大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿十二注水站 黑龙江大庆 163000
摘要：焊接金属材料环节，常存在裂纹、未焊透和气孔等质量缺陷，对材料质量产生影响。需要分析上述常见缺陷产生的主要原因，分别制定防止措施，才可保证焊接质量。
关键词：金属材料；焊接；缺陷；防止措施
引言
金属材料使用范围较广，焊接工艺的运用对焊接质量有直接影响。若焊接过程，工艺运用不科学，就会造成材料存在质量缺陷，难以发挥使用价值。因此，结合缺陷产生成因，探索防止措施十分必要。
一、金属材料焊接缺陷介绍
（一）焊接裂纹
金属材料的焊接过程，接头位置常出现裂纹，根据裂纹形状，可分为横向、纵向、焊趾、弧坑等裂纹。材料结晶变为固态之后呈现，部分裂纹焊接结束立刻显现，部分裂纹焊接之后在特定时间段内显现。按照裂纹成型机理，还可分为冷裂纹以及热裂纹两种形式，影响焊接质量。
冷裂纹属于常见裂缝类型，焊接金属冷却环节，焊接交界处熔合点呈现出此类裂纹，通常在焊接金属冷凝6~8h之后呈现，也可能焊接完成立刻呈现。此类缺陷成因为，焊接环节利用氢气量较多，还可能由于金属材料内部富含杂质，导致母材承受能力较弱，容易产生裂缝。此外，金属焊接冷凝阶段，温度变化不合理，也可能造成此类裂纹产生[1]。
热裂纹主要是焊接金属环节液体凝结过程产生，通常出现在焊缝中心，焊接结束立刻显现。若金属材料内部含有杂质，在凝固过程可能产生此类裂纹。焊接金属材料时，若遇到低熔点杂质，会在金属凝固之前先行凝固，杂质硬度低于金属，导致金属焊接之后，受到外力腐蚀作用，形成热裂纹。
（二）未焊透
金属材料焊接未焊透禁止出现在双面焊接过程，产生未焊透原因有三方面：其一，母材尚未熔化、金属表面的氧化膜尚未完全清除，就向其中添加熔化金属，造成金属熔合缺陷；其二，母材尚未完全熔化，金属材料未完全焊接在接头根部，出现未焊透问题；其三，焊接环节，装配间隙相对较大、单边厚度不合理、坡角不合理等，影响焊接质量。若焊接过程，熔渣流进接口，使其受到油渍污染，就会阻碍焊接，导致电弧偏离，致使金属边缘产生未熔合现象。未焊透缺陷对于成品承载面产生影响，导致其质量不合格。
（三）内外气孔
1.内部气孔
焊接环节，熔池当中气体没有完全溢出之前熔池凝固，导致焊缝表面出现孔洞。产生表面气孔主要原因为，焊接过程防风不严，导致熔池有其他气体混入，焊丝未彻底清理，焊接材料没有事先烘焙，熔池温度较低，加快凝固时间，杂质处于高温环境下产生气体流进熔池，焊接过程电弧过长，使用氩弧焊保护气体流量不合理等。
2.外部气孔
金属材料内部气孔主要存在焊缝位置，以单个、群体或者条状气孔形式存在。焊接过程产生气体向熔池中流入，同时，外部气体流进熔池，若在熔池凝固之前未溢出，存留在焊缝当中，就会导致金属存在内部气孔。
二、金属材料焊接缺陷防止措施
（一）裂纹防止措施
1.冷裂纹防止
焊接接头的冷裂纹容易发生在低合金钢当中，其屈服强度大于300MPa。若钢材强度高，焊接环节冷裂纹产生概率越高。经上文分析，当焊接池内溶解大量氢气，且焊缝金属冷却之后，氢气快速经过焊缝金属以及饱和溶剂。低合金钢其塑性变形能力较弱，若氢气浓度达到临界值，导致金属难以负荷应变力，处于残余应力之下产生开裂问题，特别是裂纹端部。
针对此裂缝危害，可对裂缝区域在冷却过程中冷却速度加以控制，避免此区域产生淬硬组织，同时，还可将焊接工件预热，降低其冷却速度，结合焊接环境，尽量选择低氢条件完成焊接工序。
2.热裂纹防止
