蜗壳焊接的常见缺陷
以功果桥电站蜗壳焊接为例。
蜗壳为金属蜗壳，采用钢板焊接结构。蜗壳安装采用现场单节挂装与焊接；待焊接探伤和防腐结束后，安装附属配件和管路，然后铺设弹性垫层，在进行混凝土浇筑。
蜗壳钢板材质采用由于蜗壳焊接采用的是宝钢生产的B610CF的优质高强度钢。蜗壳安装焊缝采用手工电弧焊焊接(焊前焊缝两边加热不少于3倍板厚的宽度),采用φ的焊条打底，其余采用φ4mm的焊条焊接。要求不能有2个以上的焊接接头在一起。焊接工艺评定：按照DL/T 5070-1997《水轮机金属蜗壳安装焊接工艺导则》的规定进行蜗壳钢种的焊接工艺评定试验，并根据评定成果报告的要求制定蜗壳焊接工艺规程。
我们常见的焊接缺陷有：形状缺陷，焊缝尺寸缺陷，咬边，弧坑，烧穿，焊瘤，气孔，夹渣，未焊透，未融合，裂纹等。然而在使用手工电弧焊焊接的工程中，蜗壳焊接主要以形状缺陷、气孔、夹渣、未融合、咬边、裂纹等为主，根据蜗壳焊接的探伤结果还发现了一中新的缺陷—弧谷。该缺陷出现在收弧部位，在焊缝中呈现一抛物线形。
1．蜗壳焊接中最直观的缺陷就是形状缺陷。形状缺陷主要包括：焊缝成型差、焊缝余高不合格、焊缝宽窄不合格、错口、弧坑。
1．1蜗壳形状缺陷主要表现
焊缝成型差表现为焊缝波纹粗，焊缝不均匀，焊缝和母材不圆滑过渡，焊缝高低不平等。焊缝余高不合格（焊缝余高：0～3mm过流面焊缝表面的余高及打磨质量严格执行厂家要求)；表现为蜗壳对接缝余高超过3mm，局部出现负余高，余高差过大，角焊缝高度不够或焊角尺寸过大。如图1。
图1 焊缝余高不合格
焊缝宽窄不合格表现为焊缝宽窄不匀称，宽窄差大于3mm（焊缝必须盖过坡口每边2～3mm，并平缓过渡）。如图2。
图2 焊缝宽窄不合格
错口主要变现为焊缝两边母材不在同一平面上，错口量大于母材厚度10%或大于3mm。如图3。
图4 焊缝错口过大
弧坑主要表现为焊接收弧过程中形成表面凹坑，并伴随有表面气孔和夹渣。如图5。
图5 焊缝表面的弧坑
这些形状缺陷在我可焊接中最常见，影响外观质量和美观度。
1．2蜗壳焊接产生形状缺陷的机理
产生焊接成型差和焊缝余高不合格的原因是破口开设不当，
装配间隙不均匀，电流过大或过小，焊接速度过大或过小，焊条摆动幅度过大或过小，焊条施焊角度选择不当。焊缝宽窄不合格除了以上原因还有可能是因为焊接位置困难，妨碍焊工人员施焊。错口产生的原因是因为焊缝两边母材对口不合格要求，焊工在对口不合适的情况下点固和焊接。弧坑产生是因为焊接熔池不饱满收弧，停焊。焊工对收弧情况判断不够，停弧时间把握不准。
1．3蜗壳焊接形状缺陷的防止
在蜗壳焊接中消除形状缺陷可以采取以下办法：首先焊工必须熟悉图纸要求，保证焊缝表面干净无油污等。其次焊工根据焊接位置和焊缝分类不同采取不同的操作技能要求，选择合适的电流参数和施焊角度。第三焊工还要提高怎任心，熟悉焊接场地。对口过程中使用必要的测量工具（要求坡口间隙为2~4mm）。对对口不合要求的不能点焊。最后对已经形成的弧坑进行打磨补焊处理。
2．蜗壳焊接常见的气孔缺陷
在蜗壳焊接中出现的最多的缺陷就是气孔，气孔分表面和内部气孔，内部气孔对焊接质量影响最大，现在已内部气孔来说明蜗壳焊接的气孔缺陷。气孔的产生主要来源是H2和CO。而这些气孔多出现在打底焊缝中。
2．1蜗壳焊缝气孔缺陷的表现
其形状是沿焊缝柱状晶结晶方向的柱状气孔，如图6。
图6 柱状气孔
打底焊层中内部和外部的的柱状气孔形状也有所不同，如图 7。
图7 打底焊缝表层柱状气孔
柱状气孔绝大部分有成人字形排布的特征而且这种柱状气孔有时还会与夹渣混合在一起，如图 8。
图8 气孔与夹渣混合
这些气孔严重影响着蜗壳焊接质量。当X射线检测出焊缝中的柱状气孔时，只能用炭弧气刨刨去气孔缺陷，再进行补焊来解决。这种缺陷靠工艺是无法解决的。为什么会出现这两种气孔那？这主要是因为蜗壳采用的是B610CF钢，含碳量很高，而Si ,Mn等脱氧元素几乎没有，碳元素经过高温反应而产生CO，水经焊接高温产生H2。
2．2蜗壳焊缝中气孔的防止
现在怎样防止这种缺陷就很明了了。在焊接前对破口及破口两边至少50mm的边缘进行打磨，完全清楚破口内外的油污、油漆、氧化皮、水分等杂质，使其符合焊接要求。而且焊接的焊条（SHL62CF）必须按要求进行烘焙350℃1~2小时，焊接过程中进行保温（100~150℃），确保没有超标的水分。还有焊接过程中严格控制焊层温度（不超过200℃）。这样不但可以减少气孔的产生，也可以减少如图8所示的气孔与夹渣同时出现。 3．在蜗壳焊接中仅次于气孔缺陷的是夹渣
焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。夹杂对焊缝的性能影响比较大。因夹杂多数呈不规则状，会降低焊缝的塑性和韧性，其尖角会引起很大的应力集中，尖角顶点常导致裂纹产生。
3．1蜗壳焊缝中夹渣的产生和表现
蜗壳焊接夹渣缺陷的产生主要有两方面的原因。
3．1．1母材和焊接材料的原因，蜗壳母材和焊接材料的纯度对夹渣的影响表现为：针形氧化物和硫磷化物，这些夹渣会使焊缝金属变脆，降低力学性能。这是因为蜗壳焊接是在没有保护气的情况下的强氧化气氛中焊接，由于焊接化学冶金系统的不平衡性，使焊接过程中脱氧不足或不完全造成。这种氧化夹杂物主要分布在焊缝柱状晶晶内也有分布在晶界的，由于氧化夹杂物的熔点比铁的低，所以在焊缝冷却过程中聚合成球状，形成球状氧化物。如图9。
图9 焊缝中球状氧化物
同时在焊接时，由于空气的侵入，会使焊缝即增氮又增氧。这样，由于氮、氧碳和金属的复合化合物熔点偏高形成夹杂物。焊缝中的这种夹杂物在蜗壳的多层多道焊热循环的作用下，会从打底层焊道向上层焊道发展聚合成为夹渣。如图10。
图10 焊缝中的夹渣
磷硫化物有很强的脆化作用，严重降低焊缝的力学性能。
3．1．2焊接工艺原因，焊接电流太小，焊渣与液态金属分
蜗壳焊接常见缺陷
