焊工培訓(xùn)：焊縫橫向裂紋產(chǎn)生的原因和解決方法
是什么原因造成橫向裂紋呢？怎樣解決呢？我相信我有些方法可以把橫向裂紋減至最少。而且是很便宜的方法。請看我以下的分析和解釋。
什么原因造成「橫向裂紋」呢？有很多人都在調(diào)查研究，卻無法找出真正原因和徹底解決的辦法。
根據(jù)我這些年來在國內(nèi)外的調(diào)查研究結(jié)果，我發(fā)現(xiàn)橫向裂紋主要在埋弧焊(SAW)和氣體保護(hù)藥芯焊(CO2+FCAW)這兩種焊接方法中產(chǎn)生，特別是CO2氣體保護(hù)藥芯焊。
我認(rèn)為產(chǎn)生的原因不是單一因素造成的，正如我朋友說的，安全事故至少由兩個以上的原因造成，比如說有人高處跳下由于地面是傾斜不平的，結(jié)果把腰給折傷了。如果說地面是平坦的跳下沒事，反過來說此人不跳下來那怕地面有刀子也沒事啊!這就是說最少兩個因素才造成安全事故。
橫向裂紋則何止兩個因素，它是多種因素造成的，我覺得用癌癥的癌字來比喻橫向裂紋最恰當(dāng)。我們的老祖宗在創(chuàng)造這個癌字時就告訴我們，癌癥的癌字本身就是個病，它是由三個口吃進(jìn)大量的毒素堆積如山才形成癌癥的。
橫向裂紋在我們常規(guī)的焊接中是很少見的，例如:氣孔、夾渣、未熔合、咬邊等是常見的，好象我們經(jīng)常會有點傷風(fēng)感冒和拉肚子；偶爾也會出現(xiàn)縱向裂紋和焊趾邊冷裂紋，也像我們在體育運動時不小心發(fā)生斷手?jǐn)嗄_的意外，這也是容易理解和防范的，而癌癥是很少見的，但是見到它時已經(jīng)是為時已晚了，判若死刑了幾乎是沒得救了。橫向裂紋也像癌細(xì)胞會擴(kuò)散轉(zhuǎn)移一樣，返修時真是越修越裂，跟著氣刨跑，遍地開花沒辦法修理。
我們焊接時也有三個口這就是：
1.母材;
2.焊材;
3.焊接過程。
含碳量高的高強度鋼較低碳鋼的容易產(chǎn)生橫向裂紋，TMCP材料由于其獨特的生產(chǎn)工藝，造成它是一種較敏感性材料，母材中含有其它非金屬雜質(zhì)多的、厚度大的、帶有夾層的、表面有腐蝕生銹的等。
埋弧焊和藥芯焊兩者的共通點是都有藥粉(劑)，它們在制造的過程中，各種配料所用的純度不足或本身帶雜質(zhì)，都會影響焊縫性能。焊材行業(yè)競爭激烈，為了保持利潤改用其它便宜的配方或者用純度不足的材料(偷工減料)，這是會降低焊接性能或者叫抗裂能力的。若有些焊材廠不注重每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)的過程和庫存時就受潮，等到用戶使用時為時已晚了。
埋弧焊在焊接的過程中回收沒有熔化的藥粉時，會同時把其它雜質(zhì)一同吸收回料斗之中，特別是卷管連續(xù)生產(chǎn)的螺旋焊縫，在機(jī)械強力卷管的同時大量的鋼板表面氧化物(氧化皮)脫落與其它沙塵粉末焊渣等混合在藥劑中再重新進(jìn)入焊道熔池中，造成污染，再遇上藥劑受潮、母材預(yù)熱和保溫不足時，也會產(chǎn)生橫向裂紋。
不同品牌藥芯焊絲的質(zhì)量有參差不齊的情況，焊絲儲藏和使用方法不當(dāng)也是令焊縫產(chǎn)生橫向裂紋的源頭。首先是原廠生產(chǎn)時就分為兩種包裝--普通包裝和真空包裝。在室內(nèi)受控制的環(huán)境下用普通包裝，再按廠家要求短時間內(nèi)用完也沒事。若是普通包裝儲藏不當(dāng)、運輸途中保護(hù)不足、中間經(jīng)銷商的處理不當(dāng)令焊絲受潮，又在沒任何防護(hù)措施的天然環(huán)境下使用焊絲，讓焊絲進(jìn)一步受潮和其它污染，也是會造成橫向裂紋的。
無論是普通包裝還是真空包裝，廠家都要求用戶在開封后24小時內(nèi)使用，中途小休不用時將焊絲存放于干燥箱中。若在戶外有雨、雪、露水和海風(fēng)的地方焊接，必須將焊絲用一個有防水性能的保護(hù)罩罩住來使用，開封后超過24小時無論是否有保護(hù)罩或存放干燥箱都不得再使用。這一點在我們中國好象沒有人知道似的，我們無論在室內(nèi)室外都是沒有用保護(hù)罩的，任憑風(fēng)吹雨打，完全沒有時間觀念，也沒有室內(nèi)室外有所不同觀念。其實即使在室內(nèi)，在春冬季節(jié)、陰冷潮濕的氣候下，室內(nèi)也是很潮濕的，我們是一卷15公斤的焊絲可以連續(xù)超過24小時、48小時甚至「長年使用」都行，這種嚴(yán)重的錯誤行為我們卻習(xí)以為常。
請看以下一家國外品牌的焊絲廠對用戶提出的「藥芯焊絲儲藏和使用注意事項」:
StorageConditionsandUsagewithFCWS藥芯焊絲儲藏和使用注意事項
1.Packingofwires
包裝的焊絲
Eachwirespoolshallbecoveredwithapolyethylenefilmandfurtherpackagedinthecorrugatedboxforprotectionduringtransportationorstorage.
