焊缝为什么会开裂?小管径焊接5大方法和技巧

本期我们分享一篇有关小管径焊接的文章，仅供参考。       

 

一、焊接裂缝产生原因      

       

焊缝在焊接当中开裂有以下原因：

应力、拘束力、刚性、化学成分、焊缝预留的间隙、电流、焊道、母材清洁度等。这些因素都可能是造成焊缝开裂。

虽然焊缝开裂原因很多，但在不同场合是多种因素造成，也有两种或三种因素造成的。但不管几个因素，其中必有一个主要因素。也有各种条件都没有什么影响，只受一个因素造成焊缝开裂。

 

   

二、焊接裂缝种类及预防措施      

         

 

 

 

焊接裂纹根据其部位、尺寸、形成原因和机理的不同，可以有不同的分类方法。按裂纹形成的条件，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。  

根据焊接工程现场焊缝开裂情况，多数是因为应力、拘束力、刚性造成的。可以说往往是应力、拘束力、刚性为焊缝开裂的主要因素。  

解决应力、拘束力、刚性造成焊缝开裂比较有效的办法是：采取固定焊、分散焊。  

 

1、固定焊：  

先将焊件的全部焊缝，或是重要部位焊缝，先采取小电流、窄焊道、短距离焊，全部固定住。这样使焊件不易产生较大应力。  

即便在焊件各处都固定住，但也不可在同一位置顺序向前，更不可采取大电流并采用大规格焊条。应换位置焊，不使其局部位置产生过大热量。有拘束力和刚性结构可以采取同样的方法解决。  

 

2、分散焊  

这对大型结构来说决不可在同一位置顺序焊，应当调换位置进行焊。  

对大型结构不仅得先固定焊，再采取分散焊，第一焊道也不可用大电流和大规格焊条。对整体大结构来说全部焊缝自始至终都得分散焊，不然，虽然焊缝不开裂，但残留应力太大。  

 

   

三、小管径焊接技术      

         

 

 

 

1 小直径管对接水平固定打底层焊接技术  

（1）试件材料 20无缝钢管。  

（2）试件规格 60mm x4mm，L =200mm,见图  

（3）坡口尺寸 60°V形坡口，钝边为0.5-1mm。  

（4）焊接材料 E4303或E5015焊条，直径为2. 5mm或3. 2mm。  

（5）焊接要求 单面焊双面成形。  

（6）试件装配  

 

1）修磨钝边为1-1. 5mm，无毛刺，错边量<0. 5mm。  

2）试件清理。用角向磨光机、锉刀、砂布和钢丝刷等清理坡口正反两面各20mm范围内的油污、水分、氧化物、毛刺和铁锈等，直至露出金属光泽。  

3）试件的装配与定位焊。将清理好的试件，对齐找正、留有3-4mm间隙，用正式焊接工艺和焊接材料，在试件坡口内斜平位置(上爬坡)定位焊一处即可，将定位焊点处理成斜坡状并有适当的反变形。  

组装后经检查合格后，按焊位和合适的高度将管子固定在操作架上待焊。小径管子对接水平固定焊试件如上图所示。  

 

2 小直径管对接水平固定打底层焊接技术  

(1)引弧---连弧焊引弧  

用碱性焊条焊接时，在起弧过程中，由于熔渣少、电弧中的保护气体少等原因，使熔池保护效果不好，焊缝极容易出现密集气孔，多为N2气孔。  

为了防止这类现象出现，碱性焊条的引弧多采用划擦法。 在始焊处时钟6点位置的前方10mm处引弧后，把电弧拉至始焊处，即时钟6点位置进行电弧预热，当发现坡口根部有“出汗”现象时，将焊条向坡口间隙内顶送，听到“噗噗”声后，稍停一下，使钝边每侧熔化1-2mm并形成第一个熔孔，这时引弧工作完成。  

碱性焊条需用电流比同直径的酸性焊条要小10%左右。为此，引弧过程中要求焊工手稳、技术高，引弧及回弧动作要快、准。  

(2)断弧焊引弧  

在时钟6-5点位置，即仰焊位置引弧,用长弧进行预热，当焊条端部出现熔化状态时，用腕力将焊条端部的第一、第二滴熔滴甩掉。
 

与此同时，观察预热处有“出汗”现象时，迅速而准确地将焊条熔滴送入始焊端间隙，稍做一下左右摆动的同时，焊条向后上方稍微推一下，然后向斜下方带弧、灭弧，第一个熔池就这样形成了，引弧工作结束。  

