧压不稳成形差电流调不上 | A.14芯断线（似断非断）用万用表一一对应检查14芯，同时晃动14芯控制电缆，观察万用表Ω挡是指针是否摆动。 B接触不良。检查主极极控制极插头是否松动 C.接触不良。检查接地线（焊机负极）是否与母材可靠连接 |
按启动后无空载电压 | A.14芯内部断线，检查14芯 B.电源主接触器故障。检查主接触器更换处理 C.控制箱内故障。检查控制箱内插件是否松动。 D.控制线路板故障。检查组建IC2A,更换处理 E.接触器故障。检查控制箱内截获促起JQX-14F更换处理 |
焊接时弧压不可调 | A.无反馈。检查14芯内部4号线是否断路，启用备用线14号线 B.无反馈。检查控制线路板上A11插头是否松动 C.电位器故障。检查“焊接电压”电位器，更换处理 D.控制电源保险丝是否烧断，更换处理（1A） |
控制电源无指使，控制 系统无任何动作 | 控制电源保险丝烧断。（在控制箱底部1A） |
送丝电机不转 | A.保险丝。检查送丝保险丝 B.连线。检查送丝机连线 C.电机。检查电机是否完好 D.检查有否励磁及电枢电压 |
送丝电机不转 | A.保险丝。检查送丝保险丝 B.连线。检查送丝机连线 C.电机。检查电机是否完好 D.检查有否励磁及电枢电压 |
送丝轮工作，但焊丝不动 | A.送丝轮磨损。更换焊丝 B.卡丝。焊丝在盘上卡死，更换焊丝 C．焊丝打折。检查焊丝，更换优质焊丝 |
电弧不稳，焊缝成形差 | A.导电嘴。导电嘴磨损严重，更换导电嘴 B.搭铁线。检查焊机负极接触是否良好 C.工件与料架接触不良。检查料架上是否有油漆或其它绝缘物，打磨处理 D.焊接规范是否正确（电流、电压、速度,除锈,去油,干燥处理 |
不起弧，其它地方打火 | 绝缘破损。检查送丝机构与机架是否绝缘。更换绝缘垫 |
（3）材料因素
焊接使用的材料包括各种被焊材料，也包括各种焊接材料、还有与产品配合
使用的各种外购或外协加工的零部件。焊接生产中使用这些材料的质量是保证焊接产品质量的基础和前提。从全面质量管理的观点出发，为了保证焊接质量，从生产过程的起始阶段，即投料之前就要把好材料关。主要有以下一些控制措施：1）加强原材料的进厂验收和检验。
2）建立严格的材料管理制度。
3）实行材料标记移植制度，以达到材料的追溯性。
4）择优选择信誉、质量好而且稳定的供应厂和协作厂进行订货和加工。
（4）工艺方法因素
焊接质量对工艺方法的依赖性较强，在影响工序质量的各因素中占有更重要的地位。其影响主要来自两个方面：一方面是工艺制订的合理性；另一方面是执行工艺的严肃性。某一产品或某种材料的焊接工艺的制定，首先要进行焊接工艺评定，然后根据评定合格的工艺评定报告和图样技术要求制订焊接工艺规程、编制焊接工艺说明书或焊接工艺卡。这些以书面形式表达的各种工艺参数是指导施焊时的依据，它是模拟生产条件所作的试验和长期积累的经验以及产品的具体技术要求而编制出来的，是保证焊接质量的基础。在此基础上需要保证的另一方面是贯彻执行焊接工艺的严肃性。在没有充分根据的情况下不得随意变更工艺参数，即使确需改变，也必须履行一定程序和手续。不正确的焊接工艺固然不能保证焊接质量，即使有经评定验证是正确合理的工艺规程，不严格执行，同样也不能得到合格的质量。两者相辅相成，相互依赖，不能忽视或偏废任何一个方面。其主要控制措施有：
