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摘要：煤机产品结构件在焊接过程中，综合到图纸设计、焊接工艺参数等多种因素，会对焊接质量造成直接影响。焊接质量对煤机产品使用可靠性及产品使用寿命至关重要。提高产品焊接质量，加强对焊接质量的检验控制是煤机行业必要工作。本文对焊接缺陷及主要危害，焊接检验进行了介绍与探讨。
关键词：焊接裂纹；应力集中；质量检验；无损探伤
1 焊接质量检验在焊接生产中的重要作用及应用
1.1焊前准备和焊接过程阶段
焊前准备阶段的质量检验主要是对焊接材料、焊接工艺及结构设计等技术文件、焊接环境、焊工资质等进行检查，防患于未然，避免或减少缺陷的产生。焊接过程的质量检验主要是对焊接规范、焊接顺序、焊接参数、焊道表面质量、焊前预热及焊后热处理等的检查，这一过程的检查有利于及时发现问题并调整焊接参数，更加有利于控制焊接质量。焊前准备和焊中检查虽然不能最终保证焊缝的质量，但是他们不仅能防止不合格的产品出产，更重要的是能及时发现问题并进行解决，从焊接准备阶段到生产阶段采取有效措施，层层把关，最大限度地保证产品质量，减小废品率。
1.2焊后检查
由于焊接过程中能源波动、外界因素等影响，使焊接质量无法得到完全控制，因此焊后必须进行质量检验，并且焊后的质量检验是焊接质量评定的重要依据，是焊接检验最重要的环节。尤其对于某些特殊的耐热钢来说，焊接裂纹倾向小，而焊缝和热影响区却对焊接工艺的敏感性大。在焊后的质量检测中，即使达到合格标准，仍应进行使用性能的检测，而使用性能的合格与否也应参考焊接工艺过程的规范性。所以焊接各个阶段的检验是相互联系并互相影响的。焊后的焊接质量检验包括外观检验（主要检查焊缝的外观缺陷，如外形和尺寸不合格、弧坑和焊瘤、咬边和飞溅、根部收缩、余高等）、无损检测（主要检查焊缝的内部缺陷，如气孔、夹渣、裂纹、未熔合、未焊透等）、破坏性检验（主要检查焊缝的力学性能、化学成分分析、金相组织检验和焊接工艺评定等）和致密性检验（主要根据使用性能的需要进行水压试验和气压试验等）等。其中，声发射检测是一种特殊的动态无损检验，是利用材料在应力或外力作用下产生变形或断裂时所出现的声发射信号来判断缺陷的产生、运动和发展情况。它既可以检测在焊接过程中的焊缝，也可以对承受载荷的焊接结构进行检测和寿命评价。即使通过了焊前、焊中、焊后层层检验，最终质量完全符合要求的焊接产品在使用一段时间后，其中存在的一些小缺陷仍然可能会进一步扩展开裂或出现一些新的缺陷，从而引起设备的断裂损坏或失效。如冷裂纹中的氢致裂纹，一般在普通低合金钢焊后24小时内出现，对于高合金钢则会在焊后10天内产生。淬火裂纹则是当焊接含碳量高、淬硬倾向大的钢材时容易出现的冷裂纹。
2 常见的焊接缺陷
2.1焊接外部缺陷
①焊缝尺寸不符合要求。焊缝高度、宽度超差，焊缝超高、过宽可能造成装配干涉，零部件装配不到位。焊缝高低差过大，易引起应力集中，焊缝过凹则会因焊缝工作截面减小而降低焊缝接头处强度。②焊接表面缺陷，主要为：焊接咬边、焊瘤、未焊透、表面气孔、表面裂纹等。咬边：在母材沿焊缝边缘低于母材的凹陷为咬边，较少焊接接头截面的有效工作面，可能会引起应力集中。焊瘤：在焊接过程中，过多熔化的金属流到焊缝附近工件上，形成小疙瘩状。对于焊瘤一般采取打磨处理办法，但焊缝中的焊瘤对焊缝处的承载能力影响较大，也会降低产品的疲劳强度。
2.2焊接内部缺陷
①气孔：在焊接过程中，保护气体或由于焊接反应产生的气体，在金属凝固时未逸出，而在焊缝内部或表面形成孔穴，气孔的存在降低焊缝有效工作截面，从而降低焊缝的强度与韧性，引起应力集中，焊缝致密性差，严重影响油箱、水箱等的密封性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②夹渣：在焊接过程中，因焊接产生的氧化物、硫化物等杂质残留在焊缝中，形成夹渣。因夹渣减少了焊缝工作截面，形成的化合物会降低焊缝强度与塑性，还会增加热裂纹倾向。③未熔合是指在焊接时，焊接接头底层未完全熔合；未焊透是指焊缝与母材之间或多道焊缝之间局部未完全熔化结合，二种焊接缺陷均会减小焊接截面，严重影响焊接强度。
