焊接
出处：按学科分类—工业技术 中国商业出版社《油田地面建设工程质量通病防治手册》第46页（4601字）
焊接是金属加工的重要工艺之一，管道安装工程也离不开焊接。焊接缺陷的存在会对安装工程的质量产生重大的影响，甚至直接涉及工程的正常使用和安全运行。另一方面，焊接特别是管道安装过程中常用的手工焊接，要做到无任何缺陷，实际上几乎是不可能的。因此，目前国内外大多是根据产品对象的设计和使用要求，制定出相应的焊接质量标准，作为产品的焊接施工和验收的依据。在这些质量标准中，明确规定了焊接缺陷的允许范围。不超过标准规定的缺陷，对于该产品来说，被认为是允许存在的缺陷。由于管道安装工程的对象不同，焊接方面的标准也是相当繁多。
焊接缺陷的种类有很多，按其在焊缝中所处的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类，外部缺陷一般也叫外观缺陷。外部缺陷位于焊缝表面，借助肉眼或低倍放大镜就能观察到。外部缺陷主要分为：焊接尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧疤、弧坑等。
2．1．3．1 焊缝尺寸不符合要求
1．现象
焊缝尺寸不符合要求包括：焊缝外形高低不平；焊缝宽窄不齐；焊缝余高过大或低于母材；焊缝和母材之间的过渡不平滑等。
2．原因分析
产生焊缝尺寸不符合要求的原因往往是由于焊接坡口角度不当或组对间隙不均匀；或焊接规范选择不当；或运条速度、操作不当以及焊条角度掌握不合适等造成的。
3．危害性
尺寸过小的焊缝，会降低焊接接头的强度；尺寸过大的焊缝，不仅浪费焊接材料，也会增大焊接结构的变形。焊缝金属向母材的过渡处若不光滑，出现尖角，会造成应力集中，降低焊缝的承载能力。
4．防治措施
对尺寸过小的焊缝应补焊到所要求的尺寸；坡口角度要合适，装配间隙要均匀；正确地选择焊接规范；手工焊接操作人员要熟练掌握运条速度和焊条角度，以获得成形美观的焊缝。
2．1．3．2 咬边
1．现象
焊缝边缘母材上被电弧或火焰烧熔出凹陷或沟槽。
2．原因分析
手工电弧焊造成咬边的主要原因是熔接电流过大；或电弧过长；或焊条角度掌握不当、运条操作不熟练。一般在平焊时较少出现，而在立焊、横焊、仰焊时则是一种常见缺陷。
3．危害性
咬边是一种极具危害的缺陷，它不但减少了基本金属的有效工作截面，而且在咬边处还会造成应力集中。咬边又是一种常见的缺陷，应该特别引起注意。在一般焊接结构中，焊缝咬边的深度不允许超过0．5mm，连续长度不得超过100mm，两侧咬边总长度不允许超过焊缝长度的10%。对于特别重要的结构，如高压容器、高压管道等，是不允许存在焊缝咬边的。
4．防治措施
手工电弧焊时应选择合适的焊接电流，不宜过大；控制电弧长度，尽量采用短弧焊接；掌握合适的焊条角度和熟练的运条手法，在焊条横向摆动时，应在坡口边缘停留稍长时间，使熔化的焊条金属填满边缘，而中间要稍快些。一旦出现咬边缺陷，其深度或长度已超过允许值时，应先将咬边处的熔渣等清理干净。采用直径较小、牌号相同的焊条，焊接电流可比正常焊接时略偏大，进行补焊填满。
2．1．3．3 焊瘤
1．现象
熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上形成金属瘤。该处常伴有局部未熔合。习惯上，还将焊缝金属的多余疙瘩部分称为焊瘤。
2．原因分析
形成焊瘤的原因，主要是坡口边缘污物未清理干净；焊接电流过大，焊条金属熔化时母材还未充分熔化；焊接速度太慢以及组对间隙太大等。
3．危害性
焊瘤处应力集中，还易伴生裂纹等缺陷；焊瘤也破坏了焊缝平整光滑的外形。管道内部的焊瘤，除降低强度外，还减小管道的有效截面，造成堵塞等现象。
4．防治措施