每卷焊絲應(yīng)當(dāng)用聚乙烯薄膜覆蓋，并進(jìn)一步在瓦楞紙箱包裝，運輸或貯存過程中保護(hù)。
2.Recommendablestorageconditionfornon-openedwiresincorrugatedboxes
非開封瓦楞紙箱推薦的存儲條件
2.1Wiresshouldbestoredinawarehousefreeofrain,snow,ordewetc.
焊絲應(yīng)存放在倉庫無雨、雪、或露水等
2.2Theyshouldnotbeputonfloordirectlybutonawoodenpallet.
它們不應(yīng)該直接放在地板上，但可以放在木質(zhì)托盤上。
2.3Itisdesirablethattheyarestoredinaplaceoflesshumidity
它們應(yīng)該存放在一個濕度較低的地方。
3.Countermeasuresaboutopen-packedwires
開封焊絲的對策
3.1Itisnotnecessarytoredrythem.Ifredrying,theplasticspoolmightbetransformedbyheat.
這是沒有必要重新干燥它們的。如果再干燥，塑料芯盤可能受熱變形。
3.2Whenweldedattheplacesufferedfromrain,snow,dewandseabreezeetc.,thewirefeedershouldbeprotectedbywaterproofcover.
在遭受到雨、雪、露和海風(fēng)等的地方焊接時，應(yīng)該用有防水功能的蓋罩住送絲機(jī)
3.3Itisdesirablethattheyareusedinaplaceoflesshumidity.
它們應(yīng)該在濕度較低的地方使用
3.4Spool-openedwiresshouldbeusedwithin24hours,iftheyareleftafterworking,theyshouldbestoredunderdryconditions.
焊絲開封后應(yīng)在24小時內(nèi)使用完畢，完工后如果有剩余焊絲留下，應(yīng)存放在干燥的條件下。
Inthiscase,thesurfaceofeachwireshouldbecoveredwithapolyethylenefilmorsheetforprotection.
在這種情況下，每根焊絲表面應(yīng)覆蓋聚乙稀膜或保護(hù)膜。
焊接過程是其中最主要的原因。焊接過程中的一整套工藝程序及其技術(shù)規(guī)定包括：焊接方法、焊前準(zhǔn)備加工、裝配、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、焊接工藝參數(shù)以及焊后處理等。
3.1在焊接過程中從坡口預(yù)制、打磨、組對、坡口角度間隙、表面處理、工件預(yù)熱、保溫、焊后緩冷除氫等等;
3.2是否嚴(yán)格按已經(jīng)做好的焊接工藝操作;
3.3焊工是否持相應(yīng)合資格;
3.4焊接環(huán)境是否有做到防風(fēng)、防雨、防雪、防露水、防潮氣并且做到透光透氣照明適當(dāng)?shù)陌踩煽康?
