■ 張小軍，任玉芳，王英，張百鶴

1. 概述

140kN游梁式抽油機(jī)平衡臂為箱型結(jié)構(gòu)梁（見圖1），焊接制作占據(jù)了整個抽油機(jī)工作量的三分之一。為了提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率，箱型梁的外側(cè)焊縫選用了效率更高，焊接質(zhì)量更有保障的埋弧焊進(jìn)行焊接（見圖2）。埋弧焊雖然是一種熔深較大、效率較高的焊接方法，但在實(shí)際焊接過程中，還是出現(xiàn)了常見的焊接缺陷，如焊縫成形不良、咬邊、氣孔、裂紋及夾渣等，有缺陷焊縫外觀與正常焊縫外觀對比如圖3、圖4所示。

2. 焊接缺陷產(chǎn)生原因

（1）裂紋 現(xiàn)場焊接產(chǎn)生裂紋的主要原因：①焊絲和焊劑匹配不當(dāng)。我廠抽油機(jī)箱型梁材質(zhì)采用Q345B，按照原材料的物理特性，應(yīng)采用焊劑F5014，焊絲H08MnA，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中采用了上一工程焊接剩余焊劑F6031，因此出現(xiàn)了與焊絲嚴(yán)重不匹配的問題。②焊后冷卻方法不當(dāng)，熔池金屬急劇冷卻，熱影響區(qū)硬化，產(chǎn)生了裂紋。③焊道形狀不當(dāng)，焊道高度比焊道寬度大好多，梨形焊道的收縮產(chǎn)生了裂紋。箱型梁的L形角接頭，根據(jù)立板厚度及操作條件采用半V形坡口，但在制作坡口的過程中高度和寬度不成比例，因高度比寬度大而造成比例失常。

圖1 現(xiàn)場整裝140kN抽油機(jī)

圖2 埋弧焊接設(shè)備

（2）氣孔 焊接時產(chǎn)生的主要是內(nèi)部氣孔，原因包括：①接頭表面有油污。箱型梁焊接時要進(jìn)行刨邊，而生產(chǎn)現(xiàn)場使用的刨邊機(jī)年久失修，有漏油現(xiàn)象；焊接時鋼板表面油污沒有清理干凈。②焊劑受潮。焊劑有受潮現(xiàn)象，在烘箱內(nèi)烘干時間過短，沒有徹底烘干。③焊接時電弧電壓過高。在焊接工藝評定時，對電弧電壓評定缺乏合理性。

（3）夾渣 埋弧焊機(jī)頭角度出現(xiàn)問題，焊絲對中位置不準(zhǔn)確，從而使多層焊焊道形成不好，表面不平整，有較小角度的夾角。

（4）咬邊 埋弧焊出現(xiàn)咬邊的現(xiàn)象在生產(chǎn)實(shí)際中不常見，但出現(xiàn)這種現(xiàn)象，經(jīng)過分析，主要原因是：①焊接速度過快。②操作人員對焊接工藝紀(jì)律沒有嚴(yán)格執(zhí)行，對焊接設(shè)備各項(xiàng)性能沒有掌握，操作不當(dāng)。

（5）焊瘤 焊瘤主要是焊接速度過慢造成的。

（6）余高過大 焊接電流過大，電弧電壓過低是出現(xiàn)余高過大的主要原因。另外，箱型梁在焊接時沒有放置到水平位置，有傾斜現(xiàn)象。

（7）表面有壓坑 表面壓坑，直接影響焊縫外觀質(zhì)量。經(jīng)過分析有以下原因：①坡口處有油污。②焊劑受潮沒有足夠烘干，仍有水分。

（8）焊縫不直，有扭曲現(xiàn)象 出現(xiàn)焊縫不直現(xiàn)象主要原因是：①焊絲導(dǎo)電嘴孔磨損嚴(yán)重，焊絲在送絲過程中有晃動及左右搖擺現(xiàn)象。②焊接臂伸長過大，在焊接區(qū)域有拖拉現(xiàn)象。

3. 防止措施

針對以上焊縫金屬內(nèi)部缺陷和表面缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合我廠抽油機(jī)箱型梁生產(chǎn)實(shí)際情況及制定措施的可行性及經(jīng)濟(jì)性，采取了如下防止措施。

（1）防止裂紋措施 ①對于箱型梁Q345B材質(zhì)采用焊劑F5014與焊絲H08MnA。②根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，盡量避開冬季低溫氣候條件下焊接，避免急冷裂紋的出現(xiàn)。③對操作條件允許的采取半V形坡口應(yīng)在正常比例范圍內(nèi)，焊道寬度和深度比例不可失常。④降低焊接電流，增大電弧電壓。

（2）防止氣孔措施 ①加強(qiáng)焊前清理，對刨邊后鋼板上殘留的油污徹底清除干凈。②焊劑烘干時間由原來的1h延長到1.5h，直到徹底烘干為止，用干濕度計(jì)進(jìn)行檢測。

圖3 有缺陷焊縫外觀

圖4 正常焊縫外觀

埋弧焊焊接參數(shù)

（3）防止夾渣措施 ①設(shè)計(jì)制作箱型梁專用焊接平臺，將工件放置到水平位置。②對多層焊加強(qiáng)層間焊渣的清理工作。③同時調(diào)整焊絲對中位置，修訂后的焊接參數(shù)如附表所示。

（4）防止咬邊措施 ①修訂焊接參數(shù)。②加強(qiáng)操作人員培訓(xùn)，加大焊接工藝紀(jì)律的執(zhí)行力度。

（5）防止焊瘤措施 加快焊接速度，降低焊接電流，提高電弧電壓。

（6）防止余高過大措施 增加焊接間隙，將被焊件置于水平位置，使其焊縫平滑過渡。

（7）防止表面壓坑措施 ①加強(qiáng)坡口面的清理，使其油污徹底清除干凈。②焊接前將焊劑進(jìn)行150～300℃烘干1.5h，使焊劑水分完全消失。

（8）防止焊縫不直現(xiàn)象的措施 ①更換新的導(dǎo)電嘴，避免焊絲晃動及搖擺現(xiàn)象的發(fā)生。②減小的焊絲干伸長度，使焊接臂伸長到相應(yīng)的焊接高度。

4. 結(jié)語

通過對焊接缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并有針對性的采取了一系列的防止措施，使焊接缺陷得到了有效控制，減少了因產(chǎn)生焊接缺陷而造成的焊縫返修及補(bǔ)焊的工作量。提高了焊縫質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率，為后續(xù)埋弧焊焊接質(zhì)量問題的解決積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。同時也提高了我廠抽油機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，為新產(chǎn)品的開發(fā)制作奠定了基礎(chǔ)。