摘要: 本文详细阐述了焊接劳务过程中的焊接质量控制要点,涵盖焊接前的准备工作、焊接过程中的参数控制与操作规范以及焊接后的检验环节等方面。通过对各个环节的严格把控,可有效确保焊接质量,满足不同工程与产品对焊接接头性能的要求,提升焊接作业的整体质量水平。
焊接作为一种永久性连接金属材料的加工工艺,在众多行业如机械制造、建筑、航空航天、汽车等领域都有着广泛应用。焊接质量直接关系到产品或结构的安全性、可靠性和使用寿命。因此,在焊接劳务中,建立完善的焊接质量控制体系并严格执行相关要点至关重要。
焊接人员应具备相应的资质证书,如焊工证等,且证书在有效期内。根据不同的焊接工艺和材料,焊工需经过特定的培训与考核,确保其熟练掌握焊接技能,能够准确操作焊接设备并应对各种焊接工况。例如,对于高压容器的焊接,要求焊工具有更高级别的资质和丰富的经验,因为这类焊接对质量和安全性要求极高。
材料选择
根据母材的材质、化学成分、力学性能以及焊接工艺要求,合理选择焊接材料,包括焊条、焊丝、焊剂等。例如,焊接碳钢时,对于强度等级较低的 Q235 钢,常选用 E43 系列焊条;而对于强度等级较高的 Q345 钢,则需选用 E50 系列焊条。在焊接不锈钢时,要依据不锈钢的类型(如奥氏体、铁素体、马氏体)选择匹配的焊丝,如奥氏体不锈钢 304 常用 ER308 焊丝,316 不锈钢常用 ER316 焊丝。
材料检验
焊接材料采购时,要选择正规供应商,并要求提供质量证明文件。入库前,需对焊接材料进行严格检验。焊条要检查外观,包括偏心度(一般要求不超过规定数值,如 5%)、药皮完整性、有无裂纹、气孔等缺陷;焊丝要检查直径公差、表面质量(有无锈蚀、划痕等);焊剂要检查颗粒度、含水量等指标。对于受潮的焊接材料,如焊条,需按规定进行烘干处理,酸性焊条烘干温度一般在 150℃ - 200℃,时间 1 - 2 小时,碱性焊条烘干温度在 350℃ - 400℃,时间 1 - 2 小时。
材质确认
对母材进行材质确认,确保其符合设计要求。可采用光谱分析等方法检测母材的化学成分,防止因母材材质错误导致焊接质量问题。
表面清理
母材焊接部位表面应清理干净,去除油污、铁锈、氧化皮、水分等杂质。对于坡口加工,要保证坡口形状、尺寸符合焊接工艺规程要求,坡口角度、钝边高度、根部间隙等参数的偏差应控制在允许范围内。例如,坡口角度偏差一般不应超过 ±5°。同时,要对坡口及周围一定范围(如 20mm)进行打磨,使其露出金属光泽,以保证焊接时电弧稳定,焊缝成型良好,减少气孔、夹渣等缺陷的产生。
焊接设备应处于良好的工作状态,定期进行维护和保养。检查焊接电源的输出稳定性,包括电流、电压的调节范围和精度是否满足焊接工艺要求。例如,对于手工电弧焊,焊接电流的调节精度应能满足不同焊条直径和焊接位置的需求,一般电流调节精度在 ±5A。检查焊接电缆的连接是否牢固,有无破损、短路等情况;送丝机构(针对气体保护焊和埋弧焊)是否正常送丝,送丝速度是否稳定可调;气体保护焊设备的气体流量调节装置是否准确,保护气体(如二氧化碳、氩气等)的纯度是否符合要求,一般二氧化碳气体纯度应不低于 99.5%,氩气纯度应不低于 99.99%。
在进行正式焊接前,应根据母材材质、焊接材料、焊接方法、焊接结构形式等进行焊接工艺评定。通过工艺评定确定最佳的焊接工艺参数,如焊接电流、电压、焊接速度、焊接层数、层间温度等,并制定详细的焊接工艺规程(WPS)。焊接人员必须严格按照焊接工艺规程进行操作,任何对焊接工艺参数的修改都应经过重新评定或得到相关技术人员的批准。例如,对于厚度为 10mm 的 Q345 钢板的埋弧焊,经工艺评定确定焊接电流为 500 - 550A,电压为 32 - 36V,焊接速度为 40 - 50cm/min,焊接层数为 3 层,层间温度控制在 150℃ - 200℃,则在实际焊接时必须严格遵循这些参数。
电流与电压
焊接电流和电压是影响焊接质量的关键参数。电流过大,容易导致焊缝咬边、烧穿、焊缝金属组织粗大等缺陷;电流过小,则会造成焊缝未焊透、夹渣、成型不良等问题。电压过高或过低也会影响电弧稳定性和焊缝成型。在焊接过程中,应根据母材厚度、焊接位置、焊接材料等因素,严格按照焊接工艺规程设定和控制电流和电压,并实时监测其变化。例如,在手工电弧焊平焊位置焊接 6mm 厚的钢板时,若选用直径为 3.2mm 的焊条,焊接电流一般控制在 90 - 120A,电压在 20 - 24V。
焊接速度
焊接速度应适中,过快会使焊缝熔深不足、焊缝成型差、易产生气孔等缺陷;过慢则会使焊缝过宽、余高过大,热影响区增大,降低焊接接头的力学性能。焊接人员要根据焊接工艺要求,稳定控制焊接速度。例如,在气体保护焊焊接铝合金薄板时,焊接速度一般控制在 30 - 50cm/min。
焊接位置与角度