热裂纹主要包括结晶、液化两种形式。控制结晶裂纹的主要措施为，需对焊缝金属内部碳元素、硫元素、磷元素严格控制，并且对低熔点晶体铜合金成分严格控制，上述元素和杂质在金属当中含量越低，焊缝位置金属拥有的抗裂性能越强。研究表明，当焊缝位置碳含量大于0.15%，硫含量大于0.04%，可导致焊接裂纹，若母材当内含碳量过高，需要对焊接材料重新混合，降低其含碳量。同时，还可改变焊缝的截面形状，进而转变焊接熔池结晶方向，便于焊接过程将低熔点晶体推送至裂缝不易发生位置[2]。
而液化裂纹产生原因为母材的晶粒边界存在低熔点的共晶物，液化裂缝常出现碳、硫、磷等杂质含量较高母材、焊缝熔合区。针对此类裂缝的控制措施为，焊接过程仔细筛选弧焊钢板，保证钢板当中硫、磷等物质含量相对较低。针对直边无坡口的接头，可将接缝的间隙控制在4~5mm，保证处于小焊接电流之下，对全焊透焊缝进行焊接。针“V型”坡口焊缝，可使用埋弧自动焊完成金属材料焊接。上述工艺的运用，可能降低焊接工作效率，因此，只用于材料无法更换的焊接过程。若在不影响焊接效率的前提之下，应确保焊接材料的选择，碳、磷、硫等物质含量相对较低。研究表明，当材料当中含碳量小于0.2%，含磷量小于0.03%，含硫量小于0.03%，裂缝位置液化裂纹发生率较低。
（二）未焊透防止
针对金属材料未焊透这一问题，需要焊接过程结合材料直径、焊接面积等，按照焊接坡口角度以及尺寸对焊条合理选择。焊接过程，按照焊条选择焊接工艺，避免由于角度、尺寸等问题，导致焊接过程存在未焊透质量缺陷。同时，还需对焊接过程电流强度以及焊接速度严格控制，焊接过程，摆动焊条幅度应合理，随时关注金属两端材料变化，完善焊接缝位置相关工作，关注焊接过程坡口位置熔合情况，防止焊接边缘产生焊不透问题。此外，还可使用大电流，完成焊接，焊接焊角焊缝时，可考虑使用交流电替换直流电，防止出现磁偏吹问题，对坡口位置合理设计，并及时清理，还可利用短弧焊工艺预防未焊透问题。
（三）气孔防止
1.表面气孔的防止
为预防焊接过程产生表面气孔，可采取如下措施：按照要求全面清理焊丝和母材；第二，保证焊接过程防风措施合理，不存在穿堂风；第三，对于焊接参数合理控制，保证焊接速度不可过快，焊接过程电弧切忌过长，对于人员起弧、熄弧以及运条各项操作严格要求；第四，使用氩弧焊焊接过程，保证保护气流流量合理，同时氧气的纯度和金属焊接要求相符；第五，焊接之前按照要求对焊条进行烘焙。
2.内部气孔的防止
为防止金属焊接过程存在内部气孔，可采取有效措施，控制焊缝内部气体存留量，可采取如下措施：第一，按照焊接要求烘焙焊条，将其置于保温筒之内，保证焊接过程随用随取；第二，将焊丝全面清理，保证其表面无油污之类杂质；第三，仔细清理焊件周围，清理范围10~15mm，产生金属光泽时清理完毕；第四，保证焊接环境合理，设置防风措施，没有穿堂风；第五，使用氩弧焊焊接时，保证氩气纯度大于等于99.9%，流量合理；第六，焊接过程优选短弧焊接工艺，降低气体向熔池内流入量；第七，确保焊工操作过程，焊条、焊枪角度合理，焊接速度切忌过快[3]。
结束语
为确保金属材料焊接质量，发挥其在不同行业的应用价值，需要相关人员高度关注材料焊接环节产生的质量问题，改进工艺，规范操作，预防缺陷发生，使用高水平焊接工艺，制作出高品质的金属零件。
参考文献：
[1]段俊礼.金属材料焊接中的缺陷分析及对策[J].门窗，2017（11）：191.
[2]张安源.关于金属材料焊接中的主要缺陷与措施探析[J].化工管理，2017（14）：17-18.
[3]曹月凤，曹荣林，陈亚群.浅析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制[J].山东工业技术，2016（13）：29.