第02章 《焊接质量检测》焊接缺陷

1第二章焊接缺陷2第二章焊接缺陷§2.1焊接缺陷的分类§2.2焊接缺陷的特征、分布及成因§2.2.1裂纹§2.2.2孔穴§2.2.3固体夹杂§2.2.4未熔合和未焊透§2.2.5形状缺陷§2.2.6其它缺陷§2.2.7在役设备定检中常见缺陷3第二章焊接缺陷熔焊缺陷：z裂纹z孔穴z固体夹杂z未熔合和未焊透z形状缺陷z其它缺陷§2.1焊接缺陷的分类4第二章焊接缺陷在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部区域金属原子结合力遭到破坏而形成新界面所产生的缝隙按外观形貌及产生部位划分：z横向裂纹z纵向裂纹z弧坑裂纹z放射状裂纹z枝状裂纹z间断裂纹z微观裂纹§2.2焊接缺陷的特征、分布及成因§2.2.1焊接裂纹5按产生的温度范围划分：z热裂纹z冷裂纹z再热裂纹第二章焊接缺陷结晶裂纹液化裂纹高温失塑裂纹氢致裂纹淬火裂纹层状撕裂6第二章焊接缺陷特征：沿晶间开裂树枝状断口区、石块状断口区和平坦状断口区晶界液膜热裂纹——结晶裂纹：焊缝金属在结晶后期形成的裂纹，也称凝固裂纹分布：沿焊缝中心线呈纵向分布沿焊缝金属的结晶方向呈斜向或人字形弧坑处呈横向、纵向、星形分布大熔深的对接及各种角接头Ｓ、Ｐ杂质较多的碳钢、单相奥氏体钢、镍基合金和某些铝合金焊缝7第二章焊接缺陷结晶裂纹的产生因素：¾焊缝金属中合金元素含量高¾P、S、C、Ni含量较高¾Mn/S比例不合适¾焊缝附近的刚度较大¾接头型式不合适¾接头附近应力集中¾焊接线能量过大¾熔深熔宽比过大¾焊接顺序不合适8第二章焊接缺陷热裂纹——液化裂纹：热影响区的母材金属中的低熔点杂质被熔融形成薄膜状晶界，在凝固时出现的裂纹特征：起源于熔合线靠近母材侧的粗大奥氏体晶界沿晶界扩展，轮廓曲折断口上有各种共晶在晶界面上凝固形态分布：多道焊的前层焊缝中含铬、镍的高强度钢或奥氏体钢的近缝区呈不规则的方向分布，有时与熔合线相连通9第二章焊接缺陷液化裂纹产生因素：¾母材中的P、S、B、Si含量较高¾焊缝附近的刚度较大¾接头附近应力集中¾线能量过大¾熔池形状不合适，凹度太大10第二章焊接缺陷热裂纹——高温失塑裂纹：低于固相线温度下，在焊缝金属凝固后的冷却过程中形成的热裂纹特征：表面平整，有塑性变形遗留下来的痕迹沿奥氏体晶界形成并扩展断口呈晶界断裂形貌，石块状断口形貌，无液相存在的痕迹分布：产生在单相合金与纯金属的焊缝金属中热影响区或者多层焊的前层焊缝中发生在比液化裂纹距熔合线更远的部位11第二章焊接缺陷高温失塑裂纹产生因素：¾焊缝附近的刚度较大¾接头附近应力集中¾线能量过大12第二章焊接缺陷冷裂纹焊接接头冷却到Ms以下形成的裂纹，裂纹表面光亮，无氧化特征包括：氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂冷裂纹——氢致裂纹：焊后经过数小时、数日或更长时间才出现的冷裂纹特征：延迟特征（低合金钢-24h内，高合金钢-10天内）裂纹产生时有时可察觉到裂纹的响声沿晶或穿晶填角焊时，裂纹产生的部位与约束状态有关13第二章焊接缺陷氢致裂纹分布：焊接结构中的焊趾裂纹焊道下裂纹焊根裂纹焊接接头中的焊趾裂纹14第二章焊接缺陷氢致裂纹的产生因素：¾钢中的C或合金元素含量高，淬硬倾向增大¾焊接材料中的含氢量较高¾焊缝附近的刚度较大¾焊缝布置在应力集中区¾坡口形式不合适¾线能量小¾使用高氢焊条¾焊接材料未烘干，工件表面有水分、油污及铁锈¾焊后未进行保温处理15第二章焊接缺陷冷裂纹——淬火裂纹：焊接含碳量高、脆硬倾向大的钢材时易出现的冷裂纹特征：与氢无关，无延时特征裂纹的启裂与扩展均沿奥氏体晶界进行断口非常光滑，极少有塑性变形的痕迹分布：位于热影响区或焊缝中16第二章焊接缺陷淬火裂纹的产生因素：¾钢中Ｃ或合金元素含量增高¾多组元合金的马氏体钢，焊缝中出现块状铁素体¾焊缝附近的刚度较大¾焊缝布置在应力集中区¾坡口形式不合适¾对冷裂倾向较大的材料，预热温度未做提高¾焊后未立即进行高温回火¾焊条选择不合适17第二章焊接缺陷冷裂纹——层状撕裂：母材本身固有的缺陷因焊接使其暴露出来的冷裂纹特征：平行于板材表面扩展，并呈阶梯状断口有明显的木纹状特征断口的平台分布有大块的夹杂物分布：多发生在角焊缝的厚板结构中形态：18第二章焊接缺陷层状撕裂的产生因素：