焊接人员应根据焊接工艺规程选择正确的焊接位置,并保持合适的焊接角度。不同的焊接位置(平焊、立焊、横焊、仰焊)对焊接操作技能要求不同,焊接角度也会影响焊缝成型和焊接质量。例如,在立焊时,焊条或焊枪应与焊件表面保持 60° - 80° 的夹角,且应采用向上或向下的运条方式,以克服重力对熔池的影响,防止熔池下坠。
运条方式(针对手工电弧焊)
手工电弧焊时,运条方式包括直线运条、锯齿形运条、月牙形运条、三角形运条等。运条方式的选择应根据焊缝形状、焊接位置、母材厚度等因素确定。例如,在焊接平焊位置的对接焊缝时,可采用直线运条或锯齿形运条;在焊接角焊缝时,常采用三角形运条或月牙形运条。运条过程中,要保持运条速度均匀,电弧长度稳定,避免出现电弧中断、短路等情况。
多层多道焊控制
对于厚度较大的焊件,通常采用多层多道焊。在焊接过程中,要控制好每层每道焊缝的熔深、熔宽和余高,保证各层焊缝之间的熔合良好。层间温度应控制在规定范围内,防止过高的层间温度导致焊缝金属组织恶化和焊接变形增大。例如,在焊接厚度为 20mm 的钢板时,采用多层多道焊,每层焊缝厚度一般控制在 3 - 5mm,层间温度控制在 150℃ - 250℃。
焊接环境对焊接质量也有一定影响。焊接场所应保持清洁、干燥,避免在有风、雨、雪等恶劣天气条件下进行露天焊接作业。当风速超过一定限制(如手工电弧焊风速大于 8m/s,气体保护焊风速大于 2m/s)时,应采取防风措施,如设置防风棚等。在湿度较大的环境中焊接,要对母材和焊接材料进行干燥处理,并采取除湿措施,防止焊缝产生气孔等缺陷。对于一些对焊接质量要求极高的场合,如航天航空焊接,还需要对焊接环境的温度、湿度、尘埃等进行严格控制,保持在规定的范围内。
在焊接过程中,应安排专人对焊接参数、焊接操作、焊接环境等进行监测,并做好记录。记录内容包括焊接日期、时间、焊工姓名、焊接设备编号、焊接工艺参数(电流、电压、焊接速度等)、母材材质与规格、焊接材料型号与规格、焊接位置、焊缝编号等信息。这些记录不仅有助于追溯焊接质量问题的根源,还可为后续的焊接工艺改进和质量分析提供依据。例如,若在焊接后发现某个焊缝存在缺陷,通过查阅焊接记录,可以快速确定当时的焊接参数、焊工操作情况等,从而分析出缺陷产生的原因并采取相应的改进措施。
焊接完成后,首先要对焊缝进行外观检查。检查内容包括焊缝的形状、尺寸、表面质量等。焊缝应成型良好,表面光滑,无咬边、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。焊缝的余高应控制在规定范围内,例如对接焊缝的余高一般为 0 - 3mm。焊缝宽度应均匀一致,宽窄差不超过规定值,如不超过 3mm。对于外观检查发现的缺陷,应根据缺陷类型和严重程度进行分析,并采取相应的修补措施,如打磨、补焊等。
根据焊接结构的重要性和设计要求,对焊缝进行无损检测。常用的无损检测方法有射线探伤(RT)、超声波探伤(UT)、磁粉探伤(MT)、渗透探伤(PT)等。射线探伤和超声波探伤主要用于检测焊缝内部的缺陷,如气孔、夹渣、裂纹、未焊透等;磁粉探伤和渗透探伤则主要用于检测焊缝表面及近表面的缺陷。无损检测应按照相关标准和规范进行,如《承压设备无损检测》(NB/T 47013)等。对于不同的行业和焊接结构,无损检测的比例和合格标准也有所不同。例如,在压力容器制造中,对接焊缝的射线探伤或超声波探伤检测比例一般较高,且对缺陷的尺寸和数量有严格限制。
对于一些重要的焊接结构,如桥梁、高层建筑、压力容器等,还需要对焊接接头进行力学性能测试,包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等。通过这些测试,检验焊接接头的强度、塑性、韧性等力学性能是否满足设计要求。测试试样应按照相关标准从焊接试件或产品上制取,测试过程应在具有相应资质的实验室进行,并出具测试报告。例如,在压力容器焊接接头的力学性能测试中,拉伸试验的抗拉强度应不低于母材标准规定的下限值,弯曲试验的试样弯曲角度应达到规定要求,冲击试验的冲击吸收能量应符合相应标准规定。
根据焊缝外观检查、无损检测结果以及焊接接头力学性能测试报告,对焊接质量进行综合评定。评定结果应符合相关标准、规范和设计文件的要求。对于评定合格的焊接结构,予以验收;对于不合格的焊接结构,应分析原因,制定返修方案,并对返修后的焊接质量重新进行检验和评定,直至合格为止。在焊接质量评定与验收过程中,要严格执行相关程序和标准,确保焊接质量的可靠性和稳定性。
焊接劳务中的焊接质量控制是一个系统工程,涉及焊接前的准备、焊接过程中的控制以及焊接后的检验等多个环节。只有对每个环节的质量控制要点进行严格把控,才能确保焊接质量满足不同工程和产品的要求,提高焊接作业的整体质量水平,保障焊接结构在使用过程中的安全性、可靠性和耐久性。焊接人员应具备良好的专业素质和质量意识,严格遵守焊接工艺规程和质量控制要求,同时,企业和相关管理部门也应加强对焊接质量控制的监督与管理,不断完善焊接质量控制体系,推动焊接技术的发展和进步。