焊接前应彻底清理坡口及其附近的污物；组对间隙要合适；合理选择焊接电流；控制电弧长度；操作要熟练，严格掌握熔池温度，采用相应的运条手法。当出现焊瘤时，若伴有未熔合、裂纹等缺陷时，应使用电弧气刨或其他方法彻底清除缺陷，然后进行补焊。对于焊缝金属的多余部分，可采用砂轮打磨的方法修整焊缝外形。在打磨时应注意观察内部是否伴有其他缺陷，一旦发现伴生缺陷应彻底清除。
2．1．3．4 弧疤
1．现象
弧疤也叫电弧擦伤或弧斑，多是由于偶然不慎使焊条或焊把与焊接工件接触，或地线与工件接触不良短暂地引起电弧，而在焊接工件表面留下伤痕。
2．原因分析
弧疤处由于电弧的短暂引燃与急速熄灭，冷却速度快，在易淬火钢或低温钢的工件上，会形成脆硬组织，可能成为脆性破坏的起源点。
3．危害性
在不锈钢等有耐腐蚀性能要求的工件上，弧疤会成为腐蚀的起始点，降低材料的性能。所以在施焊过程中，要尽量不使电弧擦伤工件表面而形成弧疤。
4．防治措施
焊工要养成良好的操作习惯，经常检查焊接电缆及接地线的绝缘情况，发现破损处要及时采取措施；装设接地线要牢固可靠；焊接时，不得在坡口以外的工件上随意引弧。发现电弧擦伤时，必须用砂轮机打磨。磨后出现的凹坑，可视具体情况予以补焊，补焊时要遵守相应产品的焊接工艺。
2．1．3．5 弧坑
1．现象
弧坑是指焊缝收尾处产生的低于基本金属表面的凹坑。
2．原因分析
产生弧坑的原因主要是熄弧时间短，或焊接薄板时使用的焊接电流过大。
3．危害性
弧坑低于基本金属表面，降低了焊接结构的承载能力，而且弧坑内常伴有气孔、夹渣、微裂纹等缺陷。
4．防治措施
手工焊收弧时，应在熔池处使焊条短时间停留，或作几次环形运条，使电弧不要突然熄灭，有足够的熔化金属填满熔池。
2．1．3．6 焊接变形
1．现象
任何结构经过焊接加工后，都会发生一定的形状改变，这就是焊接变形。
2．原因分析
(1)焊接变形产生的主要原因是由于焊接过程中对焊件进行了局部的、不均匀的加热，以及随后的不均匀冷却作用，以及结构本身或外加的刚性拘束作用，通过力、温度和组织等因素的变化，而在焊接接头区产生了不均匀的塑性变形。焊缝的纵向和横向收缩是引起各种复杂变形的根本原因。
(2)影响焊接结构变形的因素有：
①焊缝在结构中的位置。在结构刚性不大时，焊缝在结构中对称布置，施焊程序合理，只产生线性缩短；当焊缝布置不对称时，则还会引起弯曲变形；焊缝截面重心与接头截面重心在同一位置上时，只要施焊程序合理，只产生线性缩短；当焊缝截面重心偏离接头截面重心时，则还会产生角变形。
②结构刚性。刚性就是结构抵抗拉伸和弯曲变形的能力，它主要取决于结构的截面形状以及截面大小。
③装配焊接程序。一个焊接结构的整体刚性是随着装配焊接过程形成的。所以，不仅要有合理的装配顺序，还需要有合理的焊接顺序相配合。在拼接大面积的平板时，例如在焊接储罐底板时，由于焊接顺序不当，往往会产生较大的波浪变形。如果先焊接所有长焊缝，就必然把所有短焊缝的装配间隙刚性的固定了，待焊接短焊缝时就没有自由伸缩的可能，于是会产生波浪变形。
④其他因素。焊接电流、焊接速度等规范参数对焊接热循环有很大的影响，它们可用线能量来表示。焊接线能量越大，焊接变形也越大。此外，焊接方向和操作方法对焊接变形也有一定影响。
3．危害性
(1)降低装配质量和焊接质量。
(2)增加制造成本、降低接头性能。
(3)降低结构的承载能力。
4．防治措施
(1)设计时合理的结构设计和焊缝布置对预防和减小焊接变形有着重要的作用。
(2)下料时预留焊缝收缩余量，以补偿焊接后焊缝的线性收缩。
(3)采用反(预)变形法，预先将焊件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，以抵消焊接变形。
(4)选择合理的装配焊接顺序。
(5)对于产生变形的工件，常用机械矫正和火焰矫正等方法处理。