1）按有关规定进行焊接工艺评定。
2）选择有经验的焊接技术人员编制所需的工艺文件。
3）加强施焊过程中的管理与检查。
4）按要求制作焊接产品试板以检验工艺方法的正确性与合理性。
七、焊接缺陷及其产生原因分析及预防措施
焊接是现代工业生产中最重要的加工工艺之一，已广泛应用于制造和修理。焊接作为一种降低成本、提高生产效率的有效新方法，用它不仅可以得到优质、可靠的工件，而且可以创造出原则上完全新颖的产品。如航空航天和核动力装置，微电子以及超精器件，如果没有焊接技术，很难想象将会遇到多少困难，甚至无法制造出这些高端产品。因此完全可以说，没有焊接就没有今天这样的现代工业，焊接为建立社会主义强国起到了决定性的作用。随着现代工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化，大容量和高参数的方向发展。有的还在低温、深冷、腐蚀介质等恶劣环境下工作。因此各种低合金高强钢，中、高合金钢，超高强钢，以及各种合金材料应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金材料的应用，在焊接生产上带来了许多新的问题，其中较为普遍而又十分严重的就是焊接缺陷。焊接缺陷不仅给生产带来了许多困难，而且可能带来灾难性的事故。据统计好多钢结构事故中，绝大多数是由焊接缺陷而引起的。其中最主要的是焊接裂纹，焊接裂纹又是最危险的脆性破坏。问题危害甚大，已成为世界各国所关注的课题，常见问题焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。本设计将详细的阐述埋弧焊焊接缺陷的产生及防止措施。
虽然HJ431高锰高硅焊剂抗锈能力较强，但还不如CO2保护焊。为确保埋弧焊的焊缝质量，除加强焊前清理外，要控制坡口加工及装配质量，保证间隙均匀，错边量小，还要加强生产管理，尽可能缩短装配与焊接间的时间间隔，以防止生锈和间隙内进入污物。
埋弧焊常见缺陷有焊缝成形不良、咬边、未焊透、未熔合、气孔、裂纹和夹渣等。常见缺陷产生的原因及预防措施见表7。
表7埋弧焊常见缺陷产生原因及预防措施
缺陷类型 | 产生原因 | 预防措施 |
余高太大 | 1.焊接电流太大； 2.电弧电压太低； 3.焊接速度太慢； 4.焊缝干伸长太大发红； 5.装配间隙太小； 6.焊件非水平位置 | 1.降低焊接电流； 2.提高电弧电压； 3.提高焊接速度； 4.减小焊缝干伸长； 5.加大装配问隙； 6.将焊件放到水平位置 |
余高太小 | 1.焊接电流太小； 2.电弧电压太高； 3.焊接速度太快； 4.装配间隙太大s 5.焊件非水平位置 | 1.加大焊接电流； 2.降低电弧电压； 3.降低焊接速度； 4.减小装配间隙5 5.将焊件放到水平位置 |
余高窄而凸出 | 1.焊剂铺撒宽度不够； 2.电弧电压太低； 3.焊接速度太快 | 1.加大焊剂铺撒宽度； 2.提高电弧电压； 3.降低焊接速度 |
焊缝中间凸起，两边凹陷 | 焊剂圈太低，焊接过程中将部分液态熔渣刮走 | 提高焊剂圈高度至30～40mm |
焊缝不直 | 1.焊丝嘴孔磨损严重； 2.焊缝干伸长太大 | 1.更换焊丝嘴； 2.减小焊缝干伸长 |
