簡單介紹一下：焊接構件失效的原因及預防措施

焊接構件在各種大型設備中常見，往往作為底座的外殼、支撐底座、工作平臺等結構出現。焊接構件的使用壽命影響著整個設備的使用壽命，但往往在焊接位置出現裂紋等失效問題，現在就來分析一下焊接失效的原因以及預防措施。

一、鑄-焊結構焊接失效的原因及危害

通常意義上講，焊接失效就是焊接接頭由于各種因素，在一定條件下斷裂（如：應力、溫度、材質、焊接質量和實際使用工況條件等）。接頭一旦失效，就會使相互緊密聯系成一體的構件局部分離、撕裂并擴展，造成焊接結構損壞，致使設備停機，影響正常生產。

焊接失效的基本條件：一是焊接結構設計不合理，如在局部或整體焊縫的布置與設計上存在問題；二是材料本身的缺陷，如板材化學成分偏析，鑄鋼件的組織存在縮松、氣孔、裂紋等；三是焊接工藝的應用不合理，如焊接材料的選擇、焊接方法的制定；四是構件所處的工作環境、工況條件差（如受到交變及沖擊載荷），引起結構材料疲勞破壞。

針對接頭失效進行分析，應從兩個方面入手：一是產生的根源；二是其危害性。

1. 結構件焊接失效產生的根源

通常情況下，材料本身的缺陷（如化學成分的不均勻性、局部微觀裂紋），焊縫由于各種原因產生的冷熱裂紋、未焊透、夾渣、氣孔及咬邊等，焊接過程中近縫區較高的殘余應力（包括焊縫及熱影響區相變的組織應力），以及焊接過程高溫下的組織軟化和冷卻后產生的脆化等，都是造成接頭失效的根源，也為接頭的脆斷或擴展提供了條件。

2. 結構件焊接失效的危害性

井下工作面刮板輸送機、轉載機和破碎機，是采煤工作面的關鍵設備，工作面使用條件復雜。由于刮板輸送機除要完成運煤、清理浮煤外，還要作為采煤機運行的軌道和牽引支承、液壓支架前沿的基點，擔負著采煤工藝過程中的落、裝、運、支、控等全部工序，井下設備的可靠性決定了高效采煤的經濟性，所以設備質量的好壞、壽命長短、性能的優劣，直接影響著煤炭生產。

由于刮板輸送機和轉載機的使用特點，中部槽之間的聯結強度和可靠性顯得尤為重要，而其結構大多由鑄鋼件與普通低合金板Q345（16Mn） 以及高強板和耐磨板（NM360）焊接而成，鑄鋼件以碳錳硅（C-Mn-Si）系列為主。多年實踐證明，此類鑄鋼的焊接性能比較好，但焊接結構件的接頭失效也容易發生在這類結構件的焊接部位，一旦在井下工作面使用中發生斷裂失效，將影響整臺設備的正常運轉甚至停產，造成很大的經濟損失。

3. 焊接失效形式

由于其結構本身的特殊性，焊接失效形式也不一樣。

（1）因設計不合理，存在局部剛性過大，應力集中的現象。

（2）材料缺陷。鑄鋼件相對于軋制板材存在著沖擊韌度差，屈服強度低的特點，還有焊接工藝制定不合理、焊接規范的運用不當、焊接方法的選擇不正確等。

（3）焊工技術水平高低與焊接位置的好壞；還有焊接檢驗水平，包括對材質的檢驗和焊縫檢驗等。另外，環境溫度對焊接質量也是一個重要的影響因素。

以上都可能是造成焊接接頭失效的原因，一旦存在上述缺陷的結構件進入使用階段，就很難避免失效、損壞情況的發生。

綜上所述，要避免此類結構件焊接失效的產生，單純的從某一個方面分析解決問題，是不符合實際的，它是多種因素的綜合，但在一定條件下，則是某種因素起到主要作用的情況下而產生的結果。這就要從設計、工藝、材料及焊接等多方面去考慮，盡量使以上幾方面的因素達到合理化，找出最主要原因，采取必要的工藝措施，才能有效地加以防止。

