关于起重机械结构焊接缺陷产生原因及控制对策探讨

2021-04-03潘灿威麦晓俊戴建芯

中国设备工程 2021年14期

潘灿威，麦晓俊，戴建芯

（广东省特种设备检测研究院佛山检测院，广东佛山 52800）

起重机械在工业生产中运用十分广泛，其在卸载、运移等过程中发挥着不可替代的作用，但其工作环境复杂，一旦发生安全事故必然会造成重大的人员损失和财产损失，所以要保证起重机械在使用过程中的安全性。起重机作为一种大型的钢结构设备，在制造的过程中需要大量地用到焊接加工，由此可见，起重机的焊接质量必然会对整个起重机的制造质量产生重大的影响。气孔、裂缝、未焊透和形状缺陷是焊接过程中最常见的缺陷类型，每种缺陷都会对起重机产生相应的安全隐患，在起重机械的制造过程中一定要加强对焊接质量的检测，特别是要加强对未焊透和未融合这个不易发现的缺陷的检测，才能为起重机械安全稳定运行提供更有力的支撑。

1 起重机械焊接过程中常见的缺陷类型

1.1 气孔

气孔是焊接过程中最常见的缺陷类型，孔洞的存在会极大地降低焊接处的连接强度和刚度，影响起重机械的承载能力。根据气孔所在的位置可以将起重机械焊接过程中产生的气孔分为以下三种类型：内部气孔、表面气孔和接头气孔。主要由以下几个原因造成：（1）焊接电流过大。焊接电流过大会使电弧的长度变长，从而会对气泡的排出形成一定的阻碍作用。（2）在焊接准备阶段，没有将焊接部位清理干净。（3）移动焊条的速度过快，从而使得气泡尚未排出焊缝便已冷却。（4）焊条受潮。受潮的焊条在焊接时水分高温挥发成气体，不能及时排出最后也会形成气孔。

1.2 裂缝

裂缝是所有焊接缺陷里危害最大的一种，会对焊接处的强度产生毁灭性的的影响，有时甚至会直接导致其不能使用。根据裂缝产生的原因将起重机械焊接过程中产生的裂缝分为三种类型：（1）刚性裂缝。由于实际工作的需要起重机械的钢结构通常刚度都非常大，在焊接的过程中如果未能控制好焊接电流，那么焊接处的应力将非常大，在焊接处便容易出现通身的纵向裂纹，也就是通常所说的刚性裂纹。（2）硫元素裂缝。硫元素裂缝的形成与被焊接材料自身的元素组成有关，起重机械所用的钢材碳含量普遍偏高，硫、碳元素含量高的材料在焊接的过程中更易出现裂缝。（3）隙裂缝。主要由于焊接完成后被焊材料冷却时间过快而出现脆化，形成一些极其微细的裂缝。这类裂缝通常都产生在材料的内部，又由于极其微细，肉眼很难发现它的存在，所以在检测的过程中，必须运用专门的检测设备对该类缺陷进行检测。

1.3 未焊透和未融合

未焊透和未融合指的是在焊接的过程中接头根本没有彻底融透或者是焊缝深度不合格的现象，通常出现在单面焊的坡口根部处或者是双面焊的坡口钝边处。该类缺陷的存在会减少焊接处的有效面积，使得连接处的强度会大幅度下降。此外该类缺陷的存在还会使得连接处的应力过于集中，会降低起重机的承载力和疲劳强度。主要产生的原因为在焊接前未对焊接处进行彻底的清洁，存在铁锈、水分和其他的杂质。

1.4 形状缺陷

外形缺陷是最容易发现的一类焊接缺陷，形状的改变仅仅是外在的表现，引起形状改变的原因才是研究的重点所在。根据其形状起重机械焊接中缺陷主要有以下两种：（1）咬边。咬边主要是由于一些焊接参数选择不当，焊接电流、焊接电压过大或者是焊接速度过慢造成的。咬边的出现也会增大焊接处的应力集中，较小连接处的有效面积，使得连接处的强度下降，在起重机械这种对强度要求高的机械机构的焊接过程一定要严格控制该类缺陷。（2）弧坑。在焊接的过程中由于收弧、断弧的时机控制得不合适而使得焊缝末端出现的低洼部分而形成。填充物不足是焊缝处出现弧坑的最主要原因，该类缺陷对焊接质量产生的影响与咬边类似，也会对连接处的强度产生一定的影响。

