常熟康詳機械介紹(shao)：焊接構件(jian)失效的(de)原因及(ji)預防措施

焊接(jie)構(gou)件在(zai)各(ge)種大型設備(bei)中常見(jian)，往往作為底(di)座(zuo)的(de)外殼、支撐底(di)座(zuo)、工作平臺等結構(gou)出現(xian)。焊接(jie)構(gou)件的(de)使(shi)用壽(shou)命影響著整個設備(bei)的(de)使(shi)用壽(shou)命，但往往在(zai)焊接(jie)位置出現(xian)裂(lie)紋等失效(xiao)(xiao)問題，現(xian)在(zai)就(jiu)來分(fen)析(xi)一下焊接(jie)失效(xiao)(xiao)的(de)原因以(yi)及預防措施。

一(yi)、鑄-焊(han)結構焊(han)接(jie)失效的原因(yin)及危害

通常意義上講(jiang)，焊(han)(han)接(jie)失效(xiao)就(jiu)是焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)由于(yu)各種因(yin)素，在一定條(tiao)件下斷裂（如：應力、溫度、材(cai)質、焊(han)(han)接(jie)質量和實際使(shi)用工況條(tiao)件等）。接(jie)頭(tou)一旦失效(xiao)，就(jiu)會使(shi)相互(hu)緊密聯(lian)系成一體的構(gou)件局部分離、撕(si)裂并擴展，造成焊(han)(han)接(jie)結構(gou)損壞，致(zhi)使(shi)設備停機(ji)，影響正常生產(chan)。

焊接失效的(de)(de)(de)基本條件(jian)：一是(shi)焊接結(jie)構設計(ji)不(bu)合理(li)，如在(zai)(zai)局部(bu)或(huo)整體焊縫的(de)(de)(de)布置與設計(ji)上存在(zai)(zai)問題(ti)；二(er)是(shi)材(cai)料(liao)本身的(de)(de)(de)缺陷，如板材(cai)化(hua)學(xue)成分偏(pian)析，鑄(zhu)鋼件(jian)的(de)(de)(de)組織(zhi)存在(zai)(zai)縮松、氣孔、裂紋等(deng)；三是(shi)焊接工藝(yi)的(de)(de)(de)應用不(bu)合理(li)，如焊接材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)選擇、焊接方法(fa)的(de)(de)(de)制定；四(si)是(shi)構件(jian)所處的(de)(de)(de)工作環境、工況(kuang)條件(jian)差（如受到交變及沖擊載荷），引起結(jie)構材(cai)料(liao)疲(pi)勞破壞。

針對接頭失效進行分析，應從兩個(ge)方(fang)面入手(shou)：一是(shi)產生的根源；二是(shi)其(qi)危害性(xing)。

1. 結(jie)構件焊接失效產生的根(gen)源

通常情況下(xia)，材料本(ben)身的(de)缺陷（如(ru)化(hua)學成(cheng)(cheng)分的(de)不均勻(yun)性(xing)、局部微觀裂紋），焊縫(feng)由于各種原因(yin)產生的(de)冷(leng)熱裂紋、未(wei)焊透、夾渣、氣孔及咬邊等，焊接(jie)過程中近縫(feng)區較高(gao)的(de)殘余應力（包括(kuo)焊縫(feng)及熱影響區相變的(de)組(zu)織(zhi)應力），以及焊接(jie)過程高(gao)溫下(xia)的(de)組(zu)織(zhi)軟化(hua)和冷(leng)卻后產生的(de)脆(cui)化(hua)等，都是造成(cheng)(cheng)接(jie)頭失效的(de)根源，也為接(jie)頭的(de)脆(cui)斷或(huo)擴展(zhan)提(ti)供(gong)了條(tiao)件。

