焊接缺陷

焊接缺陷陕汽集团焊接高级技师张明录提纲一、焊接缺欠与焊接缺陷二、焊接缺陷的分类三、焊接缺陷产生的原因四、焊接缺陷的危害及防止措施焊接缺陷的存在，将直接影响焊接结构的安全使用。焊接过程中，由于多种原因，往往会在焊接接头区域中产生各种焊接缺陷。了解焊接缺陷产生的原因，采取相应的预防措施，避免焊接缺陷的产生，对提高焊接接头的质量至关重要。不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠。焊接缺陷是属于焊接缺欠中不可接受的那一种缺欠，该缺欠必须经过修补产品，使其合格后才能使用，否则就是废品。焊接缺欠与焊接缺陷焊接缺欠在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象称为焊接缺欠。简称“缺欠”。焊接缺陷定位焊缺欠定位焊不当造成的缺欠：1.焊道破裂或未熔合2.定位焊未达到要求就施焊双面焊道错开在接头两面施焊的焊道中心线错开。回火色（可观察到氧化膜）在不锈钢焊接区产生的轻微表面氧化。表面鳞片（氧化皮）焊接区严重的表面氧化。焊剂残留物焊剂残留物未从表面完全消除。残渣残渣未从焊缝表面完全消除。焊接缺欠包括外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到。如焊缝形状尺寸不符合要求（咬边、焊瘤、烧穿、凹坑与弧坑），表面气孔和表面裂纹。焊接缺陷分类内部缺陷位于焊缝内部，这类缺陷可用无损检验或破坏性试验方法。如未焊透、未融合、夹渣、内部气孔和内部裂纹。内部缺陷按焊缝中位置不同，分为外部缺陷和内部缺陷两大类。外部缺陷金属熔焊焊缝缺陷按GB/T6417规定，可分为6大类：1.裂纹2.孔穴（气孔、缩孔）3.固体夹渣4.未熔合和未焊透5.形状缺陷（咬边、下塌、焊瘤）6.其它缺陷在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺欠。裂纹按产生的部位不同可分为纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、熔合区裂纹以及热影响区裂纹等。1、焊缝纵裂纹2、焊缝横裂纹3、焊根裂纹4、焊趾裂纹5、焊道下裂纹6、层状撕裂7、弧坑裂纹裂纹的分类按产生的温度分为三类1.热裂纹2.冷裂纹3.再热裂纹根据裂纹尺寸大小,分为三类1.宏观裂纹（肉眼可见的裂纹）。2.微观裂纹（在显微镜下才能发现）。3.超显微裂纹（在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹）。尺寸分类温度分类热裂纹形状是中间粗两头尖，有时有分支的弯曲状（沿晶而过）。热裂纹是产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完成立即出现,常发生在一次结晶时，都是沿晶界开裂,又称结晶裂纹。裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料焊缝中。热裂纹结晶初期结晶后期焊接过程中熔池金属中的硫、磷等杂质在结晶过程中形成低熔点共晶，随着结晶过程的进行，它们逐渐被排挤在晶界，形成“液态薄膜”，而在焊缝凝固过程中由于收缩的作用，焊缝金属受拉应力的作用，“液态薄膜”不能承受拉应力而产生裂纹。热裂纹产生原因冷裂纹（延迟裂纹）冷裂纹分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂，通常穿晶而过，也称“穿晶型”。再热裂纹工件焊接后，若再次被加热（如消除应力热处理、多层焊或使用过程中被加热）到一定的温度而产生的裂纹被称为再热裂纹。焊接时,熔池中的气体（气泡）未在金属凝固前逸出,残留于焊缝之中所形成的空穴称为气孔。气孔按产生部位不同可分为内部和外部气孔，产生气孔的气体主要有氢气孔、一氧化碳气孔和氮气孔。气孔有球形、条虫状和针状等多种形状，气孔有单个分布、连续和密集分布。气孔分类气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。气体来源产生气孔的主要原因是母材或填充金属表面有水、锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为水、锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加气孔。气孔产生的原因气孔从表面上看气孔是减少了焊缝的工作截面,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度及塑性,也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。更危险的是和其他缺欠叠加造成贯穿性缺欠，破坏焊缝的致密性，还会引起泄漏。连续气孔则是结构破坏的原因之一。气孔的危害防止气孔的措施（1）清除焊丝、工件坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。（2）焊条、焊剂,并彻底烘干。（3）用短电弧施焊。（4）焊前预热,减缓冷却速度。（5）用偏强的规范施焊。焊后残留在焊缝中的非金属夹杂物称为夹渣。夹渣主要发生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，在焊道形状发生突变或存在深沟的部位也容易产生夹渣。固体夹渣夹渣可分为金属夹渣和非金属夹渣。金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、夹铜。（钨极氩弧焊）。非金属夹渣:指未熔化的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。（冶金反应不完全,脱渣性不好）。夹渣的形状较复杂，分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣夹渣的分类1.坡口尺寸不合理。2.坡口有污物。3.多层焊时,层间清渣不彻底。4.焊接线能量小。5.焊缝散热太快,液态金属凝固过快。6.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高。7.手工钨极氩弧焊时,电源极性不当,电流密度大,钨极熔化脱落于熔池中。8.焊条电弧焊时,运条不当，熔渣和铁水分不清,不利于熔渣上浮。