¾焊缝中出现片状夹杂物¾母材基体组织硬脆或产生时效脆化¾钢中的含硫量过多¾接头设计不合理，拘束应力过大¾拉应力沿板厚方向作用¾线能量过大，拘束应力增加¾预热温度较低¾焊根裂纹19第二章焊接缺陷再热裂纹：工件焊接后再次被加热到一定温度产生的裂纹特征：断口有被氧化的颜色分布：出现在粗晶区中沿粗大奥氏体晶粒边界扩展多发生在咬边等应力集中处形成纵向裂纹及网状裂纹20第二章焊接缺陷再热裂纹的产生因素：¾焊接材料的强度过高¾母材中Cr、Mo、V、S、P、Cu、Nb的含量较多¾热影响区的粗晶组织¾结构设计不合理¾坡口形式不合理¾回火温度不够，时间过长¾焊趾处形成咬边¾焊接次序不对¾焊缝余高21第二章焊接缺陷熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴成为气孔特征和分布：z氢气孔的断面形状多为螺丝形，从焊缝表面上看呈圆喇叭形，四周有光滑的内壁，出现在焊缝表面z氮气孔呈蜂窝状，成堆出现在焊缝表面zCO气孔的表面光滑，条虫状，多产生于焊缝内部，沿其结晶方向分布§2.2.2孔穴22第二章焊接缺陷气孔的产生因素：¾熔渣氧化性大---CO气孔倾向性大；熔渣还原性大---氢气孔倾向大¾焊接或焊接材料不清洁¾焊条、焊剂成分，保护气体¾仰焊、横焊¾焊接速度增大---气孔倾向性大¾电弧电压过高¾交流电源¾保护气体流量小¾焊条、焊剂未烘干23第二章焊接缺陷夹渣：焊后残留在焊缝中的熔渣夹钨：钨极氩弧焊时钨颗粒进入焊缝金属中§2.2.3固体夹杂特征和分布：z形状复杂，一般呈线状、长条状、颗粒状等z主要分布在坡口边缘和焊道之间非圆滑过度部位z伴有其它缺陷24第二章焊接缺陷夹杂的产生因素：¾焊条焊接脱氧脱硫效果差¾渣流动性差¾原材料的夹杂中含硫量高及硫的偏析程度大¾采用立焊、仰焊¾电流大小不合适¾药皮成块脱落¾多层焊时层间清理不够¾焊接条件突变25第二章焊接缺陷未溶合在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完全熔化结合的部分§2.2.4未熔合和未焊透特征和分布：出现在坡口侧壁、多层焊的层间及焊缝根部伴有微裂纹成因：电流小、焊接速度快坡口或焊道有氧化皮、熔渣及氧化物等高熔点物质26第二章焊接缺陷未焊透是母材金属之间未焊上的部位特征和分布：z出现在单面焊坡口根部及双面焊的坡口钝边z诱发裂纹产生因素：¾焊条偏心¾坡口角度太小、钝边太厚、间隙太小¾焊接电流小焊接速度快¾焊条角度¾电弧太长或电弧偏吹27第二章焊接缺陷咬边是沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷特征和分布：立焊、仰焊及角焊缝上边缘产生因素：¾采用立焊、仰焊¾焊接电流过大、焊接速度太慢¾电弧太长¾焊条角度、摆动及运条§2.2.5形状缺陷28第二章焊接缺陷焊瘤是焊接过程中熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤特征和分布：存在于焊缝表面伴随未熔合、未焊透等缺陷产生因素：¾坡口太小¾焊接电压过低，焊接速度不合适¾焊条角度不正确或电极未对准焊缝¾运条29第二章焊接缺陷烧穿和下榻：烧穿是焊接过程中熔化金属自坡口背面流出形成的穿孔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塌落的过量焊缝金属产生因素：¾坡口间隙大¾薄板、薄壁管¾焊接电流大、焊速慢¾垫板托力不足30第二章焊接缺陷其他形状缺陷：未焊满角焊缝凸度过大角变形错边焊缝超高焊缝宽度不齐§2.2.6其它缺陷电弧擦伤飞溅31第二章焊接缺陷‹疲劳裂纹设备或部件承受交变载荷而引起的裂纹，该类裂纹的断口一般有明显的呈同心圆状的疲劳源并伴有脆性断口。‹应力腐蚀裂纹处于特定腐蚀介质中且受拉应力作用下产生的裂纹‹氢损伤‹摩擦腐蚀‹空化腐蚀§2.2.7在役设备定检中常见缺陷32第二章焊接缺陷1b—密集气孔1d—管状气孔2a—夹渣3—未熔合4—未焊透5—咬边6—未焊满7—焊瘤8—分层9—剥离10—折皱与重叠12a—纵向裂纹12b—横向裂纹12c—焊后裂纹12e—焊趾裂纹12f—根部裂纹33第二章焊接缺陷思考题：1）何为结晶裂纹，并简述其产生原因、特征以及分布情况；2）简述焊接冷裂纹的种类及各类冷裂纹的特征。