如何提高焊缝质量

如何提高焊缝质量

焊接从母材和焊条熔化到熔池的形成、停留、结晶，其过程发生了许多的冶金化学反应，这样就影响了焊缝的化学成分、组织、力学性能(强度、硬度、韧性和疲劳极限) 、物理和化学性能，因此，焊缝的质量好坏关系到焊件的质量好坏，会影响到焊件的使用性能。所以我们应该对如何提高焊缝的质量进行分析。

一、熔焊冶金机理

1. 氧化

熔池的体积很小，受电弧加热升温很快，温度可达2000 ℃或更高。在高温下氧气发生分解，成为氧原子，这样，其化学性质非常活泼，容易与金属和碳发生氧化反应，形成大量的金属氧化物和非金属氧化物，反应方程式如下:

Fe + O = FeOMn + O = MnO

Si + 2O = SiO2 2Cr + 3O = Cr2O3

C + O = CO

这样，Fe 、Mn、Si 、C 等元素大量烧损，使焊缝金属含氧量增加，焊缝力学性能大大下降(如低温冲击韧性明显下降，引起冷脆，使得焊件在低温条件下的安全性降低) 。当焊缝凝固冷却后，FeO 转变为Fe3O4 ，它使焊缝金属的屈服极限、冲击韧度、疲劳极限。SiO2 、MnO 如果没有充足的时间上浮，则成为夹杂物。CO如果没有析出，则成为焊缝中气孔。这些夹杂物和气孔都会降低焊缝的性能。焊接高碳钢和铸铁时容易发生CO 气孔;焊接灰口铸铁时，由于碳、硅的

烧损，冷却快，焊缝会成为硬脆的白口组织。

2. 熔池吸气

(1) 吸氮。由于受到高温的影响，氮气也要发生分解，形成氮原子，溶于液态金属中，在冷却过程中要发生相变(奥氏体转变为铁素体) ，氮在固溶体中的溶解度发生突降，最后以Fe4N 析出，由于Fe4N 呈片状夹杂物，虽然使得焊缝金属的硬度增高，但塑性下降。

(2) 吸氢。焊接接头表面附着的油、铁锈所含水分、焊条药皮中配用的有机物等，经高温分解产生氢，氢以原子的形式被液态金属所吸收。当温度降低时，过饱和的氢将从液态金属中析出，成为气孔。当焊缝凝固至室温时，过饱和氢原子扩散到微孔中结合成氢

分子。在微孔中氢的压力逐渐增大，使焊缝产生裂纹。高碳钢和合金钢容易产生氢裂。

3. 焊接应力

由于焊缝不能自由收缩而引起焊接应力，焊接应力可以引起变形，降低结构的承载能力，引发焊接裂纹，甚至造成结构脆断。

二、提高焊缝质量措施

为了保证焊接质量，在焊接过程中，通常采取下列措施:

1.脱氧及掺合金。为了补偿烧损的合金，提高焊缝的力学性能和物理化学性能，在焊条药皮中加入锰铁合金等进行脱氧、脱硫、脱磷、去氢、渗合金等，从而保

证焊缝的性能。

Mn + FeO = MnO + Fe Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe

MnO + FeS = MnS + FeOCaO + FeS = CaS + FeO

2Fe3P + 5FeO = P2O5 + 11Fe

生成的MnS、CaS、硅酸盐MnO. SiO2 和稳定的复合物(CaO) 3•P2O5 不溶于金属，进入焊渣，最终被清理掉。

2. 焊前进行清理。对坡口以及焊缝两侧的油、锈及其它杂物进行清理;对焊条、焊剂进行烘干，可降低吸氢现象。

3. 合理的焊接顺序和焊接方向。先焊收缩量大的焊缝，以保证焊缝能够自由收缩;拼板时，先焊错开的短焊缝，后焊通直的长焊缝。另外，焊前预热、焊后锤击焊缝金属，使之延伸，可以减少焊接应力。

4. 形成保护气氛( 如CO2 、氩气等) ，限制空气侵入。

5. 控制电弧长度。因为电弧越长，侵入的氧越多。

6. 对于重要的焊接结构，若焊接接头的组织和性能不能满足要求时，可采取焊后热处理(退火、回火、淬火) 改善焊接接头的组织和性能，同时也可以消除或减少焊接应力。

通过以上措施，可以提高焊缝的质量，同时也使得焊件的质量得到保证。