不銹鋼焊管焊縫成型及缺陷形成原因

 為了保證不銹鋼焊管焊縫的質量及使用性能，對焊縫的成型有一定要求。如：焊縫的寬度B（b）（包括內外焊縫的寬度）和焊縫的余高h（包括內外焊縫的余高）。焊縫坡口和焊縫形狀的各種尺寸如圖 4-53 所示。

  焊縫截面積的大小直接影響著焊縫的機械性能、耐腐蝕性能和隨后的進一步加工及使用，一般要求焊縫在滿足其他各項性能要求的情況下，焊縫截面積要求盡可能的小。

 與不銹鋼焊管壁厚有關的內焊縫寬度是保證焊管焊透及焊縫成型最有代表性的一個尺寸，因此，規定內焊縫寬度的最佳范圍就顯得非常重要。內焊縫寬度又與焊管壁厚、焊接方法（焊接電流、焊接速度等）和焊接過程有無焊縫擠壓等密切相關。所以，在連續焊管機組上的焊管，內焊縫的寬度要比非連續機組窄得多。

 當內焊縫出現寬度過窄或輕微的未熔透時，通常采用增加外焊縫寬度的方法來解決。要增加外焊縫寬度，要么降低焊接速度，要么加大焊接電流或提高電弧電壓。實踐證明，通過加濕內保護氣體也可以增加內焊縫寬度。

一、焊縫形狀尺寸與焊縫質量的關系

  圖5-54 是直縫焊管焊縫橫截面的形狀尺寸圖。焊管焊縫是對接接頭焊縫，對接接頭焊縫最重要的尺寸是焊縫厚度H,它直接影響到接頭的承載能力；另一重要尺寸是焊縫寬度B。B與H之比B/H)叫做焊縫的成型系數ψ。ψ的大小會影響到熔池中的氣體逸出的難易、熔池的結晶方向、焊縫中心偏析嚴重程度等。因此，焊縫成型系數的大小要受焊縫產生裂紋和氣孔的敏感性，即熔池冶金條件的制約。如埋弧焊焊縫的焊縫成型系數一般要求大于1.25。

 焊縫的另一個尺寸是余高h，余高可避免熔池金屬凝固收縮時形成缺陷，也可增大焊縫截面提高承受靜載荷能力。但余高過大將引起應力集中或疲勞壽命的下降，因此要限制余高的尺寸。通常，對接接頭的余高h=0~3mm或者余高系數（B/h)的疲勞壽命是主要問題時，焊后應將余高去除。

焊縫的寬度、焊縫厚度和余高確定之后，焊縫橫截面的輪廓就基本確定了，但還不能完全精確地確定焊縫的橫截面面積。焊縫橫截面的精確尺寸，可由焊縫的宏觀檢驗來確定。

焊縫的熔合比γ是熔化的母材部分在焊縫金屬中所占的比例，用母材部分在焊縫橫截面面積中的比例表示：

 y=Fm/(Fm+FH)

  式中：Fm-母材金屬在焊縫橫截面中所占面積（m㎡);

 FH-填充金屬在焊縫橫截面中所占面積（m㎡).

二、焊縫成型缺陷及缺陷形成的原因

 常見的焊縫成型缺陷有未焊透、未熔臺、燒穿、咬邊和焊瘤等，關于這些缺陷的描述，請看表10-2~表10-7。形成這些缺陷的原因常常是由于坡口尺寸不合適、焊接工藝規范選擇不當或焊絲未對準焊縫中心等原因造成的。

 1. 未焊透

  熔焊時接頭根部未完全焊透的現象叫未焊透（GB 6417-86中數字序號是402)。在單面焊和雙面焊時都可能產生這種缺陷。形成未焊透的主要原因是焊接電流小或焊速過高，或坡口尺寸不合適以及焊絲未對準焊縫中心等。

 2. 未熔合

  熔焊時，焊縫金屬與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結合的部分叫未熔合。未熔合又可分為側壁未熔合（GB 6417-86 中數字序號是4011)、層間未熔合（4012)和根部未熔合（4013).熔池金屬在電弧力作用下被排向尾部而形成溝槽，當電弧向前移動時，溝槽中又填以液態金屬，如果這時槽壁處的液態金屬層已經凝固，填進來的液態金屬的熱量又不足以使之再度熔化，則形成未熔合。在埋弧焊的情況下熔合區內都會有渣流入。高速焊時為防止這種缺陷應設法增大熔寬或者采用雙弧焊等。

3. 燒穿

  熔焊時熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現象叫燒穿（GB 6417-86中數字序號是510).焊接電流過大、焊速過小或者坡口間隙尺寸過大等都可能形成這種缺陷。

4. 咬邊

  在沿著焊趾的母材部位，燒熔形成凹陷或溝槽的現象叫咬邊。咬邊可能是連續的（GB 6417-86中數字序號是5011)或間斷的（5012)。大電流高速焊時可能產生這種缺陷。這種缺陷在焊對接接頭時如果操作不當亦會產生。

5. 焊瘤

  熔焊時熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上所形成的金屬瘤叫焊瘤（GB 6417-86中數字序號是506)。在焊瘤處有局部未熔合。焊瘤是由填充金屬過多引起的，這與間隙和坡口尺寸小、焊速低、電壓小或者焊絲伸出長度大等有關。

6. 未焊滿

 由于填充金屬不足，在焊縫表面形成連續或斷續的溝槽叫做未焊滿（GB 6417-86中數字序號是511)。

7. 下塌

 穿過焊縫根部塌落的過量金屬稱為下塌（GB 6417-86中數字序號是504)。

 除了上述缺陷之外，還有背面縮溝、型面不良、超高、表面不規則、表面氣孔、根部氣孔、焊縫銜接不良以及電弧擦傷、飛濺等多種可出現的焊縫成型缺陷，它們大多是由于焊接工藝不當造成的。因此，制定適宜的焊接工藝，精心操作可從根本上防止焊縫成型缺陷的產生。另外，在焊接過石，中出現某些工藝條件變化時，及時地采取應變措施是非覺重要的。

三、焊縫成型的控制

要想得到良好的焊縫成型，必須從焊前的準備工作著手，對下料、焊縫間隙、焊縫清理，點焊、引弧、焊接、收弧等一系列有關的工序。進行全面控制。

1. 下料、清理和點焊

按材質和產品的技術條件和工藝要求，進行下料、清理、成型和點焊，請參考第三章。

2. 焊接

 自動焊（TIG焊、TIG填絲焊、MIG焊、PAW焊、PAW 填絲焊、SAW焊等）主要是靠控制系統的先進性和可靠性來保證焊縫成型質量的。另外，可采用功能完善的焊縫跟蹤裝置，以保持焊槍與焊口的對中性；還可采用焊接參數自動控制裝置，對焊接參數的變化自動進行調整，以保持焊接過程的穩定性。