2.3焊接裂纹结构件
在焊接过程中或焊接以后，在焊接应力和至脆因素的影响下，焊接接头区域内所出现的局部破裂叫裂纹。裂纹可能产生表面，也可能产生在内部。金属由液态凝固成固态结晶过程中产生的裂纹为热裂纹，因微观上裂纹沿金属晶界开裂，又称之为结晶裂纹[1]。焊接完成冷却后出现的裂纹称为冷裂纹，因焊接接头处产生淬硬组织，或接头处氢分子聚集较多，致使接头处脆化，应力集中产生拉应力，因氢分子扩散需要时间，所以一般也称之为延迟裂纹或氢致裂纹。
3 焊接质量检验
对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施。因此，工件焊完后应根据产品技术要求对焊缝进行相应的检验，凡不符合技术要求所允许的缺陷，需及时进行返修。焊接质量的检验包括外观检查、无损探伤和机械性能试验三个方面。这三者是互相补充的，而以无损探伤为主。
3.1外观检验
①利用肉眼或放大镜对焊缝进行外观检查，可发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。②利用专业测量仪器如焊接检验尺对焊缝的外形尺寸进行测量。
3.2无损探伤
无损探伤是指在不损坏被测件前提下，借助仪器设备对焊缝质量进行检测，检测方法有超声报检测、渗透检测、磁粉检测、射线检测等。本文对煤炭机械焊缝常用的检测方法进行介绍。①超声波检测，利用超声波探伤仪产生的震荡激励探头发射超声波，对工件焊缝进行测试，探头接收到反馈波后显示到仪器屏幕上，从而查看被检验焊缝是否有焊接缺陷。超声波无损检测是目前最常用的焊缝检测方法之一，其主要优点有：检测范围较大，缺陷定位准确，对检测人员和环境不造成伤害[2]。②渗透检测，包含着色探伤检测和荧光渗透检测，主要检测表面焊接缺陷，其主要原理为渗透液在毛细作用下，渗透至焊接表面，再施加显像剂，缺陷内的残留渗透剂又回渗到工件表面，从而显示出缺陷形态，不受焊接结构影响。但渗透检测相关检测参数并不明确，需要在累积中总结，对检验人员业务能力要求较高[3]。③磁粉检测，主要用于检测表面焊接裂纹缺陷的检测方法，工件被磁化后在被测试件上撒上磁粉或磁悬液，若存在表面焊接缺陷，磁粉粒子便会吸附于缺陷位置，通过磁痕来显示和判定缺陷位置、大小。检验结果相对直观可靠。④X射线检测，主要通过X射线成像设备，获取焊接结构的数字成像图并输入计算机，由计算机对数字图像进行处理，通过对缺陷图像的提取，对焊接缺陷进行分析和判定。但X射线检测在实际应用中有一定局限性。
3.3打压试验
对于油箱、水箱等要求密封性的结构件，进行打压试验，可根据自身条件选择水压试验或气压试验，以检查焊缝的密封性和承压能力。
结束语：
采煤机械工作环境较为恶劣，承受载荷较大，对结构件焊接要求也就较高，焊接缺陷会影响焊接结构强度，对产品使用寿命有显著影响，掌握焊接缺陷原理，避免焊接缺陷就成了采煤机械结构件生产主要课题之一。近年来，焊接检验手段也得到长足发展，提高焊接质量，借助先进仪器焊接缺陷也能得到有效控制。
参考文献：
[1]程建华,黄荣森,赵杰.化工设备焊接质量监理[J].设备监理,2018(02):35-38+45.
[2]王贵斌.管道焊接质量管理和质量改进[J].硫磷设计与粉体工程,2017(02):13-16+5.
[3]李楠.浅析海洋工程装备制造过程中焊接质量管理[J].黑龙江科技信息,2017(05):59-60.
论文作者:马刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
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