2. 結構件焊接失效的危害性

井下(xia)工作(zuo)(zuo)面(mian)刮(gua)板輸送(song)(song)機(ji)、轉載機(ji)和(he)破碎機(ji)，是采煤(mei)工作(zuo)(zuo)面(mian)的(de)關鍵(jian)設(she)備(bei)，工作(zuo)(zuo)面(mian)使用條件復(fu)雜。由于刮(gua)板輸送(song)(song)機(ji)除要(yao)完成(cheng)運(yun)煤(mei)、清理浮煤(mei)外，還要(yao)作(zuo)(zuo)為采煤(mei)機(ji)運(yun)行的(de)軌道和(he)牽引支(zhi)承、液(ye)壓支(zhi)架前沿(yan)的(de)基點，擔負著(zhu)采煤(mei)工藝過程(cheng)中的(de)落、裝(zhuang)、運(yun)、支(zhi)、控等全部(bu)工序(xu)，井下(xia)設(she)備(bei)的(de)可靠性(xing)決定了高效采煤(mei)的(de)經(jing)濟(ji)性(xing)，所(suo)以(yi)設(she)備(bei)質量的(de)好(hao)壞、壽命長(chang)短(duan)、性(xing)能(neng)的(de)優劣，直接影響(xiang)著(zhu)煤(mei)炭生產。

由于(yu)刮(gua)板(ban)輸(shu)送機和(he)轉載機的使用特點，中部(bu)槽之間的聯結強(qiang)(qiang)度和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)顯得尤為(wei)重要，而其結構大多由鑄鋼件(jian)與(yu)普(pu)通低合金(jin)板(ban)Q345（16Mn） 以(yi)(yi)及(ji)高強(qiang)(qiang)板(ban)和(he)耐磨板(ban)（NM360）焊(han)(han)(han)接(jie)而成，鑄鋼件(jian)以(yi)(yi)碳錳硅（C-Mn-Si）系列為(wei)主。多年實(shi)踐證明(ming)，此類鑄鋼的焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)能比(bi)較(jiao)好，但焊(han)(han)(han)接(jie)結構件(jian)的接(jie)頭失效也容易(yi)發(fa)生在這類結構件(jian)的焊(han)(han)(han)接(jie)部(bu)位，一旦(dan)在井(jing)下工作面使用中發(fa)生斷裂失效，將影響整臺設備的正常運轉甚(shen)至停產，造成很大的經(jing)濟損失。

3. 焊接失效形式

由于其(qi)結構本身的特(te)殊性，焊接失效形式也不一樣。

（1）因設計不合理，存在局(ju)部(bu)剛性(xing)過大，應(ying)力(li)集中的現象。

（2）材料缺(que)陷。鑄(zhu)鋼件相(xiang)對于軋(ya)制板材存在著沖擊韌度差，屈(qu)服強度低的(de)特點，還有(you)焊(han)接工藝(yi)制定不(bu)合(he)理(li)、焊(han)接規范的(de)運用不(bu)當、焊(han)接方法的(de)選擇(ze)不(bu)正確等。

（3）焊(han)工技術(shu)水(shui)平高低與焊(han)接(jie)(jie)位置的(de)好壞；還有(you)焊(han)接(jie)(jie)檢驗(yan)水(shui)平，包括對(dui)材質的(de)檢驗(yan)和焊(han)縫檢驗(yan)等(deng)。另(ling)外，環(huan)境溫度對(dui)焊(han)接(jie)(jie)質量也是一(yi)個重(zhong)要(yao)的(de)影響(xiang)因素。

以上(shang)都可能是造成焊接(jie)接(jie)頭失(shi)效的原(yuan)因，一旦存在上(shang)述缺(que)陷的結構(gou)件進入使用階段(duan)，就很難避免失(shi)效、損壞(huai)情(qing)況的發生。

綜(zong)上所述，要(yao)避(bi)免此類結構件焊接失效(xiao)的(de)產(chan)生(sheng)，單純的(de)從(cong)某(mou)一個方面分析解決問題，是(shi)不符合(he)(he)實際(ji)的(de)，它是(shi)多(duo)種因(yin)素(su)(su)的(de)綜(zong)合(he)(he)，但在(zai)一定(ding)條件下，則是(shi)某(mou)種因(yin)素(su)(su)起到主要(yao)作(zuo)用的(de)情(qing)況下而(er)產(chan)生(sheng)的(de)結果(guo)。這就要(yao)從(cong)設計、工(gong)(gong)藝(yi)、材料及焊接等(deng)多(duo)方面去(qu)考(kao)慮，盡量使以上幾方面的(de)因(yin)素(su)(su)達到合(he)(he)理化(hua)，找出最(zui)主要(yao)原因(yin)，采取必要(yao)的(de)工(gong)(gong)藝(yi)措施，才能有效(xiao)地加以防(fang)止(zhi)。