咬边 | 1.焊接速度太大； 2.电弧电压太高； 3.焊剂垫与工件间隙太大； 4.焊接电流太大； 5.焊丝对中位置不对 | 1.降低焊接速度； 2.降低电弧电压； 3.减小间隙； 4.减小焊接电流； 5.改正对中位置 |
夹渣 | 1.焊件倾斜，熔渣流到熔池前方； 2.多层焊时焊丝离坡口面太近，出现咬边现象； 3.多层焊层问清渣不净； 4.焊接电流太小； 5.焊丝对中位置不对，多层焊焊道形状不好，表面不平有夹角 | 1.将工件放到水平位置； 2.调整好焊丝与坡口面间距离； 3.加强层间清渣； 4.提高焊接电流； 5.调整焊丝对中位置及焊接工艺参数，消除夹角 |
未焊透或未熔合 | 1.焊接电流太小； 2.焊接速度太快； 3.装配间隙太小； 4.焊丝对中位置不好，电弧偏向一边 | 1.提高焊接电流； 2.降低焊接速度； 3.加大装配间隙； 4.调整焊丝对中位置，使电弧 对准间隙中心 |
焊瘤 | 1.焊接电流太大； 2.焊接速度太小； 3.电弧电压太低 | 1.降低焊接电流； z.提高焊接速度； 3.提高电弧电压 |
焊漏或烧穿 | 1.焊接电流太大； 2.焊接速度太慢； 3.装配间隙太太； 4.焊剂垫太松. | 1.降低焊接电流； 2.提高焊接速度； 3.减小装配间隙； 4.垫好焊剂垫 |
气孔 | 1.焊接区未清理干净； 2.焊剂潮湿； 3.焊剂中混有脏物； 4.焊剂层太薄或焊剂斗阻塞送不出焊； 5.焊丝太脏； 6.电弧电压太高 | 1.加强焊前清理； 2.按要求烘干焊剂； 3.将焊剂筛选干净，除去杂物； 4.提高焊剂圈高度至30～40mm，保证焊剂供应 5.清理焊丝； 6.降低电弧电压 |
裂纹 | 1.焊丝与焊剂不匹配〈基体金属含碳量高时，焊缝金属含锺量太低)； 2.焊后冷却太快，热影响区产生猝硬组织； 3.焊接工艺参数不合适，焊缝成形系数太小〈焊缝窄而深)； 4.焊后冷却不当 | 1.选择合适的焊丝与焊剂，焊前预热； 2.加大线能量或焊前预热； 3.调整工艺参数，减小焊接电流，提高电弧电压，使焊缝成形系数在1～2之间； 4.焊后热处理 |
人字裂纹 | 1.焊接区未清理干净； 2.焊剂受潮 | 1.加强焊前清理； 2.烘干焊剂 |
麻点 | 1.焊接区未清理干净； 2.焊剂太潮； 3.焊剂太厚 | 1.加强焊前清理； 2.烘干焊剂； 3.降低焊剂高度≤40mm |
焊剂表面粗糙 | 1.焊剂太厚； 2.焊剂粒度不合适 | 1.降低焊剂高度≤40mm； 2.选择与焊接电流合适的焊剂粒度 |
下面主要介绍气孔、裂纹、夹渣对埋弧焊焊缝质量的影响：
1、气孔
1)焊剂吸潮或不干净焊剂中的水分、污物和氧化铁屑等都会使焊缝产生气孔，在回收使用的焊剂中这个问题更为突出。水分可通过烘干消除，烘干温度与肘间由焊剂生产厂家规定。防止焊剂吸收水分的最好方法是正确肋储存和保管
2)焊接时焊剂覆盖不充分由于电弧外露并卷入空气而造成气孔。焊接环缝时，特别是小直径的环缝，容易出现这种现象，应采取适当措施，防止焊剂散落。
3)熔渣粘度过大焊接时溶入高温液态金属中的气体在冷却过程中将以气泡形式溢出。如果熔渣粘度过大，气泡无法通过熔渣，被阻挡在焊缝金属表面附近而造成气孔。通过调整焊剂的化学成分，改变熔渣的粘度即可解决。
