【謎底揭曉】案例28——埋弧焊縱向裂紋產生的原因?

1991年某日，在香港一家日資公司的老闆打電話來向我投訴： 「為什麼按你做的焊接工藝生產後不到一個月卻開始產生大量的裂紋?請你立即到現場看看。」

當我到達鋼管廠後他帶著我查看生產線，這是條新建的螺旋焊縫鋼管生產線，用埋弧自動焊從內外兩側同時進行焊接的生產線。材料是BS4360 43A，直徑從500mm至1800mm，管壁厚度9.5mm至25mm，是很常見的螺旋鋼管焊縫。

我看到在線超聲波自動檢測儀器檢測出來很多缺陷，車間里停放著好多條要求返修的焊縫，廠長指著另一個露天貨倉，說那裡堆積著一大批都是要返修的鋼管，約400多噸的鋼管，為什麼只做了一個多月就出現很多裂紋呢? (見圖1)

我在現場看到焊接的電流、電壓、焊接速度以及所用焊絲型號尺寸和焊劑，坡口型式等都是按我之前的焊接工藝設置的。沒錯啊!

一位負責操作焊機的領班，帶著嘲笑的口吻對我說：「黃Sir，我們是根據你的WPS(焊接工藝)做的!怎麼會出現這麼多裂紋呢?」

我再仔細查看出現的裂紋，都是縱向的，有長有短，有的在焊縫表面肉眼都可以看見，有的需要用超聲波檢測才能發現，而且大多數是剛剛焊接完成後，超聲波檢測就可以看到裂紋了。

上圖為螺旋焊縫鋼管生產線

您認為是什麼原因? 應該怎麼解決呢?

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這不就是典型的熱裂紋嗎?

在埋弧焊產生這種裂紋也是常見的，但是這麼大量地出現是少有的，什麼原因產生的呢? 這種裂紋有三種名稱分別是：中心裂紋、凝固收縮裂紋和熱裂紋，因為它一定出現在焊縫的中心位置; 熔化後焊縫由液態變固態凝固的過程中開裂: 焊縫溫度仍然很高的情況下開裂所以也叫熱裂。

按教科書解釋熱裂紋是焊接過程中，焊縫熔池金屬冷卻到固相線附近的高溫區時在金屬的結晶過程中產生的，因此也稱為結晶裂紋。而鋼中S和P等有害元素所形成的結晶物質都具有較低的熔點，其他合金則熔點較高，因此熔池內物質不能同時結晶……。如果要寫下去可以用有很多很多高深的名詞，太複雜了。

面對這麼多的縱向裂紋我沒想得那麼複雜，因為之前我做焊接工藝的結果是很好的啊! 也是同樣的材料、同樣的焊接條件，同樣的焊接環境，不可能有那麼多複雜的問題。

為什麼操作一個多月後就出事了呢?

我靜下心來慢慢地查看整個生產過程，鋼板從圈板出來後被強有力的機械裝置拉著並強行拉扭轉成管狀，同時機加工板邊緣上下焊縫V型坡口，拼接後的焊縫坡口先從管內焊接，轉上頂端位置時管外另一台焊機緊接著進行焊接。強大的機械力量產生的鋼板振蕩噹噹聲，讓我清楚地看到很多鋼板上的氧化表皮、鐵鏽和沙塵被振蕩脫得落下來，混合在焊渣和未熔化的焊劑之中，又被回收的真空管一起吸回焊劑漏斗中。

我馬上問負責進行焊接的領班工頭，這個焊劑漏斗你每天都有清理嗎? 他很愕然地看著我不知怎麼回答。

我又問他： 「每天晚上下班後這焊劑漏斗的焊劑有沒有全部清出來?每次加入新的焊劑有沒有烘烤乾燥?」

他搖搖頭沒敢說話。

我立即要求把漏斗下的一個過濾網拆出看看，拉出來一看中間有一個磁性鐵環完全被生鏽的氧化皮吸住堵死了，大量的生鏽的氧化物和其他雜物混合沒有經過過濾，就直接與焊劑一起通過漏斗覆蓋在焊道上進行焊接了，可想而知這麼多的氧化皮和雜物熔化在焊縫中，它能不產生熱裂紋嗎? (結晶裂、偏析、穿晶裂、S、P含量等很多高深名詞)

我不客氣批評他：「 你還是到日本廠家進行過焊接培訓回來的，怎麼連這點常識都沒有?!」跟隨我一路查看的日本老闆看到這情況也就明白怎麼回事了。

他們接受我的建議進行改善工作，還特地安裝兩個並列的漏斗，在更換清理時可以不用停機，強行規定每天早上開工前和晚上下班前兩次清理漏斗。而且告訴所有參與焊接的人員，只要見到有夾雜物落在焊道上，不必等真空管吸回時立即掃除掉，每天沒用完的焊劑必須全部清出來，篩選乾淨後存放在乾燥箱中待用。

不能讓焊劑在漏斗中過夜，過夜容易受潮，特別是香港潮濕的天氣，因為用潮濕的焊劑也會產生裂紋的，新焊劑一定要進行烘烤乾燥後才能倒入漏斗中。

再繼續按我們做的焊接工藝進行焊接，馬上就見到效果了，縱向裂紋立即消失。 日本廠家也非常滿意我的解決辦法，從此以後很少見到這樣的裂紋了。

各位從事NDT檢測的如果您在檢測這類埋弧焊縫時不妨多留意下，見到大量的夾雜物，特別是生鏽的氧化皮混入焊劑時一定要立即制止，否則倒霉的可能就是你這個做檢驗的。

為什麼呢?因為有些在焊縫中間的縱向裂紋，單探頭是無法檢測到的，就算是用串聯探頭也是容易漏檢的，如果漏檢了交了報告後，卻被業主發現這麼多裂紋， 追究責任時，你想想看倒霉的是不是你自己?

所以，我是會主動幫助焊工的，這也是在保護我自己啊!

航空無損檢測磚家

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