二、防止措施

在(zai)工藝(yi)的(de)制(zhi)定上(shang)如何才(cai)能(neng)防止(zhi)焊接失效的(de)發生，是分析(xi)解(jie)決問題的(de)關鍵，這就(jiu)需(xu)要(yao)從以下幾個方面綜合考慮：

（1）根據結構的(de)設計和使用要求(qiu)（ 如(ru)承受(shou)靜、動載(zai)荷，交變載(zai)荷、沖(chong)擊載(zai)荷等(deng)），正確選取材料。

材(cai)料(liao)的(de)選擇不僅是工藝技術(shu)問題，同(tong)樣也是一個經(jing)濟(ji)效益問題。選用過(guo)高(gao)的(de)材(cai)質經(jing)濟(ji)上不合(he)理，而(er)選用材(cai)質過(guo)低(di)，則會降低(di)使用壽(shou)命，增加了(le)焊接失(shi)效的(de)隱患。

在煤(mei)礦機械制造(zao)業，常用(yong)鋼材一般為(wei)Q345(16Mn） 和(he)近(jin)幾年才發展應用(yong)起(qi)來的(de)高(gao)強板(ban)（WH、QJ）等系(xi)列和(he)（NM） 系(xi)列的(de)耐磨(mo)板(ban)。

（2）鋼(gang)材從進(jin)貨到投入(ru)(ru)生產使用，都要(yao)進(jin)行(xing)嚴格的(de)進(jin)廠檢驗，以保證(zheng)化學成(cheng)分和力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)指標(biao)(biao)符合國家標(biao)(biao)準規(gui)定。另外，新(xin)品種鋼(gang)材的(de)采(cai)購(gou)，要(yao)先進(jin)行(xing)小批(pi)(pi)量(liang)試(shi)驗和焊(han)(han)接工藝性(xing)(xing)能(neng)(neng)試(shi)驗，以確定其工藝性(xing)(xing)能(neng)(neng)和焊(han)(han)接性(xing)(xing)好壞，做(zuo)出試(shi)驗結論，才能(neng)(neng)決定是否大批(pi)(pi)量(liang)投入(ru)(ru)使用。

材(cai)質檢(jian)(jian)驗(yan)分宏(hong)觀(guan)和(he)微觀(guan)兩(liang)種(zhong)：宏(hong)觀(guan)檢(jian)(jian)查(cha)是(shi)用肉眼或放大鏡進行外觀(guan)檢(jian)(jian)查(cha)；微觀(guan)檢(jian)(jian)查(cha)主要(yao)(yao)采(cai)用無損探(tan)傷、金(jin)相(xiang)切(qie)片低倍組織檢(jian)(jian)驗(yan)等(deng)手(shou)段，目的是(shi)提前發現(xian)材(cai)料有無裂(lie)紋、夾層、撕(si)裂(lie)等(deng)缺(que)陷。對于鑄鋼件，要(yao)(yao)嚴(yan)格檢(jian)(jian)驗(yan)其隨爐試棒的各項化學成(cheng)分及力學性能，以確(que)定(ding)是(shi)否符合材(cai)料性能要(yao)(yao)求。