2 有效控制起重机械焊接质量的策略

焊接缺陷的存在严重影响起重机械运行安全，如果焊接的质量得不到保证，那么在起重的过程中存在气孔、裂缝等焊接缺陷的地方就可能会发生弯曲、断裂甚至是垮塌等事故，从而会导致巨大的人员伤害和巨大的额财产损失。再者由于焊接缺陷的存在会严重的降低焊接处的强度和刚度，因此，其也会对整个起重机械的承载能力产生一定的影响。通常情况下，由于焊接缺陷的存在，实际生产的起重机械的承载能力要远远低于设计时得到的理论值，因此为了保证起重机械的承载能力，应该规避焊接缺陷的出现。

2.1 加强焊工焊接资格管理

焊工的水平会直接影响焊接的质量，因此有效的控制起重机械的焊接质量首要任务就是要加强对焊工焊接资格的管理，保证焊工的技术水平。（1）加强考核与培训。通过不定期的组织培训有利于让焊工学习更多的关于起重机械的焊接知识，了解焊接工艺的发展趋势，也能够帮助其学习更多的焊接技能。而加强考核的主要目的是对焊工的实际水平进行检测，只有测试合格者才能获得焊接资格证书。（2）推行持证上岗与安全责任制。起重机械的焊接工作必须由获得焊接资格证书的员工来完成，这个原则在任何时候都不能改变。对于获得焊接资格的焊工要进行归档管理，要做好焊接工作记录并进行存档。而安全责任制度就是焊工必须对其所完成的焊接工作的质量负责，其目的是督促焊工更加认真负责地工作。

2.2 加强焊接工艺管理

焊接工艺管理包括焊接工艺方案制定、焊接工艺的执行、焊接检验等。起重机械现有的焊接工艺方案还存在诸多不合理和不完整之处，因此在今后的运用发展过程中必须对现有的工艺方案不断进行优化和完善。好的焊接工艺方案只有被严格执行时才能发挥其应有的作用，因此在焊接的过程中一定要督促焊工严格按照预定的方案来完成相关的工作，此外还要特别提醒焊工要注意焊接环境等一些容易被忽视的焊接条件。只有将焊工工艺管理工作做好，才能从体系上为焊接质量提供更加可靠的保障。

2.3 加强焊接材料控制

焊接材料对起重机械结构焊接质量产生直接影响，应对焊接材料做好管理控制。（1）加强在采购焊接材料的过程中的检测，保证焊材的合格率。（2）建立完善的焊材管理制度。做好焊材的采购、验收、发放、保管以及回收各个环节的记录工作，并进行存档。（3）加强对焊材库的管理。焊材通常情况对都存放在焊材库中，只有在使用时才会取出，因此加强焊材库的管理对保障焊材的质量也具有重要意义。焊材的湿度会直接影响焊接的质量，应保证库内的湿度和温度，并定期对焊材进行烘干处理，保证在出库时焊材的质量能够达到相关的标准。

2.4 加强焊接设备控制

电焊机作为焊接工作中不可或缺的工具，其可靠性和稳定性也会影响焊接质量。随着科技水平的日新月异，焊接设备的自动化和智能化程度也在不断提高，这也对焊工的技术水平提出了更高的要求，焊工必须保证能够熟练地使用先进的焊接设备。为了保证焊接工作能够保质高效完成。此外还应该要做好焊接设备的维护与保养工作，要定期对其进行检测与保养，只有如此，才能为起重机械焊接工作奠定更加坚实的基础。

2.5 加强焊接环境控制

焊接环境是焊接过程中最容易忽视的一个因素，但是焊接环境对焊接质量也会产生重要的影响。在所有的环境因素中湿度、温度和风速对焊接质量的影响最明显，温度过低会使得焊缝的冷却速度过快，从而容易出现裂缝等缺陷，湿度过大会使水分容易进入焊缝从而容易产生气孔，风速过大容易使焊接保护气体被吹散，发挥不了其应有的作用。因此，应该尽量为起重机械的焊接工作提供一个良好的工作环境，尽可能地不要在湿度高、风速大的室外环境中进行相关的工作。