1.2　焊工疑难问题对焊接质量的影响

焊接技术的不断发展，大大拓宽了焊接结构的应用领域，很多传统认为的不可焊或难焊材料的焊接工艺因为新型焊材的出现而得以发展。焊接作为现代先进制造技术的关键工艺，受到各行各业的关注并集成到产品的主寿命过程，即从设计、工艺制定、制造生产到运行服役、失效分析、维护和再循环等产品的各个阶段。焊接质量控制涉及原材料、结构设计、焊接设备及工艺装备、焊接材料、切割及坡口加工、焊接工艺及相关标准、焊接过程监控、焊后热处理和涂装、检验、环境保护、焊接结构安全运行等众多过程，在生产和运行中起着非常重要的作用。

在重大工程结构中，焊接技术越来越受到重视，如“鸟巢”、高速列车、西气东输管线建设等，但出现的焊接质量问题也很多，特别是一些焊接操作方面的疑难问题更受到人们的关注。例如化工压力容器、炼油管线的焊接等，解决这些焊接操作难题往往关系到整个工程的进度和安全。本书通过对一些焊工疑难问题的解答与分析，为厂矿企业的焊接工作者提供分析的思路和方法，不断推进焊接技术的发展。

提高焊工的操作技能和基础水平，是解决焊工疑难问题和保证焊接质量的前提。例如，因焊接操作不当引起焊接接头出现焊接缺陷，对焊接结构的静载破坏和疲劳强度都会有不同程度的影响。焊接缺陷所引起的结构强度降低，与其所造成承载截面积的减少成比例。焊缝中出现成串或密集气孔缺陷时，可能伴随着焊缝力学性能的下降，或使承载强度明显地降低。成串气孔比单个气孔危险性大。焊缝中的夹杂物对焊接强度的影响与其形状和尺寸有关，直线排列的、细条状且排列方向垂直于受力方向的连续夹杂物是较危险的。

焊接缺陷的产生往往伴随应力集中的出现。脆性断裂是一种低应力下的破坏，而且具有突发性，事先难以发现，因此危害性很大。焊接结构经常会在有缺陷处、结构不连续处或应力集中处引发脆性断裂，造成灾难性的破坏。焊接结构中缺陷造成的应力集中越严重，脆性断裂的危险性越大。由于裂纹尖端的尖锐度比未焊透、未熔合、咬边和气孔等缺陷要尖锐得多，所以裂纹对脆性断裂的影响最大，其影响程度不仅与裂纹的尺寸、形态有关，还与其所在的位置有关。裂纹位于拉应力峰值区容易引起低应力破坏，若位于结构的应力集中区则更危险。如果焊缝表面有缺陷，裂纹很快在缺陷处形核。因此焊缝的表面成形和粗糙度、焊接结构上的拐角、缺口、缝隙等都对裂纹形成和脆性断裂有很大的影响。

焊缝中的气孔和夹杂物也会对接头疲劳强度产生影响，气孔引起的承载截面积减小10％时，疲劳强度的下降可达50％。气孔和夹渣等体积类缺陷低于5％时，如果结构的工作温度不低于材料的塑-脆性转变温度，对结构安全影响较小。焊缝内部的球状夹杂物当其面积较小、数量较少时，对疲劳强度影响不大，但当夹杂物形成尖锐形状时，对疲劳强度的影响十分明显。咬边对疲劳强度的影响比气孔、夹杂大得多。带咬边焊接接头在106次循环条件下的疲劳强度大约仅为致密接头的40％，其影响程度还与载荷方向有关。焊缝成形不良，焊趾区及焊根处的未焊透、错边和角变形等外部缺陷都会引起应力集中，易产生疲劳裂纹而造成焊接结构的疲劳破坏。

解决焊工疑难问题是某些重要焊接结构生产中一个很重要的方面，特别是锅炉及压力容器、电力管道、石油化工、长输管线、船舶制造等，保证装备正常运行涉及社会和企业的安全。焊接结构和装备不断向大型化、重型化和高参数方向发展，对焊接质量提出了越来越严格的要求，并以设计规范、制造法规或规程等形式，对生产企业的焊接质量控制和管理做出科学的强制性规定。解决焊接工艺、焊接质量控制、焊接施工等方面的疑难问题对保证焊接结构和工程质量是十分必要的。