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【技術干貨】風力發電焊接缺陷及防治措施

風力發電塔架制造過程中,焊接是非常重要的一道工序,焊接質量的好壞直接影響了塔架生產質量,因此了解焊縫缺陷產生的原因以及各種防治措施是相當有必要的。在塔架生產中,焊接缺陷分為內部缺陷(如裂紋、未焊透)、外部缺陷和其他缺陷。


一、外觀缺陷

外觀缺陷(表面缺陷)是指不用借助于儀器,從工件表面就可以發現的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤及焊接變形等,有時還有表面氣孔和表面裂紋、單面焊的根部未焊透等。

防治措施:矯正操作姿勢,選用合理的規范,選用無偏芯焊條,減小裝配間隙,在焊縫背面加設墊板或藥墊。


二、氣孔和夾渣

氣孔:氣孔是指焊接時熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的,也可能是焊接冶金過程中反應生成的。

(1)產生氣孔的主要原因:母材或填充金屬表面有銹、油污等,焊條及焊劑未烘干會增加氣孔量,因為銹、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體,增加了高溫金屬中氣體的含量。焊接線能量過小,熔池冷卻速度大,不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足也會增加氧氣孔。

(2)氣孔的危害:氣孔減少了焊縫的有效截面積,使焊縫疏松,從而降低了接頭的強度,降低塑性,還會引起泄露。氣孔也是引起應力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。

防治措施:a、清除焊絲、工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。b、采用堿性焊條、焊劑,并徹底烘干。c、采用直流反接并用短電弧施焊。d、焊前預熱,減緩冷卻速度。e、用偏強的規范施焊。


夾渣:夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現象。

(1)夾渣產生的原因:a、坡口尺寸不合理;b、坡口有污物;c、多層焊時,層間清渣不徹底;d、焊接線能量小;e、焊縫散熱太快,液態金屬凝固過快;f、焊條藥皮,焊劑化學成分不合理,熔點過高; g、手工焊時,焊條擺動不良,不利于熔渣上浮?筛鶕陨显蚍謩e采取對應措施以防止夾渣的產生。

(2)夾渣的危害:點狀夾渣的危害與氣孔相似,帶有尖角的夾渣會產生尖端應力集中,尖端還會發展為裂紋源,危害較大。


三、裂紋

裂紋的分類:根據裂紋尺寸大小,分為三類:(1)宏觀裂紋:肉眼可見的裂紋。(2)微觀裂紋:在顯微鏡下才能發現。(3)超顯微裂紋:在高倍數顯微鏡下才能發現,一般指晶間裂紋和晶內裂紋。

從產生溫度上看,裂紋分為兩類:

(1)熱裂紋:產生于Ac3線附近的裂紋。一般是焊接完畢即出現,又稱結晶裂紋。這種裂紋主要發生在晶界,裂紋面上有氧化色彩,失去金屬光澤。

(2)冷裂紋:指在焊畢冷至馬氏體轉變溫度M3點以下產生的裂紋,一般是在焊后一段時間(幾小時,幾天甚至更長)才出現,故又稱延遲裂紋。

按裂紋產生的原因分,又可把裂紋分為:(1)再熱裂紋;(2)層狀撕裂;(3)應力腐蝕裂紋。

裂紋的危害:裂紋,尤其是冷裂紋,帶來的危害是災難性的。世界上的壓力容器事故除極少數是由于設計不合理,選材不當的原因引起的以外,絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。


防治結晶裂紋的措施:a、減小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量較低的材料焊接。b、加入一定的合金元素,減少柱狀晶和偏析。如鋁、鐵等可以細化晶粒。c、采用熔深較淺的焊縫,改善散熱條件使低熔點物質上浮在焊縫表面而不存在于焊縫中。d、合理選用焊接規范,并采用預熱和后熱,減小冷卻速度。e、采用合理的裝配次序,減小焊接應力。


防治再熱裂紋的措施:a、注意冶金元素的強化作用及其對再熱裂紋的影響。b、合理預熱或采用后熱,控制冷卻速度。c、降低殘余應力避免應力集中。d、回火處理時盡量避開再熱裂紋的敏感溫度區或縮短在此溫度區內的停留時間。


防治冷裂紋的措施:a、采用低氫型堿性焊條,嚴格烘干,在100~150℃下保存,隨取隨用。b、提高預熱溫度,采用后熱措施,并保證層間溫度不小于預熱溫度,選擇合理的焊接規范,避免焊縫中出現脆硬組織。c、選用合理的焊接順序,減少焊接變形和焊接應力。d、焊后及時進行消氫熱處理。


四、未焊透

指母材金屬未熔化,焊縫金屬沒有進入接頭根部的現象。

產生未焊透的原因:(1)焊接電流小,熔深淺。(2)坡口和間隙尺寸不合理,鈍邊太大。(3)磁偏吹影響(4)焊條偏芯度太大(5)層間及焊根清理不良。


未焊透的危害:其一是減少了焊縫的有效截面積,使接頭強度下降。其二 ,未焊透引起的應力集中所造成的危害,比強度下降的危害大得多。未焊透嚴重降低焊縫的疲勞強度。未焊透可能成為裂紋源,是造成焊縫破壞的重要原因。


未焊透的防治措施:使用較大電流來焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊縫時,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理設計坡口并加強清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的產生。


五、未熔合

是指焊縫金屬與母材金屬,或焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分為坡口未熔合、層間未熔合、根部未熔合三種。

產生未熔合缺陷的原因:(1)焊接電流過小;(2)焊接速度過快;(3)焊條角度不對;(4)產生了弧偏吹現象;(5)焊接處于下坡焊位置,母材未熔化時已被鐵水覆蓋;(6)母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結合等。

未熔合的危害:未熔合是一種面積型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合對承載面積的減小都非常明顯,應力集中也比較嚴重,其危害性僅次于裂紋。

未熔合的防治措施:適當加大焊接電流,提高焊接線能量;焊接速度適當,不能過快;熟練操作技能,焊條(槍)角度正確。


六、其他缺陷:

焊縫化學成分或組織成分不符合要求:焊材與母材匹配不當,或焊接過程中元素燒損等原因,容易使焊縫金屬的化學成分發生變化或造成焊縫組織不符合要求。這可能帶來焊縫的力學性能的下降,還會影響接頭的耐蝕性能。

過熱和過燒:若焊接規范使用不當,熱影響區長時間在高溫下停留,會使晶粒變得粗大,即出現過熱組織。若溫度進一步升高,停留時間加長,可能使晶界發生氧化或局部熔化,出現過燒組織。過熱可通過熱處理來消除,而過燒是不可逆轉的缺陷。


通過對焊接缺陷產生的原因進行分析,制定各種防治措施,對員工進行焊接技能和焊接知識培訓,不僅加快了生產進度,降低了成本,還大大提高了焊接質量,一舉多得。



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點擊次數:  更新時間:2016/7/29 12:19:00
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