螺旋埋弧焊管焊缝夹杂原因分析及解决措施

焊管．第３０卷第１期．２００７年１月　●经验交流　螺旋埋弧焊管焊缝　夹杂原因分析及解决措施　朱　旭　（胜利钢管有限公司，山东淄博２５５０８２）　摘要：从焊接材料、成型合缝状态及焊接冶金等方面分析了螺旋埋弧焊管焊缝夹杂、气孔产　生的原因，并提出通过改善成型质量、合理调整焊垫辊高度及焊剂送入位置等措施，解决了焊　缝夹杂、气孔的产生，对实际生产有一定指导作用。　关键词：螺旋埋弧焊管；焊缝；焊缝夹杂　中图分类号：ＴＧ４４１．７文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—３９３８（２００７）０１—００７２—０２　螺旋埋弧焊管焊接速度较快，焊缝液态熔池　分检验合格，镀层良好，干净无油污、锈蚀；焊剂颗　金属必须在高速旋转的钢管上完成结晶过程，恶　粒符合要求，干净且按工艺要求烘干。由此基本　化了焊缝成型条件及内在质量。螺旋埋弧焊管成　可以断定缺陷的产生不是焊接材料本身引起的。　型过程中的错边、板边挤厚、成型缝间隙变化及大　进一步分析认为，可能是在焊接过程中由于　桥摆动等，均会影响焊接质量，产生夹杂、气孔等　某种原因导致焊剂进入成型缝，熔化过程中焊剂　缺陷。生产厚壁螺旋埋弧焊管时比生产薄壁埋弧　与熔池金属在冶金反应过程中产生的气体和焊渣　焊管更容易出现夹杂、气孔。焊缝中的夹杂和气　未能完全排出，从而产生了气孔、夹杂等缺陷，故　孔均减弱了焊缝的有效工作截面积，降低了焊接　应从带钢板边形状、成型缝合缝状况等方面查找　接头的塑性和韧性，从而降低了钢管预期的使用　原因。　性能。　２．２板边形状及成型合缝状态　螺旋埋弧焊管生产中板边的加工方式有圆盘　１现象描述　剪、刨边或铣边等。不同加工方式得到的板边形　状和精度不同。不同的板边形状对成型缝状态及　２００５年胜利钢管有限公司在生产某原油管　成型的稳定性有不同的影响，进而对焊缝焊接也　线４）７１１ｍｍ　Ｘ１３．７１　ｍｍ螺旋埋弧焊管时，部分钢　有不同的影响，甚至某些成型合缝状态会直接导　管焊缝出现了夹杂和气孔，从这些钢管中取宏观　致气孔、夹杂的产生。　金相试样，发现内外焊缝熔合良好，无焊偏或未焊　用圆盘剪加工的板边精度最低。用圆盘剪剪　透现象，但肉眼明显可见有夹杂、气孔等缺陷，既　边时，如果剪刃侧间隙和重合量选择不当，带钢板　有位于内焊缝的，也有位于外焊缝的，但大多位于　边由于受剪切力的作用，就会发生一定角度的弯　内外焊缝中间部位及熔合线部位。　斜、翘曲，剪切后的板边会形成一个斜面。如果剪　刃悬臂轴的刚性不足，在剪切力的作用下，剪刃会　２原因分析　在垂直方向发生一定的偏斜，从而加剧板边的倾　斜程度。另外，剪刃间隙不当、剪刃磨钝或者剪切　２．１焊接材料　厚板，板边还可能会撕裂，导致剪切后的板边出现　针对上述缺陷对焊接材料进行检查，板卷化　台阶。无论是板边的偏斜还是台阶现象都会影响　学成分符合标准要求，表面无油污、锈蚀；焊丝成　成型缝的合缝状态，造成成型不稳定，出现内紧外　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３Ｏ卷第１期　朱旭：螺旋埋弧焊管焊缝夹杂原因分析及解决措施　松或内松外紧的成型缝。有时成型器的１　、２　、３　成型辊的辊头错位，也容易造成板边的内翻或外　翻，导致成型缝内陷或噘嘴…。噘嘴或内紧外松　的成型缝容易出现漏弧或烧穿、烧塌现象，但一般　不会产生夹杂；而在内陷或内松外紧的成型缝状　态下，成型缝内侧会产生一个较窄的间隙或类似　Ｖ型的窄缺口。