發(fā)布時間：2019-01-16所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：煤機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件在焊接過程中，綜合到圖紙設(shè)計、焊接工藝參數(shù)等多種因素，會對焊接質(zhì)量造成直接影響。焊接質(zhì)量對煤機產(chǎn)品使用可靠性及產(chǎn)品使用壽命至關(guān)重要。提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量，加強對焊接質(zhì)量的檢驗控制是煤機行業(yè)必要工作。本文對焊接缺陷及主要危害
摘要：煤機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件在焊接過程中，綜合到圖紙設(shè)計、焊接工藝參數(shù)等多種因素，會對焊接質(zhì)量造成直接影響。焊接質(zhì)量對煤機產(chǎn)品使用可靠性及產(chǎn)品使用壽命至關(guān)重要。提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量，加強對焊接質(zhì)量的檢驗控制是煤機行業(yè)必要工作。本文對焊接缺陷及主要危害，焊接檢驗進行了介紹與探討。
關(guān)鍵詞：焊接裂紋,應(yīng)力集中,質(zhì)量檢驗,無損探傷
煤礦機械結(jié)構(gòu)件最基礎(chǔ)的加工方式為焊接。在結(jié)構(gòu)件焊接生產(chǎn)過程中，受到圖紙設(shè)計、焊接工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)件坡口加工精度、焊接人員操作中的各種因素的影響，可能會產(chǎn)生各種焊接質(zhì)量問題。如果忽視產(chǎn)品焊接質(zhì)量，缺陷不僅會影響結(jié)構(gòu)件美觀，降低結(jié)構(gòu)精度，使用的可靠性，降低結(jié)構(gòu)件疲勞強度，可能造成極大的質(zhì)量事故。因此，嚴把焊接質(zhì)量關(guān)，杜絕焊接缺陷就成了煤機裝備行業(yè)重要的質(zhì)量控制課題。
1常見的焊接缺陷
1.1焊接外部缺陷
①焊縫尺寸不符合要求。焊縫高度、寬度超差，焊縫超高、過寬可能造成裝配干涉，零部件裝配不到位。焊縫高低差過大，易引起應(yīng)力集中，焊縫過凹則會因焊縫工作截面減小而降低焊縫接頭處強度。②焊接表面缺陷，主要為：焊接咬邊、焊瘤、未焊透、表面氣孔、表面裂紋等。咬邊：在母材沿焊縫邊緣低于母材的凹陷為咬邊，較少焊接接頭截面的有效工作面，可能會引起應(yīng)力集中。焊瘤：在焊接過程中，過多熔化的金屬流到焊縫附近工件上，形成小疙瘩狀。對于焊瘤一般采取打磨處理辦法，但焊縫中的焊瘤對焊縫處的承載能力影響較大，也會降低產(chǎn)品的疲勞強度。
1.2焊接內(nèi)部缺陷。
①氣孔：在焊接過程中，保護氣體或由于焊接反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，在金屬凝固時未逸出，而在焊縫內(nèi)部或表面形成孔穴，氣孔的存在降低焊縫有效工作截面，從而降低焊縫的強度與韌性，引起應(yīng)力集中，焊縫致密性差，嚴重影響油箱、水箱等的密封性。②夾渣：在焊接過程中，因焊接產(chǎn)生的氧化物、硫化物等雜質(zhì)殘留在焊縫中，形成夾渣。因夾渣減少了焊縫工作截面，形成的化合物會降低焊縫強度與塑性，還會增加熱裂紋傾向。③未熔合是指在焊接時，焊接接頭底層未完全熔合;未焊透是指焊縫與母材之間或多道焊縫之間局部未完全熔化結(jié)合，二種焊接缺陷均會減小焊接截面，嚴重影響焊接強度。
1.3焊接裂紋
