浅析单面焊双面成形质量差的原因及防预措施

【摘要】单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。本文详细的介绍了焊接电源、焊接电流、焊接速度、电弧电压、焊接层数、焊条类形、焊条直径等工艺因素对单面焊双面成形技术焊接质量的影响和造成的相关缺陷。详细的分析了单面焊双面成形技术焊接质量差所引起的一系列问题及造成质量差的原因，提出了相应的预防措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步提高。

【关键字】单面焊双面成形，焊接缺陷，防预措施

1 单面焊双面成形技术的概念

单面焊双面成形技术是采用普通焊条，在不需要任何辅助措施条件下，只是坡口根部在进行组装定位焊时，应按焊接的不同操作手法留出不同的间隙，在坡口的正面进行焊接，就会在破口的正、背两面都能得到均匀整齐、成形良好，符合质量要求的焊缝。

2单面焊双面成形常见的焊接缺陷

2.1尺寸上的缺陷

包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。焊缝外表高低不平和波纹粗劣，焊缝宽度不均匀、太宽或太窄，焊缝余高过低或过高，角焊缝焊脚尺寸不等都属于焊缝尺寸及形状不符合要求。这些缺陷不仅使焊缝成形不美，而且容易造成应力集中，影响焊缝与母材的结合强度。

2.2结构上的缺陷

包括气孔、夹渣、非金属夹杂物、熔合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。这些缺陷是焊接过程中最容易出现的缺陷。这些缺陷减弱了焊缝的有效面积，降低了焊接接头的力学性能，而且易造成应力集中，引起裂纹，导致结构破坏，使焊接结构无法承受正常工作载荷。

2.3性质上的缺陷

包括力学性能和化学性质等不满足焊件的使用要求的缺陷。力学性能指的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。这些缺陷使焊缝结构无法达到设计要求的力学性能和化学性能。

3单面焊双面成形质量差引起的问题

3.1增加消耗，降低结构的质量和使用寿命

焊接生产中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证结构的正常使用寿命。一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。

3.2焊接缺陷会给结构的安全生产带来威胁，引起安全事故

单面焊双面成形焊接主要用于锅炉及压力容器等重要构件的焊接生产中，一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。

4 单面焊双面成形焊接质量差的原因分析

4.1焊接电源自身因素引起的焊接质量差

用交流电源焊接时，电弧稳定性差。用小电流焊接薄板时，也常用直流弧焊电源，因为引弧比较容易，电弧比较稳定。低氢型焊条用直流电源焊接时，一般用反接，因为反接的电弧比正接稳定。焊接薄板时，焊接电流小，电弧不稳定，因此焊接薄板时，不论是用碱性焊条还是用酸性焊条，都选用直流反接。

4.2工艺因素对焊接质量的影响

4.2.1 焊接电流

焊接电流应根据板件厚度、接头形式、焊接位置、焊接层数、焊条类形、焊条直径和焊接经验等因素综合考虑。可参考表1。

表1焊接电流和焊条直径的关系

焊条直径/mm Φ1.6 Φ2.0 Φ2.5 Φ3.2 Φ4 Φ5 Φ6

焊接电流/A 25～40 40～65 50～80 100～130 160～210 200～270 260～300

4.2.2焊接速度

焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变形量增大，同时焊速过慢还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。

4.2.3 电弧电压

焊条电弧焊电弧电压主要由电弧长度决定的。电弧长度越大，电弧电压越高，电弧长度越短，电弧电压越小。电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔，焊接金属的机械性能降低。

4.2.4 焊接层数选择不当

焊接层数主要根据焊件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定。可作如下近似估算：

n=δ/d （1）

式中：n为焊接层数；δ为焊件的厚度（mm）；d为焊条的直径（mm）

对于低碳钢和强度等级较低的低合金钢的多层焊时，每层厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等缺陷。

4.2.5 焊条类型及焊条直径的影响

焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此，焊条类形选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质量也有一定的影响。焊条直径与焊件厚度之间的关系的参考数据，见表2。

表2焊条直径与工件厚度之间的关系

焊件厚度/mm 2 3 4～5 6～12 >13

焊条直径/mm Φ2.0 Φ3.2 Φ3.2～Φ4 Φ4～Φ5 Φ4～Φ6

4.3 操作因素

在焊接生产过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术水平低，就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因之一。焊前对工件上的油、锈、水分清理不严格，焊条未经烘干处理或烘烤温度不够而投入使用，会促使焊缝产生大量的气孔，从而使焊接缝质量达不到要求。

5 防止单面焊双面成形焊接产生焊接缺陷的措施

5.1做好焊前准备工作

焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活、方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在0.5～1.0mm之间，坡口边缘20mm以内处用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。

5.2焊接操作

5.2.1选择合适的工艺参数

焊条电弧焊的工艺参数通常包括：焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。焊接工艺参数选择的正确与否直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。

5.2.2焊工技术水平

焊接生产中，焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平和技术经验，往往决定了焊缝的质量。因此，加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练及各种单面焊双面成形的焊接参数的掌握是保证焊缝质量的关键。

结论

总之，通过对造成质量差原因的分析，逐步改善和提高单面焊双面成形的焊接质量。单面焊双面成形的焊接质量受到了焊接设备、焊材工艺流程、操作技术水平的限制。通过对这些限制的深入研究，找出造成质量差的原因，提出了相应的防止措施，解决单面焊双面成形技术的缺陷，使单面焊双面成形技术进一步提高。

【参考文献】

[1] 张应力主编.新编焊工使用手册.北京：金盾出版社，2004.

[2] 曾乐主编.现代焊接技术手册.上海：上海科学技术出版社，1993.