电渣压力焊焊接缺陷的浅析

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  山西临汾市政工程集团股份有限公司 041000
  摘要:在平时的检测活动中会经常碰到一些不合格的电渣压力焊件,造成这种不合格的原因是多方面的,有些原因我们可以用肉眼观察出来,但有些原因是由于钢筋的微观组织发生了改变,我们用肉眼很难看出来。本文就造成这些不合格的原因进行了简要描述,希望对焊接质量的提高能有所帮助。
  关键词:电渣压力焊;缺陷;微观组织;奥氏体
  电渣压力焊:是将两钢筋安放成竖向或斜向(倾斜度在4:1的范围内)对接形式,利用焊接电流通过两钢筋间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热和电阻热,熔化钢筋,加压完成的一种压焊方法。简单地说,就是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的一种熔焊方法。但与电弧焊相比,它工效高、成本低,我国在一些高层建筑施工中已取得很好的效果。根据使用的电极形状,可分为丝极电渣焊、板极电渣焊、熔嘴电渣焊等。目前我国焊接设备多是手工操作,且年轻人较多,焊接质量的好坏在很大程度上取决于焊工的素质,包括整治素质,技术理论知识,操作技能和熟练程度,以及认真负责的工作态度。某些工程的质量事故是与焊接质量有关系的。
  下面列举在检测中经常碰到的电渣压力焊的焊接缺陷并对其形成原因进行浅析,以提高现场焊接质量。
  一 轴线偏移:1、钢筋端部不直;2、夹具和钢筋安装不正确;3、顶压力过大;4、夹具存在缺陷。
  二 弯折:1、钢筋端部不直2、钢筋的安装和扶持不正;3、焊后过快卸夹具;4、夹具存在缺陷。
  三 咬边:1、焊接电流过大;2、焊接时间过长;3、上钢筋顶压不到位。
  四 未焊合:1、焊接电流过小;2、焊接时间过短;3、夹具有缺陷,上钢筋下送不自如。
  五 焊包不匀:1、钢筋端面不平衡;2、填装焊剂尽量不均匀;3、焊接时间过短,熔化量不够。
  六 气 孔 1、未按规定要求烘熔焊剂;2、未清除钢筋焊接部位的铁锈。3、接缝在焊剂中的埋入深度不合理。
  七 烧伤 1、钢筋导电部位有铁锈;2、钢筋夹持不紧。
  八 焊包下淌 1、焊剂筒有漏孔;2、焊后过快回收焊剂。
  上述缺陷我们在对焊件进行外观检测时便可以发现,但是有些缺陷是我们用肉眼观察不到的,并且在日常检测中可能经常碰到。
  在焊接热源的作用下,焊缝两侧发生组织性能变化的区域叫做“热影响区”,或称“近缝区”。在熔化焊条件,焊接接头是由两个相互联系,而其组织性能又有区别的两个部分组成,即焊缝区和热影响区。实践表明,焊接质量不仅决定于焊缝,同时还决定于热影响区,有时热影响区存在的问题比焊缝还复杂。这是由于钢筋的焊接过程要经过加热、冷却过程,相当于金属的热处理过程,改变了钢筋的微观组织。从基本原理上看,焊接条件下的组织转变与热处理条件下的组织转变是一致的,新相的形成过程与组织转变的过程都符合经典的结晶理论。但是,焊接条件下的热循环有其自身的特点和规律,在组织转变上必然与热处理工艺条件下的表现不同。
  焊接条件下的热处理具有以下特点:
  加热的温度高:一般热处理情况下,加热温度都不超过Ac3以上100~200,而在焊接时,近缝区熔合线附近可接近金属的熔点,对于低碳钢和低合金钢来讲,一般都在1350℃。显然两者相差甚大。
  加热速度快:焊接时由于采用的热源强烈集中,故加热的速度比热处理时要快的多,往往超过几十倍甚至几百倍。
  高温停留时间短:焊接时由于热循环的特点,在Ac3以上保温的时间很短,(手工电弧焊约为4-20s,埋弧焊约为30-100s)而在热处理时可以根据需要任意控制保温时间。
  自然条件下连续冷却:焊接过程中,一般都是在自然条件下连续冷却,个别情况才采用焊后保温或焊后热处理。
  局部加热:焊接加热一般只集中或局限于焊接区,并且随热源的相对移动,被加热区也在随之移动。因此焊接区的组织转变是在应力作用下进行的,并且这种转变的过程是不均匀的。
  由于奥氏体晶粒大小对钢件热处理后的组织和性能影响极大,因此必须了解影响晶粒长大的因素,以寻求控制奥氏体晶粒大小的方法。奥氏体起始晶粒形成后,其实际晶粒的大小主要取决于升温和保温过程中奥氏体晶粒的长大倾向,奥氏体晶粒长大过程可视为晶界的迁移过程,其实质就是原子在晶界附近的扩散过程。因此凡是影响晶界原子扩散迁移的因素都会影响奥氏体晶粒长大。
  1.即热温度和保温时间的影响
  由于奥氏体晶粒长大与原子扩散有密切关系,所以加热温度越高,保温时间越长,则奥氏体晶粒越粗大。而在每一加热温度下,都有一个加速长大期,当奥氏体晶粒长大到一定尺寸后,再延长时间,晶粒将不再长大而趋于一个稳定尺寸。为了获得一定大小的奥氏体晶粒,可以同时控制加热温度和保温时间。加热温度低时保温时间影响较小,加热温度高时保温时间的影响开始较大,随后减弱。因此加热温度高时,保温时间应当缩短,才能保证的到细小的奥氏体晶粒。比较而言加热温度对奥氏体晶粒长大起主要作用,因此生产上必须严加控制,放置加热温度过高,以避免奥氏体晶粒粗化。
  2.加热速度的影响
  加热速度越快,过热度越大,奥氏体的实际形成温度越高,形核率和长大速度越大,则奥氏体的起始晶粒越细小,但是,奥氏体起始晶粒细小而加热温度较高反而使奥氏体晶粒易于长大。因此快速加热时,保温时间不能过长,否则晶粒反而更加粗大。
  通过上述焊接热处理的特点和影响奥氏体晶粒长大的影响因素我们可知,当焊接输入热量过大时,热影响区宽度增大,高温区域增宽,高温停留时间变长,冷却速度减慢,导致热影响区奥氏体的晶粒变粗变大,从而降低了该区的强度,使得电渣压力焊的抗拉强度达不到标准要求。因此在焊接时除了其它因素的影响外要特别注意焊工工艺的调整,并且定时对焊机进行检查,以免对焊接质量造成影响。
  参考文献:
  [1] 《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18-2012
  [2] 《焊接技术手册》王文翰 1997
  [3] 《金属学与热处理》 崔忠圻 2004
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