焊接对金属材料腐蚀的影响与对策探索
丁旭科1 王海峰2 吕涛3
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丁旭科1 王海峰2 吕涛3 ,. 焊接对金属材料腐蚀的影响与对策探索[J]. 材料科学研究,2021.9. DOI:10.12721/ccn.2021.157075.
摘要:
腐蚀一般是由材料、环境、应力和负载四个基本因素引起的,这些因素会独立或共同导致损坏。由于化学成分的变化,不同的材料可能含有不同的残余应力以及在焊接接头处形成不同的连续性,所以,焊接缺陷对于金属材料的腐蚀是非常重要的。
关键词: 焊接缺陷材料腐蚀对策
DOI:10.12721/ccn.2021.157075
基金资助:

引言

焊接是生产维修、设备制作中最基本、最普遍的连接工艺之一,但同时焊缝往往是设备或管道中比较薄弱的地方,它不仅表现在强度、刚度方面,而且由于设计或焊接上的缺陷,焊缝又成为腐蚀加速进行的温床,从而导致设备的寿命随之减少。

一、焊接缺陷的现象、原因分析及防治措施

1. 咬边

1、现象 焊缝与木材熔合不好, 出现沟槽, 深度大于 0.5 ㎜, 总长度大于焊缝长度的 10% 或大于验收标准要求的长度。

2、原因分析 焊接线能量大,电弧过长,焊条(枪)角度不当,焊条(丝)送进速度不合适等 都是造成咬边的原因。

3、防治措施

⑴根据焊接项目、位置,焊接规范的要求,选择合适的电流参数;

⑵控制电弧长度,尽量使用短弧焊接;

⑶掌握必要的运条(枪)方法和技巧;

⑷焊条(丝)送进速度与所选焊接电流参数协调;

⑸注意焊缝边缘与母材熔化结合时的焊条(枪)角度。

2.气孔

1、现象 焊接过程中,熔池中的气体未完全溢出熔池(一部分溢出) ,而熔池已经凝固, 在焊缝表面形成孔洞。

2、原因分析

⑴焊接过程中由于防风措施不严格,熔池混入气体;

⑵焊接材料没有经过烘培或烘培不符合要求,焊丝清理不干净,在焊接过程中自 身产生气体进入熔池;

⑶熔池温度低,凝固时间短;

⑷焊件清理不干净,杂质在焊接高温时产生气体进入熔池;

⑸电弧过长,氩弧焊时保护气体流量过大或过小,保护效果不好等。

3、防治措施

⑴母材、焊丝按照要求清理干净。

⑵焊条按照要求烘培。

⑶防风措施严格,无穿堂风等。

⑷选用合适的焊接线能量参数,焊接速度不能过快,电弧不能过长,正确掌握起 弧、运条、息弧等操作要领。

⑸氩弧焊时保护气流流量合适,氩气纯度符合要求。

3.夹渣

1、现象 在焊接过程中,主要是在层与层间出现外部看到的药皮夹渣。

2、原因分析

⑴多层多道焊接时,层间药皮清理不干净;

⑵焊接线能量小,焊接速度快;

⑶焊接操作手法不当;

⑷前一层焊缝表面不平或焊件表面不符合要求。

3、防治措施

⑴加强焊件表面打磨,多层多道焊时层间药皮必须清理干净方可进行次层焊接; ⑵选择合理的焊接电流和焊接速度;

⑶加强焊工练习,提高焊接操作水平。

4.弧坑

1、现象 焊接收弧过程中形成表面凹陷,并常伴随着缩孔、裂纹等缺陷。

2、原因分析 焊接收弧中熔池不饱满就进行收弧,停止焊接,焊工对收弧情况估计不足,停弧 时间掌握不准。

3、防治措施

⑴延长收弧时间;

⑵采取正确的收弧方法。

二、焊接所产生的残余应力是导致材料应力腐蚀的关键原因。

焊接过程中焊接所产生的残余应力是导致材料应力腐蚀的关键原因。通常钢板在进行焊接之后,剩余应力的最大值会和母材的屈服极限值接近。应力腐蚀破裂裂纹一般都是和拉伸的最大应力相垂直。所以直接导致裂纹的应力就是最大主应力。如果和主应力相垂直的最小主应力越大,裂纹发生的时间就会更早。如果焊接几何形状的偏差导致应力集中,也会提升应力腐蚀的倾向。

三、焊接接头成分的不均性是导致材料应力腐蚀的原因

从腐蚀的角度来看,焊缝区由于是一对接触电池。不一样的金属材料在一起接触,又放在腐蚀介质里,有一部分电极电位低的材料为阳极,就会发生腐蚀溶解。因此,焊接接头处由于成分的不均性就会导致选择性腐蚀的发生。

四、减小焊接对于金属材料腐蚀的对策

在整个焊接过程中,对于金属材料腐蚀的影响是很复杂的,也是不可避免的,只能尽量减少焊接对于金属材料腐蚀的影响。因此除了要控制好焊接过程中焊接的缺陷以及残余应力外,还要根据腐蚀的环境进行合理的选材以及使用最好的焊接工艺。对于碳钢的焊接要采用和母材类型一样的焊接填充金属;对于不锈钢,要充分地考虑在焊接的过程中如何去消除 因为碳化铭析出而导致的晶界间腐蚀。

五、结语

通过上文分析可知,完全防止焊接腐蚀是几乎不可能的,但是这几种方法可以最大程度地减少其发生的概率和带来的影响。所以我们在焊接过程中尽可能把对金属材料产生腐蚀影响的各种因素充分地考虑进去,才能避免焊接缺陷,提高焊接质量。

参考文献:

[1] 翟建明.金属材料经硫化氢腐蚀后的疲劳可靠性研究 [D].北京:北京工业大学,2013.

[2] 孟祥琦.铝合金材料的应力腐蚀及腐蚀疲劳特性实验研 究[D].上海:上海交通大学,2012.

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