結(jié)構(gòu)件在焊接過程中或焊接以后，在焊接應(yīng)力和至脆因素的影響下，焊接接頭區(qū)域內(nèi)所出現(xiàn)的局部破裂叫裂紋。裂紋可能產(chǎn)生表面，也可能產(chǎn)生在內(nèi)部。金屬由液態(tài)凝固成固態(tài)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的裂紋為熱裂紋，因微觀上裂紋沿金屬晶界開裂，又稱之為結(jié)晶裂紋。焊接完成冷卻后出現(xiàn)的裂紋稱為冷裂紋，因焊接接頭處產(chǎn)生淬硬組織，或接頭處氫分子聚集較多，致使接頭處脆化，應(yīng)力集中產(chǎn)生拉應(yīng)力，因氫分子擴散需要時間，所以一般也稱之為延遲裂紋或氫致裂紋。
2焊接缺陷造成的主要危害
焊接殘缺陷會造成焊接件疲勞強度下降，靜載荷、動載荷強度下降，韌性降低，抗腐蝕性差。焊接缺陷造成的主要危害是焊接應(yīng)力集中。焊接缺陷造成的應(yīng)力集中主要原因為，焊接截面變化而引起局部壓力改變，由于缺陷表現(xiàn)形式不同，造成的截面變化程度不同，對應(yīng)力影響大小也各不相同。所以在焊接過程中和焊接后均會產(chǎn)生焊接應(yīng)力，特別是較厚鋼板的焊接，會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，從而導(dǎo)致熱裂紋或冷裂紋。
焊接接頭形式不同也會造成不同程度的焊接應(yīng)力集中。
①焊接變形是結(jié)構(gòu)件焊接制造過程中最常見問題之一，由于焊接過程是一個受到電弧電壓、電流、熱傳導(dǎo)、金屬相變和力學(xué)性能改變，局部快速的加熱到高溫并隨后快速冷卻的非線性瞬間熱傳導(dǎo)過程，整個焊接件的溫度變化急劇，焊縫周圍母材熱影響區(qū)的金相也隨溫度劇烈變化，其物理性能也隨之改變。焊接變形不僅會降低結(jié)構(gòu)件本身強度，還會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件裝配尺寸出現(xiàn)誤差，影響產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)效率。
②降低產(chǎn)品疲勞強度，縮短產(chǎn)品使用壽命。由煤機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件鋼板厚度較厚，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所選母材材質(zhì)含碳量較高，要求承受的動、靜載荷也較為復(fù)雜。焊縫應(yīng)力集中，不僅造成焊縫處強度較低，同時對結(jié)構(gòu)靜載荷非脆性破壞影響較大，縮短產(chǎn)品使用壽命，降低產(chǎn)品可靠性。
③引發(fā)焊接件脆性斷裂。煤機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件焊接過程中，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力較大，同時過熱區(qū)和熔合區(qū)脆性和韌性都有所下降，焊接缺陷受到外力作用時同時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，極有可能引起結(jié)構(gòu)件的突然斷裂，造成安全事故。
3焊接質(zhì)量檢驗
對焊接接頭進行必要的檢驗是保證焊接質(zhì)量的重要措施。因此，工件焊完后應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求對焊縫進行相應(yīng)的檢驗，凡不符合技術(shù)要求所允許的缺陷，需及時進行返修。焊接質(zhì)量的檢驗包括外觀檢查、無損探傷和機械性能試驗三個方面。這三者是互相補充的，而以無損探傷為主。
3.1外觀檢驗。
①利用肉眼或放大鏡對焊縫進行外觀檢查，可發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷，如咬邊、焊瘤、表面裂紋、氣孔、夾渣及焊穿等。②利用專業(yè)測量儀器如焊接檢驗尺對焊縫的外形尺寸進行測量。
