锅炉焊接质量缺陷预防及无损检测方法探讨

锅炉焊接质量缺陷预防及无损检测方法探讨

彭伟明

彭伟明

广东省特种设备检测研究院佛山检测院广东佛山528000

摘要：本文主要对锅炉焊接质量问题产生原因及预防措施进行分析，并对其质量缺陷的无损检测方法进行了探讨，以供同仁参考。

关键词：锅炉焊接；质量缺陷；产生原因；预防措施；无损检测方法

一、前言

锅炉是生产和生活中常用的重要设备，在其制造过程中，焊接是关键工序之一，一旦出现焊接缺陷将直接影响锅炉的安全使用。因此，本文结合锅炉焊接过程中出现的焊接缺陷及其成因，从焊接操作规程与焊接工艺方法上，并结合锅炉焊接无损检测技术来探求预防焊接缺陷的对策，以确保整个锅炉的质量。

二、锅炉焊接质量问题产生原因及预防措施分析

（1）咬边。

产生原因：一是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。二是焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边；三是直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因，某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。

预防措施：矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

（2）裂纹。

产生原因：一是在焊接过程中，由于焊接工艺不当，或由于异种钢焊接时两者热膨胀系数不同等原因而在焊接过程中产生了较大的内应力，焊缝在内应力的作用下产生了裂纹；二是焊缝中含有低熔点杂质，如硫化物、磷化物、碳化物等，降低了该处的结合力，当受到较大的外力作用时，就会在焊缝上这些结合力弱的地方产生裂纹；三是其他原因，如多次结晶所致。

预防措施：一要避免强力组焊，采用焊前预热、焊后缓冷以避免焊接应力

的产生，在停焊后用手锤敲击热影响区以释放焊接应力可有效地避免焊接冷裂纹的产生；二要从力学方面、焊接工艺入手，适当地提高焊接速度、缩短局部的高温焊接持续时间，可避免焊缝及热影响区热裂纹的产生；三是在冶金方面要严格控制母材中的硫、磷、碳等有害杂质的含量，并细化晶粒、改善焊缝的结晶组织。

（3）气孔。

产生的原因：气孔是在焊接过程中，溶解在熔池内的气体在熔池中的液态金属冷却过程中来不及析出而在焊缝中形成的。气孔减少了焊接面积，还产生极大的集中应力。出现这类缺陷的原因主要有以下几点：一是焊接坡口上有油、漆、锈等污物，在焊接过程中其中的水分分解出氢气，在冷却时来不及从熔池中析出而形成了气孔；二是焊接工艺参数选择不当，焊接电流过低或焊接速度过快都会导致熔池温度降低、熔池存在时间过短，而使熔池中的气体在凝固过程中来不及析出而导致气孔的产生；三是丝上有油、锈等污物，焊条或焊剂受潮或未按要求进行烘干；四是焊工操作不当。

预防措施：要避免气孔的出现可以从以下几个方面入手：一要认真清理焊接坡口，去除坡口及两侧20mm内的油、锈等污物，直到全部露出金属光泽；二要认真清洁焊丝，选用质量合格的焊条，并注意在风速大、湿度大及雨、雪天气不宜进行焊接；三要严格按要求烘干焊条，并将其置于专用保温箱内，随用随取；四要适当增大引弧电流，使母材的热输入加大，以减慢熔池的冷却速度。

（4）未焊透和未熔合。

产生原因：一是对于接缝钝边过大，或者接缝接口间隙过小，对于坡口角度的调整不均时，很容易造成未熔合的焊接缺陷；二是由于焊接电流较小或者焊接速度过快，在母材表面形成铁水的堆积，而未能实现对焊缝的有效熔合，从而造成未焊透（未熔合）现象；三是焊接区域存在杂质或者油污等，也容易导致接口焊缝未焊透（未熔合）；四是焊接工艺不适当或焊工操作不当产生的，如焊枪角度问题、焊材质量问题、以及电弧偏燃等。

预防措施：一是做好母材焊接截面间隙尺寸的调整、坡口角度调适，以及钝边尺寸的处理，特别是对于单面焊接来说，其间隙值不应少于焊条直径，而对于钝边来说，其值应该不大于1/2焊条直径；二是对于焊接速度的把握要准，同时增加焊接时的电流值；三是对焊接表面进行清洁处理，及时清除层间的焊渣；四是焊接中做好焊枪、焊条的角度调整，减少未焊透（未熔合）缺陷的发生。

（5）焊接中夹渣。

产生原因：一是焊接中电流值过小，很容易导致熔池冷却速度加快，而熔渣因未及时与铁水分离而残存于焊缝，从而形成夹渣现象；二是熔渣本身的黏度过大，在与铁水的分离上有一定的困难；三是焊接中由于药皮脱落而未能完全熔化，在熔池中凝固而造成焊缝夹渣。

预防措施：一是适当增加焊接电流，促进熔池内的熔渣与铁水能够充分分离；二是选择合格的焊接材料，如焊条质量必须合标；三是在焊接过程中规范操作，利用目镜来观察熔池的亮度，从而有效控制夹渣的发生。

三、锅炉焊接质量的检测方法

（1）外观目视检测和测量法。目检法需要检测人员通过感官仔细检查来发现问题，或者可以通过使用低倍放大镜来观察各类组件的结构，一般用来发现设备表面上的问题，例如：变形，裂纹，磨损，焊缝气孔、咬边，磨损以及焊接不足等。目视检测和测量法是较为常用的检测方法，通常在目视检测的合格上，选择焊缝正确的部位进行测量，然后与标准规定的尺寸对比，判断焊缝的外形几何尺寸是否符合要求。外观检查合格标准见表1。此外，焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、根部未焊透、气孔夹渣等缺陷，管屏向火面对接焊缝不允许咬边，炉膛外面的管对接焊缝咬边深度不得大于0.5mm，长度不大于9mm，根部凸出不大于2mm，内凹不大于1.5mm。

（2）无损检测方法。由于锅炉问题经常出现在焊接部位，所以进行焊缝检测是对锅炉进行无损检测的重要内容。对于焊缝的表面状况进行检测可选则运用磁粉检测和渗透检测的方式。对于焊缝的内部进行无损检测时一般会选择射线检测法和超声波检测的方法。进行射线检测时需要确定角度和进行完全检测，当我们对锅筒进行检测时需要对其纵向及环向的焊缝进行检测室需要准确确定好检测比例来进行百分之百的无损检测。运用超声波检测方法是要考虑到管径壁的较薄、焊缝的位置及形状等因素，一般选择较短的前沿、较窄的脉冲和比较大的入射角的探头进行检测，用以保证检测能够一次彻底完成。检测方法通常是把中心线作为基准位置，运用回波的交叉、分离等方式来查找锅炉焊缝内部存在的问题。

四、结论

总之，锅炉对于社会发展、经济建设以及居民的日常生活中扮演着重要的角色，而锅炉生产过程中焊接质量直接影响着锅炉结构的使用性能与安全性。因此，探讨锅炉焊接质量缺陷的成因及预防措施，并运用无损探伤来排除锅炉工作过程中的潜在危险，保证其正常工作意义重大。无损探伤技术几乎可以将锅炉存在的各种缺陷全部检测出来并且不会对锅炉的物理状态造成破坏，具有较高的灵敏度，大大提高了锅炉监测的效率，降低了对锅炉进行检测的成本，因此得到了越来越广泛的应用。

参考文献：

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[2]陈临泉，王建华.压力钢管焊接常见缺陷成因分析与预防措施[J].水利水电施工.2012（02）

[3]黄骅，程引彬.锅炉锅筒与管板对接焊接问题探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2012（05）