(3)焊条角度  

1）起焊点，即时钟5-6点位，焊条与焊接方向管切线的夹角为80-85°。  

2）在时钟7-8点位置为仰焊爬坡焊，焊条与焊接方向管切线的夹角为100°-105°。  

3）在立焊位置，即时钟9点钟位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为90°。  

4）在立位爬坡焊位置，即时钟10-11点位置施焊过程中，焊条与焊接方向管切线的夹角为85-90°。  

5）在平焊位置，即时钟12点位置焊接时，焊条与焊接方向管切线的夹角为75-80°。  

各点位置焊条角度如图3-6-4及3-6-5所示。前半圈与后半圈相对应的焊接位置，焊条角度相同。  

 

 

 

 

3 小直径管对接水平固定盖面层焊接技术  

1. 清 理熔渣  

仔细清理打底层焊缝与坡口两侧母材夹角处的熔渣、焊点与焊点叠加处的熔渣。  

2. 运条方法  

在时钟5-6点位置，即仰焊位置引弧后，长弧预热仰焊部位，将熔化的第一、第二滴熔滴甩掉，因为此时的熔滴温度低、流动性不好。  

然后以短弧的方式向上送熔滴，采用月牙形运条或横向锯齿形运条法施焊。  

焊接过程中始终保持短弧，焊条摆至两侧时要稍作停顿，将坡口两侧边缘熔化1- 2mm，使焊缝金属与母材圆滑过渡，防止产生咬边缺陷。  

焊接过程中，熔池始终保持椭圆形状且大小一致，熔池应明亮清晰。前半圈收弧时，要对弧坑稍填些熔化金属，使弧坑成斜坡状，为后半圈焊缝收尾创造条件。  

焊接后半圈之前，应把前半圈起头部位焊缝的焊渣敲掉10-15 mm，焊缝收尾时注意填满弧坑。用碱性焊条焊接盖面层时，始终用短弧预热、焊接，引弧方法采用划擦法。  

3.焊条角度  

由于根部打底层焊缝已焊完，盖面层焊缝与根部是否焊透无关，主要技术问题是盖面层焊缝应成形良好，余高应符合技术规定，焊缝与母材圆滑过渡，无咬边。为此，焊条与管子焊接方向切线的夹角应比打底层焊接稍大5°左右，如图3-6-6所示。  

 

（1）仰焊位置，即时钟6-7点位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为85°-90°。  

（2）仰位爬坡焊位置，即时钟7-8点位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为105°-110°。  

（3）立焊位置，即时钟9点钟位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为95°。  

（4）立位爬坡焊位置，即时钟10-11点位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为90°-95°。  

（5）平焊位置，即12点钟位置，焊条与焊接方向管切线的夹角为75°-80°。  

 

4 步骤及注意事项  

1）熟悉图样、清理坡口表面和修锉钝边。  

2）按装配要求组装试件，进行定位焊，并将试件水平固定在焊接支架距地面800- 900mm的高度上待焊。  

3）从管子仰焊位处引弧起焊，按逆时针先焊右半圈，采用断弧法焊至平焊位。  

4）清理焊渣并修磨仰、平焊位接头，成缓坡状。  

5）变换焊接位置，焊接左半圈，在仰焊位缓坡状处起头或用电弧切割成缓坡状再起 头，用与右半圈同样的操作方法完成打底层的焊接。  

6）清理焊渣及飞溅物，焊接盖面层，仍采用两半圈焊法，施焊时均采用月牙形或横向锯齿形运条法焊接，注意收弧时填满弧坑。  

7）焊接后，清理管件内、外焊缝的焊渣和飞溅物，检查正、反两面焊缝。  

 

5 小管径纵缝双面埋伏焊  

 

（1）试验材料?试验母材选用EN10225：2009 S355KT0，厚度12mm，气保护药芯焊丝选用AWS A5.29： E81T1—K2C，埋弧焊焊丝选用AWS A5.23：ENi1，母材及焊丝化学成分如表1所示。  

 
 

（2）焊接工艺?坡口形式采用单面V形，根部间隙0~5mm，钝边0~2mm，焊接参数如表2所示，焊道顺序如图3所示。  

 
 

（3）试验结果?采用AWS D1.1/D1.1M:2015进行焊缝拉伸、弯曲、冲击、宏观和硬度试验，试验结果如表3~表5所示。试样宏观图片如图4所示，宏观图显示焊道轮廓清晰，焊层熔合完好无缺陷。硬度结果：母材为148~172HV5，焊缝为175~196HV5，热影响区硬度峰值为210HV5。  

 
 

 
  图3    焊道顺序  

 
  图4    宏观图片     

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