焊接技巧：如何预防裂纹和夹渣的产生
在金属焊接工艺中，热裂纹与冷裂纹、非金属夹渣等缺陷作为典型焊接质量问题频繁出现，其形成机制具有多维复杂性。这些缺陷不仅直接削弱焊缝的致密性和力学性能，更因应力集中效应成为结构服役期间潜在的脆性断裂源，对整体构件的承载安全性和疲劳寿命构成重大威胁。下面就给大家来分享一些方法来改善这些问题。
一、焊接裂纹的预防
（一）热裂纹
- 控制焊接电流和速度：电流过大、焊接速度过慢，会使焊缝金属过热，增加热裂纹产生的几率。例如，在焊接较薄板材时，若使用较大电流，焊缝金属在快速冷却过程中容易因收缩应力而产生裂纹。一般来说，根据板材厚度和材质，选择合适的电流和焊接速度，薄板材焊接时电流可控制在 50 - 80A，焊接速度保持在 3 - 5mm/s。
- 调整焊接顺序：合理的焊接顺序能减少焊接应力。对于复杂结构，采用对称焊接顺序，使焊缝的收缩应力相互抵消一部分。如焊接 H 型钢，先焊接翼缘板的对接焊缝，再焊接腹板与翼缘板的角焊缝，且两侧角焊缝应同步对称焊接。
- 选用低杂质的焊接材料：焊接材料中的硫、磷等杂质是产生热裂纹的重要因素。选择质量可靠、杂质含量低的焊条、焊丝等，如碱性焊条，相比酸性焊条，对硫、磷的控制更好，能有效降低热裂纹倾向。
（二）冷裂纹
- 预热与后热：对于一些易产生冷裂纹的钢材，如低合金高强钢，焊前预热能降低焊接接头的冷却速度，减少淬硬组织的产生。预热温度根据钢材种类和板厚确定，一般低合金高强钢的预热温度在 100 - 200℃。焊后及时进行后热，能促使氢的逸出，防止氢致裂纹。后热温度通常在 200 - 350℃，保温时间根据板厚计算，每 25mm 板厚保温 1 小时。
- 控制氢含量：氢是导致冷裂纹的关键因素之一。使用低氢型焊接材料，且严格按照要求烘干，如碱性焊条烘干温度为 350 - 400℃，保温 1 - 2 小时。同时，清理焊件表面的油污、铁锈等杂质，因为这些杂质在焊接过程中会产生氢。
- 改善焊接接头的应力状态：避免在焊缝根部产生尖锐的缺口，保证焊接接头的过渡平滑。例如，在开坡口时，将坡口角度控制在合适范围，一般 V 形坡口角度为 60 - 70°，这样能减少应力集中，降低冷裂纹产生的可能性。
二、焊接夹渣的预防
（一）正确选择焊接参数
- 电流和电压匹配：电流过小，熔渣不易浮出；电压过高，会使电弧拉长，保护效果变差，导致空气中的杂质进入焊缝形成夹渣。以常见的碳钢焊接为例，焊接电流为 120 - 150A 时，焊接电压应在 20 - 22V 之间，这样能保证良好的熔池流动性，使熔渣顺利浮出。
- 焊接速度适中：焊接速度过快，熔池停留时间短，熔渣来不及浮出就被覆盖在焊缝中。一般焊接速度控制在 4 - 6mm/s，确保熔渣有足够时间与液态金属分离。
（二）加强焊件清理
- 去除表面杂质：焊件表面的铁锈、油污、氧化皮等杂质在焊接过程中会进入熔池形成夹渣。在焊接前，使用砂纸、钢丝刷等工具将焊件待焊部位清理干净，露出金属光泽。对于油污严重的焊件，可先用有机溶剂清洗。
- 清理坡口：坡口内的杂质同样会导致夹渣。在开坡口后，仔细清理坡口边缘及内部，确保无杂质残留。对于多层多道焊，每焊完一层，都要清理层间的熔渣，可使用敲渣锤、钢丝刷等工具。
（三）正确的操作手法
- 运条方式：采用合适的运条方式，如锯齿形、月牙形运条，能使熔池搅拌均匀，促进熔渣上浮。在运条过程中，要注意摆动幅度适中，保证两侧母材充分熔化，同时避免熔渣超前流入熔池。
- 注意焊条角度：焊条与焊件的角度应保持在合适范围，一般为 60 - 80°。角度不当会影响电弧对熔池的保护和熔渣的上浮。例如，焊条角度过小，电弧吹力不能有效将熔渣吹向后方，容易造成夹渣。
总之，要避免焊接时出现裂纹和夹渣，需要从焊接工艺的各个环节入手，严格控制焊接参数、做好焊件清理、掌握正确的操作手法，这样才能确保焊接质量，打造出高质量的焊接结构。希望这些经验能对大家在实际焊接工作中有所帮助。
注：本篇文章源自焊接研习社