根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。夹渣产生的原因点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端还会发展为裂纹源头,危害较大。夹渣的危害焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分称为未熔合。常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。这种缺陷有时间隙很大，与熔渣难以区别，有时虽然结合紧密但未熔合，往往从未熔合区末端产生微裂纹。未熔合未熔合1.焊接规范偏小（电弧电压、焊接电流和焊接速度）。2.焊接电流过小而焊接速度又快。3.焊条角度不正确。4.电弧产生了偏吹现象，（焊条不同心，电磁偏吹）。5.焊缝处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水覆盖。6.坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。7.焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，容易产生未熔合。未熔合产生的原因未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹，是危险性较大的缺欠。未熔合的危害采用较大的焊接工艺参数（焊接规范）,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁和层间清理。防止未熔合的措施焊缝金属与母材之间，未熔化而留下的空隙称为未焊透。一般出现在单面焊缝、角焊缝的根部及双面焊的坡口钝边。单面焊时，当焊缝的熔透深度小于板厚达不到钢板底部时形成；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。角焊缝时，根部熔化深度不够时形成。未焊透1.焊接规范偏小,熔深浅（电弧电压、焊接电流和焊接速度）。2.坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。3.磁偏吹影响。4.焊条偏芯度太大5.层间及焊根清理不良。未焊透产生的原因未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。其次,未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。未焊透的危害使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。防止未焊透的措施形状缺陷焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波高低、宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等，角焊缝焊角不对称以及残余变形较大等。焊缝尺寸不符要求（焊缝高低不平、宽窄不齐）指沿着焊趾,在母材部分形成纵向的凹陷或沟槽称为咬边。它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。咬边电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边产生的原因矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源,导致结构破坏。咬边的危害防止咬边的措施熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上而形成的金属瘤，称为焊瘤。焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出(管状),冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤。焊瘤焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。电流大，速度过慢，焊件温度高，液态金属结晶较慢，熔化金属受重力而下淌，运条角度不当，也容易产生焊瘤。焊瘤产生的原因焊瘤存在于焊缝表面或管状的内壁，在其下面往往伴随着未熔合、未焊透，夹渣等缺陷，易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可造成流动物堵塞。咬边的危害焊瘤防止焊瘤的措施正确选用焊接工艺参数（焊接规范）,合理操作。下榻是穿过单层焊缝根部或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属造成液态金属过量透过焊缝背面，是焊缝正面塌陷，背面凸起的现象称为下塌。烧穿是指熔化金属自焊件坡口背面流出形成穿孔的缺陷称为烧穿。烧穿容易发生在第一层焊道及薄板对接焊缝，管子对接焊缝中。在烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未熔合等缺陷。下榻、烧穿错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。错边在焊缝坡口外部引弧时产生于金属表面上的局部损伤。如果在坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，很容易被忽视、漏检，导致事故的发生。其他缺陷电弧擦伤熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象称为飞溅。不同药皮成分的焊条具有不同的飞溅损失。飞溅、弧坑、焊瘤、咬边、焊缝形状不合要求、未焊透飞溅钨飞溅表面撕裂磨痕凿痕打磨过量若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。过热和过烧在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑点,白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。白点接头间隙过大且无法调整时，不宜在间隙处放置金属填充物。而应采用堆焊、三点焊法或加衬垫的方法进行焊接。谢谢