浅析压缩机吸排气管采用钨极氩弧焊出现裂纹原因

徐 阳

（重庆美的通用制冷设备有限公司，重庆 401336）

商业中央空调主要应用于大型场馆，属于制冷设备中的一种，其主要有螺杆机、离心机。在制造过程中吸排气管与压缩机及换热器的焊接难度较大，焊接位置包含了平、立、仰角焊，且空间狭小，对焊工技术水平要求较高，为质量控制关键点。如若焊接工艺参数、焊枪角度、接头间隙、焊脚尺寸等控制不当，极易出现焊接气孔、未熔合等缺陷在压力及应力作用下进而发展成裂纹导致泄露。鉴于此，特对生产中出现的吸排气管与压缩机、换热器焊接接头泄露进行了模拟试验及分析，找出接头泄露原因，并制定预防措施。

1 焊缝接头形式及焊接缺陷分析

螺杆机吸排气管与压缩机法兰套连接的焊缝采用插入式角接接头，在生产过程中检漏时发现1台机组吸排气管与法兰套接头处有一约30mm左右的焊接裂纹（见图1），为了弄清楚裂纹产生的原因，便对其进行了一系列的分析。

吸排气管材质：20#钢[1]，压缩机压缩机法兰套材质为SS400，此两种母材抗拉强度都在400MPa左右，与我们常用的Q235相当。此种级别的钢材焊接性能优秀，在中厚板以下情况及室温焊接下，几乎无可能产生焊接冷/热裂纹。

从图中我们可以看出采用钨极氩弧焊其焊接裂纹笔直，与正常焊接裂纹有较大区别，且裂纹位置出现在焊缝与母材交界处，因此初步判断此裂纹可能为母材层状撕裂或焊缝未熔合或未焊透造成。同时为了进一步弄清产生此种裂纹的原因，我们特做了两组模拟现场焊接工况的焊接试验。分别焊接不同焊脚尺寸及焊接间隙的试验件进行解剖分析。

图1 接头焊接裂纹

2 焊接试验

2.1 焊接工艺制定

根据母材材质、厚度及焊材直径制定了以下焊接工艺参数进行试件焊接。

2.2 吸排气管与法兰套焊接试件

吸排气管直径φ108mm，壁厚4mm，压缩机法兰套壁厚8mm，吸排气管插入法兰套中，接头形式为角焊缝，按上表工艺参数进行焊接，焊接位置5F。所得焊接试件如下图2、图3所示。

图2 试件1焊脚尺寸4mm~5mm

图3 试件2焊脚尺寸8mm~10mm

2.3 试件解剖宏观腐蚀

对焊接试件采用线切割进行取样，取样位置为仰焊位置，即焊接较困难工况，打磨试样并进行宏观腐蚀，观察焊缝熔合情况，如下图4、图5所示。

图4 试件1宏观腐蚀

表1 两种试件进行焊接的工艺参数

图5 试件2宏观腐蚀

3 原因分析

从宏观腐蚀试样中可以看出焊缝都与母材进行了较好的熔合，但试件2宏观腐蚀试样焊缝根部出现了2mm左右的未焊透，从而形成了应力集中尖角区。为较为严重的焊接缺陷。在长期工作过程中，焊接应力释放，尖角就会扩展，进而形成裂纹。造成未焊透的原因主要有：坡口角度过小，焊缝根部未清理干净，间隙太小，焊丝角度不正确，电流过小速度过快，焊接时有磁偏吹现象；或电流过大，焊接位置不佳，焊接可达性不好等。从图4，图5对比可以看出试件2焊缝间隙明显小于试件1，试件1焊缝根部已进行了很好的熔合，而试件2根部却产生了未焊透缺陷。另外我们在做试验时试件1焊接位置全为平焊1F位置，而试件2为水平固定不转动，其焊接位置为5F，焊接包含了立、仰角焊缝，焊接位置难度较高。我们现场压缩机法兰套与吸排气管装配时由于受制于装配位置，所用的焊接位置就是5F，所以极易产生根部未焊透情况。这是导致吸排气管与压缩机法兰套产生焊接裂纹的主要原因之一。

4 预防措施

加大吸排气管与法兰套处焊缝坡口角度，现有角度为45°，可加大至60°。适当加大焊脚尺寸，焊脚尺寸必须在图纸中注明，同时现场焊接完毕后用焊缝尺测量焊脚尺寸是否符合图纸要求。焊接前将坡口处及坡口边缘25mm范围内的油污、铁锈、油漆等污染物清理干净。焊接结束后需自然冷却，禁止向焊缝浇水。加强对原材料的检验。

5 结语

综上，可以看出焊接位置、焊角尺寸、焊接坡口、间隙、清洁度等对焊缝熔合性都能产生重要的影响，所以设计合理的焊接位置、焊角尺寸、坡口大小及间隙才能保证焊缝质量的可靠性。