3.5焊縫表面是否清除油污、水跡、鐵銹;
3.6是否過分使用碳弧氣刨，開坡口、清根、多次返修后沒有將其碳化物清除而進(jìn)行焊接，氣刨的壓縮空氣是否除水?;
3.7焊機(jī)和焊槍的保養(yǎng)維護(hù)不當(dāng)，無法發(fā)揮應(yīng)有焊接性能;
3.8焊接過程中對焊絲沒有采取應(yīng)有保護(hù)和使用超過時限或者使用已經(jīng)受潮受污染的焊絲;
3.9埋弧焊的藥劑使用不同品牌的焊絲，藥劑沒有充分烘干，藥劑在回收過程將鋼板氧化物(氧化皮)、其它雜質(zhì)、焊渣、沙塵粉末等一并吸收，再次投入焊接時造成;
3.10工件組合的內(nèi)應(yīng)力過大，沒有控制焊接變形，所帶來的拘束應(yīng)力過大超出焊縫所能承受的拉應(yīng)力;
3.11NDT檢驗過高地要求而返修反造成更多的缺陷;
3.12厚度大焊道多的焊縫也是原因之一，焊縫中的雜質(zhì)堆積會產(chǎn)生累積效應(yīng)而產(chǎn)生橫向裂紋;
3.13焊縫的排列形狀和次序也會影響焊縫內(nèi)的拘束力(內(nèi)應(yīng)力);當(dāng)然還有其它焊接過程的不當(dāng)事情我在此就不一一例出了。
總結(jié)
雖然橫向裂紋產(chǎn)生的原因是多方面的，但是我個人認(rèn)為主要原因在藥芯焊絲，母材方面的問題較少，因為我們所用的海洋鋼結(jié)構(gòu)都是普通低碳低合金鋼，焊接工藝也是成熟的和常用的，我們主力放在藥芯焊絲的監(jiān)控方面。
1.盡可能都用真空包裝;
2.用小容量5kg包裝(或者在高空、露天場地、狹窄環(huán)境等等);
3.在露天場地用防水性能的蓋罩罩住焊絲進(jìn)行焊接;
4.中途休息或超出1小時不焊接時存放在干燥箱內(nèi);
5.開封后超出24小時不得再使用;
6.拆封時若見到生銹和變色不得使用;
7.使用途中焊絲雨水淋濕或其它污染不得再用;
8.同一批號焊絲出現(xiàn)橫向裂紋時停止使用，直到查出原因為止。
9.若有可能我們可以像派駐鋼板廠驗收鋼板材料一樣，全程監(jiān)控焊絲的生產(chǎn)、庫存、運輸?shù)冗^程。
10.采取退貨索賠和不再采用的懲罰制度選擇質(zhì)量信譽好的焊材廠。
80年代和90年代國內(nèi)還沒有能力生產(chǎn)藥芯焊絲，我曾經(jīng)為香港兩個日本公司設(shè)計CO2氣體保護(hù)藥芯焊生產(chǎn)線，用的全部國外藥芯焊絲。24小時連續(xù)工作，成年累月并且在露天場地，我只是用油桶罩住焊縫進(jìn)行焊接的，成千上萬的構(gòu)件無論是春夏秋冬從未見過橫向裂紋。
現(xiàn)在外國品牌進(jìn)入國內(nèi)生產(chǎn)，國內(nèi)也有些廠家能夠生產(chǎn)藥芯焊絲了，所以問題就來了。最近我在國內(nèi)參觀一家國際上最有名氣的焊材廠，他們是通過收購一家在國內(nèi)設(shè)廠的臺資焊材廠，然后掛外國品牌用臺灣機(jī)器、國內(nèi)人管理和生產(chǎn)。生產(chǎn)設(shè)備并不先進(jìn)，再加上凡事差不多的工作態(tài)度，讓我看到在3月初春的江南，天陰正下著小雨，陰霾迷霧非常潮濕，乍暖還寒的天氣特別令人感到陰冷陰冷的，連我穿著羽絨大衣都感覺寒氣逼人。車間門口是敞開的在不受控制溫度和濕度的環(huán)境下生產(chǎn)，這樣做本身就會使焊絲可能受到潮了。
很多人以為藥芯焊絲是密封的，其實不然，它是由薄鋼板卷入藥粉的，無論它卷成管狀是多幺嚴(yán)密，它一樣會吸入潮氣，就像我們做滲透探傷原理的毛細(xì)管滲入，中心干燥藥粉是很容易將潮氣吸入。更可恨的是還不能像手工電焊條那樣用高溫把它再烘干。
很多年前我曾經(jīng)在建造車間的門板上看到一張懲罰焊工的通告，是說有位焊工因為保溫筒的電源線松脫沒有及時接上，讓QC人員發(fā)現(xiàn)結(jié)果要被罰款人民幣100元，想想看我們的農(nóng)民工多年前的工資能有多少個100元？這是多幺嚴(yán)厲啊!
為什么要這么嚴(yán)厲呢？因為我們都知道，低氫焊條如果受潮就會引起延遲裂紋，這是在用焊條的年代大家早已形成的共識�？墒乾F(xiàn)在我們很多人都不知道藥芯焊絲比電焊條更為要求嚴(yán)厲，特別是有些焊接大師傅盲目的認(rèn)為藥芯是萬能焊絲，只看到它的效率沒有看到它最危險的一面。我認(rèn)為藥芯焊絲比焊條更要嚴(yán)格管理，現(xiàn)在我們所有參與建造的人都要知道藥芯要像焊條那樣防止受潮，形成共識共同監(jiān)管藥芯焊絲。把管理電焊條方法用來控制藥芯焊絲，我相信橫向裂紋馬上會大大減少。
1.安全舒適的焊接工作環(huán)境；
2.適用的焊接工藝規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)；
3.高質(zhì)量的焊接材料；
4.高性能和穩(wěn)定性的焊接設(shè)備；
5.優(yōu)秀焊工的操作技能和經(jīng)驗。