（3）在(zai)結(jie)構設(she)(she)計(ji)時(shi)(shi)，要盡量減(jian)少(shao)過大的(de)剛度及應(ying)力集中現象出(chu)現，如在(zai)設(she)(she)計(ji)時(shi)(shi)防止焊(han)縫分(fen)(fen)布(bu)過分(fen)(fen)密(mi)集，盡量消除(chu)有可能產生應(ying)力集中的(de)部位(wei)；對(dui)部件連接(jie)部位(wei)，要盡量避開結(jie)構上應(ying)力最大處，有利(li)于控制焊(han)后變形，提高(gao)構件強度。另外，根據其結(jie)構的(de)使用(yong)和受力狀況，分(fen)(fen)清其焊(han)道是(shi)工作焊(han)縫還(huan)是(shi)聯(lian)系(xi)焊(han)縫，合理地設(she)(she)計(ji)焊(han)縫的(de)分(fen)(fen)布(bu)、焊(han)道幾何尺寸及焊(han)腳(jiao)高(gao)度，同時(shi)(shi)還(huan)要考慮(lv)焊(han)接(jie)的(de)經濟性。在(zai)一(yi)般情況下，人們認(ren)為(wei)受力大的(de)構件，為(wei)了牢固，焊(han)腳(jiao)尺寸越(yue)大則強度越(yue)高(gao)，其實這是(shi)一(yi)種誤解，正確的(de)原則是(shi)在(zai)滿(man)足焊(han)縫金屬(shu)強度的(de)基本要求下，應(ying)盡量減(jian)少(shao)填(tian)充(chong)金屬(shu)的(de)用(yong)量，這與結(jie)構件設(she)(she)計(ji)和焊(han)接(jie)工藝設(she)(she)計(ji)人員(yuan)對(dui)結(jie)構的(de)受力計(ji)算，選(xuan)用(yong)焊(han)接(jie)方(fang)法和形式有著密(mi)切的(de)關系(xi)，這是(shi)保(bao)證獲得(de)優(you)良(liang)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)先決條件。

實(shi)踐證(zheng)明，接頭(tou)設計的合理，既(ji)能保證(zheng)其強度，又體現(xian)了經濟價值。

（4）正(zheng)確選擇(ze)焊(han)(han)(han)接規范，是保證焊(han)(han)(han)接質量(liang)和生(sheng)(sheng)(sheng)產率的(de)(de)關鍵。在焊(han)(han)(han)接生(sheng)(sheng)(sheng)產中，配(pei)備(bei)(bei)相應的(de)(de)焊(han)(han)(han)接輔助(zhu)裝(zhuang)置(zhi)，如定位夾(jia)緊裝(zhuang)置(zhi)、翻轉胎(tai)(tai)、焊(han)(han)(han)接變位器(qi)等，利(li)用胎(tai)(tai)具(ju)可保證組(zu)裝(zhuang)點(dian)對(dui)精(jing)度的(de)(de)要(yao)求(qiu)，方便地得(de)到恰當的(de)(de)焊(han)(han)(han)接位置(zhi)，有利(li)于大批量(liang)組(zu)織生(sheng)(sheng)(sheng)產。加(jia)強(qiang)對(dui)焊(han)(han)(han)工的(de)(de)培(pei)訓，焊(han)(han)(han)工技術水平高低(di)將直(zhi)接影響到焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)質量(liang)。制(zhi)定焊(han)(han)(han)接工藝要(yao)充(chong)分考慮原材料（母材）、設備(bei)(bei)、焊(han)(han)(han)接材料（ 填充(chong)材料），以及(ji)工人的(de)(de)技術水平、生(sheng)(sheng)(sheng)產量(liang)大小(xiao)、環境溫度等各種因素，選擇(ze)合理焊(han)(han)(han)接工藝。

對一些淬硬傾(qing)向(xiang)大(da)，高強度低合金鋼的(de)(de)結(jie)構，除了(le)正確選(xuan)擇焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)外(wai)(wai)，為(wei)避免產生熱(re)裂紋(wen)和(he)冷裂紋(wen)，應采取焊(han)(han)(han)前預(yu)熱(re)、焊(han)(han)(han)后(hou)緩冷措施。另外(wai)(wai)，對環境溫度的(de)(de)影響也(ye)要(yao)考慮(lv)，冬(dong)季氣候嚴寒，材料(liao)在切(qie)割、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程，裂紋(wen)傾(qing)向(xiang)增(zeng)大(da)，需采取一定的(de)(de)預(yu)熱(re)和(he)緩冷措施，利(li)用(yong)工藝手(shou)段(duan)，改善焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)循環的(de)(de)不(bu)良作用(yong)，以保證得(de)到優(you)良的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭，只有這樣(yang)才能減小或消除焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)結(jie)構件在使用(yong)中失效的(de)(de)隱患(huan)。

最后，對焊接(jie)接(jie)頭一定要進行嚴格的檢(jian)驗，主要利用射線(xian)探傷、超聲波探傷、磁力探傷等無損(sun)檢(jian)驗方法，以(yi)便及早發現焊縫缺陷，及時加以(yi)處理。