另外，带钢的月形弯和对头质量　不高所产生的人为硬弯会导致带钢递送位置偏　移，并造成成型立辊对板边的挤厚，会对成型的稳　定性以及成型缝的合缝状态产生影响。在调型质　量不好、个别参数误差较大的情况下，或采用低结　构应力成型法时，焊垫辊的上表面高度过高，很可　能会导致成型缝内侧存在窄间隙的不良合缝状　态，致使部分细小的焊剂颗粒及少量氧化皮进入　焊缝。　２．３焊接冶金　螺旋埋弧焊管内焊熔深一部分由电弧直接吹　烧母材形成，另一部分由过热的熔池金属熔化母　材形成，且整个焊接熔池在运动状态下结晶　Ｊ。　由于内焊缝根部窄间隙位置较深，焊接电弧不能　直接吹烧，所以这部分金属是依靠过热的熔池金　属来熔化的。在熔化底部窄间隙部位母材时，窄　间隙内的细小焊剂颗粒会部分或全部熔人到液态　熔池中，并与熔池金属发生剧烈氧化还原反应，产　生大量的一氧化碳气体和其他反应产物。在接近　结晶温度时，熔人熔池中而没有浮出的部分夹杂　物成为一氧化碳气孑Ｌ的形核质点，随着一氧化碳　气泡形核、长大、聚集而逐渐上浮，其中一部分气　体和反应产物浮出熔池表面。由于熔池底部及熔　合线附近过冷度相对较大，铁水凝固较快，随着底　部熔池金属温度的降低，电弧搅拌能力减弱，熔池　流动性降低，粘度不断增加，部分气体及反应产物　由于所处的位置较深，在上浮过程中阻力增大，未　能浮出而滞留在焊缝中形成气孑Ｌ和夹杂。外焊施　焊时，如果内焊产生的气孑Ｌ或夹杂位置较浅，则会　被外焊熔化并从外焊熔池中浮出；如果位置较深，　则熔化后可能仍然无法完全浮出，部分气孑Ｌ、夹杂　会留在外焊缝中间。　３解决措施　通过改善成型质量、合理调整焊垫辊的高度　及焊剂送人位置等措施，及时解决了焊缝存在的　夹杂、气孑Ｌ问题。经过长时间的跟踪研究，总结出　了预防焊缝出现夹杂和气孑Ｌ的经验。　（１）严把带钢、焊丝等原材料的质量关，严格　控制夹杂物的含量。做好焊丝、卷板的保管工作，　避免油污和锈蚀；严格按工艺要求烘干焊剂，并保　持焊剂干净、颗粒度均匀。　（２）避免人为硬弯，减少原料宽度及递送位　置的变化，及时调整立辊位置，使带钢边沿平整，　不出现挤厚或尽量减少挤厚，从而稳定成型，确保　良好的成型合缝状态。　（３）合理调整圆盘剪刃侧间隙和重合量，及　时更换磨钝的剪刃，确保圆盘剪处于良好工作状　态，使板边不出现台阶、斜面等。合理调整焊垫辊　的高度，避免因焊垫辊过高造成的成型缝外紧内　松现象。　（４）对于厚壁螺旋埋弧焊管的生产，选择合　适的坡口形式和坡口角度，采用先剪边后铣边或　粗铣加精铣的双铣边装置，提高板边；￣ｐ－ｖ精度，改　善成型缝合缝状态。　（５）选择合理的焊接工艺参数，保持良好的　焊缝成型系数，避免出现窄而深的合缝间隙；在条　件允许的情况下尽可能采用较大的线能量进行焊　接，保证熔池缓慢冷却，增加熔池的搅拌作用，促　进熔池中的气体及其他反应物的浮出。　（６）调整内焊焊点位置，让焊点偏离咬合区，　处于稳定的合缝状态，以减少咬合区成型合缝变　化对内焊的影响。　（７）调整焊剂送人的位置，最好使焊剂供料　口紧靠焊点，以减少焊剂进入成型缝的机会。　参考文献：　［１］朱旭，吴金梅．浅谈螺旋埋弧焊管成型对焊接质量的　影响［Ｊ］．焊管，２００１，２４（６）：５１—５３．　［２］毛浓召．螺旋埋弧焊管产生连续气孔、铁豆原因分析　［Ｊ］．焊管，２０００，２３（３）：４１—４３．　作者简介：朱旭（１９７６一），男，２０００年毕业于石油大学（华　东），胜利钢管有限公司焊接责任工程师，主要从事螺旋　埋弧焊管生产管理及焊接工艺、技术工作。　收稿日期：２００６一Ｏ８一Ｏ７