焊缝中产生白点的原因及改进措施
2014-03-21
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核心提示：在一次针对流动式起重设备结构件进行焊接工艺评定时，评定人员发现拉伸试件焊缝断裂，焊缝断口处有白点。针对这一质量缺陷，该
在一次针对流动式起重设备结构件进行焊接工艺评定时，评定人员发现拉伸试件焊缝断裂，焊缝断口处有白点。针对这一质量缺陷，该焊接工艺被评定为不合格。我们结合生产实际，对焊缝中白点形成原因进行分析，并制定了有针对性的工艺措施，确保了该种起重设备结构件的制造质量。
1.原焊接工艺
该种起重设备结构件的拉伸试件结构如附图所示。
拉伸试件
拉伸试件接头坡口采用水冷切削加工方式制成双面“X”形坡口，焊接方法为水平位置CO2混合气体保护焊，母材材质为焊接性能良好的SM570钢，填充材料采用GB ER50-6型焊丝。原焊接工艺见表1。
焊前准备工作包括：打磨清除待焊部位及两侧10～20mm范围内的油污、锈迹等杂物；检查CO2气体压力是否符合要求；检查焊枪导电嘴是否良好，清理焊枪端头沉积的飞溅物；检查焊丝表面质量，确保焊丝表面镀铜均匀、无锈，整体外形无明显折弯、拐点等。
2.焊缝中产生白点的原因及其危害
（1）白点产生的原因
在拉伸试件焊接过程中，其电弧区的含氢物质受到高温电离作用， 就会分解出可熔解液态金属的氢离子。当这些氢离子熔解于液态熔池中后， 在焊缝金属结晶的瞬间， 被熔解氢气的溶解度突然减小， 又来不及从熔池中逸出， 就会在焊缝中形成氢气孔。
经分析，造成焊缝中含氢量高的原因主要是电弧区的水分过多。在施焊过程中，这些水分分解出氢离子，进而在焊缝中形成氢气孔。电弧区的水分主要来自2个方面：一是焊接保护气体或施焊环境潮湿，造成焊缝中的水分过多；二是试块坡口的切削加工过程中采用水冷方式进行冷却，使母材坡口表层吸附的水分过多。
（2）白点的危害
焊缝断口中能用肉眼观察到的圆形或椭圆形白色小点，是氢在焊缝中的一种存在形式，表明焊缝在施焊过程中产生了氢气孔。这种氢气孔是焊缝中的一种细微裂纹缺陷，可产生相当大的内部应力。在焊件使用过程中，氢气孔内部应力与外部应力交织作用，促使裂纹拓展变大，容易引起焊缝早期突然断裂，即氢脆。氢脆是各类焊缝缺陷中危害极大的一种，对流动式起重设备来说，保证其结构件焊缝中不出现白点，是保证其安全使用的重要环节。
3.消除焊缝白点的试验
消除焊缝中的氢，常用方法有焊前清理锈蚀油污、预热脱水处理及焊后消氢处理等。
在进行消除焊缝白点的焊接试验之前，要做好以下2项准备工作：一是焊接现场采取管道供气，并使管道出口的减压预热装置处于正常状态；二是对施焊部位进行脱水清理。
在上述准备工作完成后，即可对拉伸试件进行焊接试验。各项试验的主要区别是坡口制作方法和工艺措施上的不同。实验结果表明：焊缝中产生白点的主要原因是坡口切削加工时，所使用的冷却液进入了母材表层。拉伸试件试验方法及验证结果见表2。
4.工艺改进措施
拉伸试件接头坡口对比试验结果，验证了推断的正确。在水冷切削加工坡口后，我们增加了一项工艺措施，即焊前用丙烷焰将拉伸试件预热到100~150℃，经再次工艺评定焊缝合格。改进后的焊接工艺应用于实际工件生产，经检验焊缝质量合格，工艺改进效果良好。
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