二、防止措施

在工藝的制定上如何才能防止焊接失效的發生，是分析解決問題的關鍵，這就需要從以下幾個方面綜合考慮：

（1）根據結構的設計和使用要求（ 如承受靜、動載荷，交變載荷、沖擊載荷等），正確選取材料。

材料的選擇不僅是工藝技術問題，同樣也是一個經濟效益問題。選用過高的材質經濟上不合理，而選用材質過低，則會降低使用壽命，增加了焊接失效的隱患。

在煤礦機械制造業，常用鋼材一般為Q345(16Mn） 和近幾年才發展應用起來的高強板（WH、QJ）等系列和（NM） 系列的耐磨板。

（2）鋼材從進貨到投入生產使用，都要進行嚴格的進廠檢驗，以保證化學成分和力學性能指標符合國家標準規定。另外，新品種鋼材的采購，要先進行小批量試驗和焊接工藝性能試驗，以確定其工藝性能和焊接性好壞，做出試驗結論，才能決定是否大批量投入使用。

材質檢驗分宏觀和微觀兩種：宏觀檢查是用肉眼或放大鏡進行外觀檢查；微觀檢查主要采用無損探傷、金相切片低倍組織檢驗等手段，目的是提前發現材料有無裂紋、夾層、撕裂等缺陷。對于鑄鋼件，要嚴格檢驗其隨爐試棒的各項化學成分及力學性能，以確定是否符合材料性能要求。

（3）在結構設計時，要盡量減少過大的剛度及應力集中現象出現，如在設計時防止焊縫分布過分密集，盡量消除有可能產生應力集中的部位；對部件連接部位，要盡量避開結構上應力最大處，有利于控制焊后變形，提高構件強度。另外，根據其結構的使用和受力狀況，分清其焊道是工作焊縫還是聯系焊縫，合理地設計焊縫的分布、焊道幾何尺寸及焊腳高度，同時還要考慮焊接的經濟性。在一般情況下，人們認為受力大的構件，為了牢固，焊腳尺寸越大則強度越高，其實這是一種誤解，正確的原則是在滿足焊縫金屬強度的基本要求下，應盡量減少填充金屬的用量，這與結構件設計和焊接工藝設計人員對結構的受力計算，選用焊接方法和形式有著密切的關系，這是保證獲得優良焊接接頭的先決條件。

實踐證明，接頭設計的合理，既能保證其強度，又體現了經濟價值。

（4）正確選擇焊接規范，是保證焊接質量和生產率的關鍵。在焊接生產中，配備相應的焊接輔助裝置，如定位夾緊裝置、翻轉胎、焊接變位器等，利用胎具可保證組裝點對精度的要求，方便地得到恰當的焊接位置，有利于大批量組織生產。加強對焊工的培訓，焊工技術水平高低將直接影響到焊縫的質量。制定焊接工藝要充分考慮原材料（母材）、設備、焊接材料（ 填充材料），以及工人的技術水平、生產量大小、環境溫度等各種因素，選擇合理焊接工藝。

對一些淬硬傾向大，高強度低合金鋼的結構，除了正確選擇焊接參數和焊接材料外，為避免產生熱裂紋和冷裂紋，應采取焊前預熱、焊后緩冷措施。另外，對環境溫度的影響也要考慮，冬季氣候嚴寒，材料在切割、焊接過程，裂紋傾向增大，需采取一定的預熱和緩冷措施，利用工藝手段，改善焊接熱循環的不良作用，以保證得到優良的焊接接頭，只有這樣才能減小或消除焊接結構件在使用中失效的隱患。

最后，對焊接接頭一定要進行嚴格的檢驗，主要利用射線探傷、超聲波探傷、磁力探傷等無損檢驗方法，以便及早發現焊縫缺陷，及時加以處理。

三、結語

鋼結構件的焊接失效，往往是在設備使用過程中出現，一臺設備中任意一個結構部件發生焊接失效開裂，都會影響整臺設備的正常運轉，給企業造成不可估量的損失。

目前，國內外都在積極探索、研究預防和解決焊接失效問題的方法，努力使焊接技術向自動化、智能化方向拓展，但對常用的普通碳素鋼和低合金結構鋼構件來說，掌握規律，對現有的工藝技術不斷改進提高，減少此類問題的發生，也是經濟效益增長的一種必要手段。

總之，最重要的是立足于實踐，嚴格控制鋼材的質量，細化焊接結構設計，通過焊接工藝的不斷改進創新，并吸收國內外先進焊接工藝技術，防止和消除焊接接頭失效產生的各種后果。