4)电弧磁偏吹焊接时经常发生电弧磁偏吹现象，特别是在用直流电焊接时更为严重。电弧磁偏吹会在焊缝中造成气孔。磁偏吹的方向、受很多因素的影响，例如工件上焊接电缆的联接位置：电缆接线处接触不良、部分焊接电缆环绕接头造成的二次磁场等。在同一条焊缝的不同部位，磁偏吹的方向也不相同。在接近端部的一段焊缝上，磁偏吹更经常发生，因此这段焊缝气孔也较多。为了减少磁偏吹的影响，应尽可能采用交流电源；工件上焊接电缆的联接位置尽可能远离焊缝终端；避免部分焊接电缆在工件上产生二次磁场等。
5)工件焊接部位被污染焊接坡口及其附近的铁锈、油污或其他污物在焊接时将产生大量气体，促使气孔生成，焊接之前应予清除。
2、裂纹
通常情况下，埋弧焊接头有可能产生两种类型裂纹，即结晶裂纹和氢致裂纹。前者只限于焊缝金属，后者则可能发生在焊缝金属或热影响区。
1)结晶裂纹钢材焊接时，焊缝中的S、P等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶。随着结晶过程的进行，它们逐渐被排挤在晶界，形成了“液态薄膜”。焊缝凝固过程中，由于收缩作用，焊缝金属受拉应力，“液态薄膜”，不能承受拉应力而形成裂纹。可见产生“液态薄膜”和焊缝的拉应力是形成结晶裂纹的两方面原因。
钢材的化学成分对结晶裂纹的形成有重要影响。硫对形成结晶裂纹影响最大，但其影响程度又与钢中其他元素含量有关，如Mn与S结合成MnS而除硫，从而对S的
有害作用起抑制作用。Mn还能改善硫化物的性能、形态及其分布等。因此，为了防止产生结晶裂纹，对焊缝金属中的Mn／S值有一定要求。Mn／S值多大才有利于防止结晶裂纹，还与含碳量有关。图13表示C、Mn、S含量与焊缝裂纹倾向的关系。可见含C量愈高，要求Mn／S值也愈高。Si和Ni的存在也会增加S的有害作用。
图13Mn、C、S同时存在对结晶裂纹的影响
埋弧焊焊缝的熔合比通常都较大，因而母材金属的杂质含量对结晶裂纹倾向有很大关系。母材杂质较多，或因偏析使局部C、S含量偏高，Mn／S可能达不到要求。可以通过工艺措施。(如采用直流正接、加粗焊丝以减小电流密度、改变坡口尺寸等)减小熔合比；也可以通过焊接材料调整焊缝金属的成分，如增加含Mn量，降低含C、Si量等。
焊缝形状对于结晶裂纹的形成也有明显影响。窄而深的焊缝会造成对生的结晶面，“液薄膜”将在焊缝中心形成，有利于结晶裂纹的形成。焊接接头形式不同不但刚性不同，并且散热条件与结晶特点也不同，对产生结晶裂纹的影响也不同。图14表示不同形式接头对结晶裂纹的影响，图14a、b两种接头抗裂性较高，图14c、d、e、f几种接头抗裂性较差。
图14接头形式对结晶裂纹的影响
2)氢致裂纹这种裂纹较多的发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的焊接热影．响区中这可能在焊后立即出现，也可能在焊后几时、几天、甚至更长时间才出现。这种焊后若干时间才出现的裂纹称为延迟裂纹。
氢致裂纹是焊接接头含氢量、接头显微组织、接头拘束情况等因素相互作用的结果。在焊接厚度10mm以下的工件时，一般很少发现这种裂纹。工件较厚时，焊接接头冷却速度较大，对淬硬倾向大的母材金属，易在接头处产生硬脆的组织。另一方面，焊接时溶解于焊缝金属中的氢，由于冷却过程中溶解度下降，向热影响区扩散。当热影响区的某些区域氢浓度很高而温度继续下降时，一些氢原子开始结合成氢分子，在金属内部造成很大的局部应力，在接头拘束应力作用下产生裂纹。