3.2無損探傷。
無損探傷是指在不損壞被測件前提下，借助儀器設(shè)備對焊縫質(zhì)量進行檢測，檢測方法有超聲報檢測、滲透檢測、磁粉檢測、射線檢測等。本文對煤炭機械焊縫常用的檢測方法進行介紹。
①超聲波檢測，利用超聲波探傷儀產(chǎn)生的震蕩激勵探頭發(fā)射超聲波，對工件焊縫進行測試，探頭接收到反饋波后顯示到儀器屏幕上，從而查看被檢驗焊縫是否有焊接缺陷。超聲波無損檢測是目前最常用的焊縫檢測方法之一，其主要優(yōu)點有：檢測范圍較大，缺陷定位準確，對檢測人員和環(huán)境不造成傷害。
②滲透檢測，包含著色探傷檢測和熒光滲透檢測，主要檢測表面焊接缺陷，其主要原理為滲透液在毛細作用下，滲透至焊接表面，再施加顯像劑，缺陷內(nèi)的殘留滲透劑又回滲到工件表面，從而顯示出缺陷形態(tài)，不受焊接結(jié)構(gòu)影響。但滲透檢測相關(guān)檢測參數(shù)并不明確，需要在累積中總結(jié)，對檢驗人員業(yè)務(wù)能力要求較高。
③磁粉檢測，主要用于檢測表面焊接裂紋缺陷的檢測方法，工件被磁化后在被測試件上撒上磁粉或磁懸液，若存在表面焊接缺陷，磁粉粒子便會吸附于缺陷位置，通過磁痕來顯示和判定缺陷位置、大小。檢驗結(jié)果相對直觀可靠。④X射線檢測，主要通過X射線成像設(shè)備，獲取焊接結(jié)構(gòu)的數(shù)字成像圖并輸入計算機，由計算機對數(shù)字圖像進行處理，通過對缺陷圖像的提取，對焊接缺陷進行分析和判定。但X射線檢測在實際應(yīng)用中有一定局限性。
3.3打壓試驗。
對于油箱、水箱等要求密封性的結(jié)構(gòu)件，進行打壓試驗，可根據(jù)自身條件選擇水壓試驗或氣壓試驗，以檢查焊縫的密封性和承壓能力。
4結(jié)語
采煤機械工作環(huán)境較為惡劣，承受載荷較大，對結(jié)構(gòu)件焊接要求也就較高，焊接缺陷會影響焊接結(jié)構(gòu)強度，對產(chǎn)品使用壽命有顯著影響，掌握焊接缺陷原理，避免焊接缺陷就成了采煤機械結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)主要課題之一。近年來，焊接檢驗手段也得到長足發(fā)展，提高焊接質(zhì)量，借助先進儀器焊接缺陷也能得到有效控制。
參考文獻：
[1]山口裕治.焊接缺陷引起的焊件斷裂及其防治方法[J].國外機車車輛工藝，2008，1(1)：12-16.
[2]劉曦.含焊接缺陷結(jié)構(gòu)件的疲勞可靠性判定[J].焊接學(xué)報，2008，29(1)：89-92，96.
[3]薛忠明，曲文卿，柴鵬，等.焊接變形預(yù)測技術(shù)研究進展[J].焊接學(xué)報，2003，24(3)：87-91.
[4]殷曉輝，韓曉微，高原，等.焊接缺陷X射線自動檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].電焊機，2007，37(11)：28-31.
[5]徐琳，佘昌蓮，周旭春，等.焊接變形預(yù)測的研究進展[J].機械工程師，2006，2：27-29.
[6]王娟.機車輪心探傷方法的研究及確定[J].鐵道機車車輛工人，2009，11(11)：10-13.
相關(guān)期刊推薦：《焊接學(xué)報》(月刊)1980年創(chuàng)刊，是由中國機械工程學(xué)會主辦、哈爾濱焊接研究所承辦的學(xué)術(shù)期刊。主要刊載焊接科技領(lǐng)域具有國際水平或國內(nèi)先進水平的優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文。自創(chuàng)刊以來，刊期由最初的季刊發(fā)展為現(xiàn)在的月刊，成為在國內(nèi)外具有一定影響的一級學(xué)術(shù)刊物。
