氣候因素對焊接工作的影響

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本文作者：朱國興 單位：江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院南通分院

從起重機械的說明書來看，起重機金屬結構中焊縫質量的大小在整個起重機總質量中達1%，可見起重機在制造過程中，焊接質量的好壞直接關系到起重機使用的安全性能[1]。TSGQ0002《起重機械安全技術監(jiān)察規(guī)程-橋式起重機》的第三章材料；第四章金屬結構；第八章生產(chǎn)工藝，第十章檢測檢驗都對焊接質量的控制提出了明確要求，可見焊接質量是監(jiān)督檢驗人員控制起重機制造質量的重中之重[2]。我市臨江沿海，大部分起重機制造企業(yè)的工作現(xiàn)場都為碼頭、港口，濕度大、空氣中水分多，冬季氣溫低，焊接工作環(huán)境惡劣。在監(jiān)督檢驗過程中發(fā)現(xiàn)，焊接接頭中時有氣孔、夾渣缺陷，甚至產(chǎn)生裂紋。在低溫潮濕天氣下，對制造廠的焊接生產(chǎn)提出了更高的要求。

1低溫潮濕天氣對焊接工作的影響

如果在低溫下進行焊接，由于焊接環(huán)境溫度低，增加了焊接熱影響區(qū)與焊接母材之間的溫度梯度，就會導致熱影響區(qū)的冷卻速度增大。冷卻速度過快，將導致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生脆硬的馬氏組織、內應力和焊接裂縫，所有這些都會降低焊接接頭的質量，不僅影響焊縫的相變過程，而且影響焊縫的力學性能。一般情況下，如果工藝條件正常，低溫會使焊接試件的強度提高，但塑性降低，脆性增加。雨雪天、潮濕環(huán)境中焊接，空氣中含有較多水分，電弧高溫會使水分熱分解產(chǎn)生氫氣，氫會導致焊接產(chǎn)生延遲裂紋，使構件連接產(chǎn)生隱患，在構件運行一段時間后，就會出現(xiàn)裂紋，也就是氫脆。另外，如果在刮風天焊接時，電弧不易穩(wěn)定，特別是對CO2氣體保護焊焊接質量影響很大，因刮大風會破壞CO2氣流對弧柱區(qū)及熔池的隔離作用，而使空氣中的氫侵入造成焊縫產(chǎn)生大量氣孔，降低了焊縫質量[3]。

1.1對焊條的影響

焊條在出廠時都有一定的含水量，它根據(jù)焊條型號而變。這個含水量是正常的，對焊縫的質量沒有嚴重影響。所有的焊條在空氣中都能吸收水分，在相對濕度為90%時，焊條涂料吸收水分很快，普通堿性焊條露在外面一天受潮就很嚴重。焊條涂料含水分太大，是很危險的，用潮濕的焊條進行焊接，焊后在焊縫的表面會產(chǎn)生大量的氣孔特別對于潮濕的堿性低氫焊條，焊接時工藝性能變壞，飛濺增大，且由于氫的增加引起氣孔、裂紋、白點等缺陷的產(chǎn)生。即使焊條重新烘干，焊接時仍會產(chǎn)生氣孔、夾渣，而且增加焊縫金屬中擴散氫的含量惡化了焊縫金屬的機械性能。

1.2對焊接坡口的影響

潮濕的天氣使得打磨好的坡口很快生銹，而且使坡口及其附近含有大量的水分，這些銹和水在焊接過程中有可能進入熔池，造成氣孔、夾渣，而且增加焊縫金屬中擴散氫的含量，惡化焊縫金屬的機械性能。

1.3對焊接過程的影響

雨、雪、霧等有可能在焊接過程中進入熔池附近，或被焊條所吸收，增加焊接金屬中擴散氫含量，從而在焊縫中形成氣孔、裂紋等缺陷。

1.4對焊后焊縫的影響

在潮濕的天氣里，空氣傳熱率增加，焊后的高溫焊縫及其熱影響區(qū)冷卻速度加快，使焊縫及熱影響區(qū)硬度增加。如果雨雪直接落到焊后的高溫焊縫及熱影響區(qū)上，其硬度會大大增加，韌性降低，焊接殘余應力集中，并有形成表面裂紋的可能性，惡化了焊縫機械性能。

1.5對焊工的影響

雨、雪、霧天氣對焊工的操作水平有很大影響，使焊接質量不穩(wěn)定。

2低溫潮濕的天氣中焊接所采取的措施

2.1加強焊條保管、發(fā)放和使用管理工作

為防焊條受潮，焊條的保管采取以下措施：不隨意拆開焊條包裝，盡量做到現(xiàn)用現(xiàn)拆，焊完后將剩余的焊條密封起來。焊條必須存放于通風良好、干燥的材料庫中；焊條的發(fā)放和使用管理采取以下措施：堿性低氫型焊條在使用前必須烘干，一般為3500℃，烘干1h。緩慢加熱，保溫、緩冷。烘干后的堿性低氫焊條最好放入另一溫度控制箱內（80~1000℃）存放，隨用隨取。酸性焊條在1500℃左右烘干1h每個焊工必須配一個焊條保溫筒，焊條放在保溫筒內。保溫筒在使用時要及時關閉，在保溫筒內可放適量硅膠以吸潮。焊工在焊接過程中，手中不得有多余焊條，以減少焊條受潮機會。一次領出用不完的焊條，下次用時重新烘干。焊條烘干次數(shù)不得超過兩次。

2.2提高焊接工作條件

考慮焊工的保暖，給焊工配備個人防寒用品，包括棉服、棉鞋、帽子、手套等，具備較長時間抵抗嚴寒的能力，以免低溫影響其操作技能的正常發(fā)揮。根據(jù)焊縫的位置及現(xiàn)場情況，搭能夠防風、雨、雪的棚子。焊工在棚子里進行焊接工作，一方面使雨雪落不到焊縫上，另一方面改善了焊工的勞動條件。

2.3嚴格控制焊接工藝

焊前對焊口及附近進行清理，在低溫環(huán)境下，并用氧乙炔焰進行烘干預熱，去除坡口及其附近的水份，并使坡口在焊接過程中保持一定的預熱溫度。焊接過程中最好不要間斷。有間斷時，間斷時間不要過長；如果間斷時間過長，應重新加熱烘烤。當焊接件厚度比較大時，采用多層焊接，要保持盡可能高的層間溫度。如果因層間溫度過低而吸潮，應進行烘烤。焊后高溫焊縫用耐高溫石棉保溫緩冷，如果硬度太高，應采用焊后熱處理降低硬度并釋放焊接殘余應力，以獲得良好的機械性能。原則上一條焊縫應一次焊接完成，若有中斷，在重新焊接前應仔細檢查和清渣。如發(fā)現(xiàn)缺陷，應進行處理，達到合格后，方可重新預熱施焊。對起重機械的主梁、吊具橫梁的受拉區(qū)的對接焊縫應當進行100%射線或者超聲檢測如發(fā)現(xiàn)質量問題，及時反饋。無損檢測人員須取得相應資格的特種設備無損檢測人員證書后，從事相應的工作。

3結論

綜上所述，低溫潮濕天氣對焊接危害是嚴重的，但只要采取上述措施，焊接質量是可以保證的。制造企業(yè)在掌握了低溫潮濕天氣下的焊接工藝方法后，有效的避免了焊接缺陷的產(chǎn)生。