焊接某些超高强度钢时，这种裂纹也会出现在焊缝金属中。
针对氢致裂纹产生的原因，可以从以下几方面采取措施。
a、减少氢的来源及其在焊缝金属中的溶解，采用低氢焊剂；焊剂保管中注意防潮，使用前严格烘干；对焊丝、工件焊口附近的锈、油污、水分等焊前必须清理干净
通过焊剂的冶金反应把氢结合成不溶于液态金属的化合物，如高Mn高Si焊剂可以把H结合成HF和OH两种稳定化合物进入熔渣中，减少氢对生成裂纹的影响。
b、正确的选择焊接工艺参数，降低钢材的淬硬程度并有利于氢的逸出和改善应力状态，必要时可采用预热。
C、采用后热或焊后热处理焊后后热有利于焊缝中的溶解氢顺利的逸出。有些工件焊后需要进行熟处理，一般情况下多采用回火处理。这种热处理的效果一方面可消除焊接残余应力，另一方面使已产生的马氏体高温回火，改善组织。同时接头中的氢可进一步逸出，有利于消除氢致裂纹，改善热影响区的延性。
d、改善接头设计，降低焊接接，头的拘束应力在焊接接头设计上，应尽可能消除引起应力集中的因素，如避免缺口、防止焊缝的分布过分密集等。坡口形状尽量对称为宜，不对称的坡口裂纹敏感性较大。在满足焊缝强度的基本要求下，应尽量减少填充金属的用量。
埋弧焊时，焊接热影响区除了可能产生氢致裂纹外，还可能产生淬硬脆化裂纹、层状撕裂等。
3、夹渣
埋弧焊时，焊缝的夹渣除与焊剂的脱渣性能有关外，还与工件的装配情况和焊接工艺有关。对接焊缝装配不良时，易在焊缝底层产生夹渣。焊缝成形对脱渣情况也有明显影响。平而略凸的焊缝比深凹或咬边的焊缝更容易脱渣。双道焊的第一道焊缝，当它与坡口上缘熔合时，脱渣容易，如图15a所示；而当焊缝不能与坡口边缘充分熔合时，脱渣困难，如图15b所示。在焊接第二道焊缝时易造成夹渣。焊接深坡口时，有较多的小焊道组成的焊缝，夹渣的可能性小；而有较多的大焊道组成的焊缝，夹渣的可能性大。图16为这两种焊缝对夹渣的影响。
图15焊道与坡口熔合情况对脱渣的影响
a)脱渣容易b)脱渣困难
a) b)
图16多层焊时焊道大小对脱渣的影响
a)脱渣容易b)脱渣困难
八、中厚板埋弧自动焊接工艺参数的确定
1、焊前准备
（1）试件材料Q235Q
（2）试件尺寸400㎜×240㎜×12㎜
（3）焊接要求：双面焊
（4）焊接材料，焊丝H08MnA，焊剂HJ431，使用前烘干150-200℃恒温2小时。
2、试件装配
（1）清理油、污、锈
（2）装配间隙，始端2.5㎜，终端3.2㎜
（3）定位焊。焊接引弧板
（4）试件反变形量3°
3、焊接工艺参数
焊接层次 | 焊丝直径（㎜） | 焊接电流（A） | 焊接电压（V） | 焊接速度(m/h) |
正面 | 4.0 | 500-550 | 35-37 | 30-32 |
表面 | 4.0 | 550-600 | 35-37 | 30-32 |
4、操作要点及注意事项
（1）先焊背面焊缝，后焊正面焊缝
（2）背面焊道操作要点
1）垫焊剂垫2）焊丝对中3）准备引弧4）引弧5）收弧6）清渣
（3）正面焊操作要点
1）为防止未焊透和夹渣、正面焊道熔深度达到板厚的60%~70%
2)不必用焊剂垫，可直接进行焊接
