常见焊接缺陷分析介绍讲解学习

陈海军2018.05.08常见焊接缺陷分析介绍定义：焊接接头的不完整性称为焊接缺欠。分类：从宏观上看，可分为裂纹、孔穴，固体加杂，未熔合，未焊透、形状缺陷和其它缺陷。从微观上看，可分为晶体空间和间隙原子的点缺陷，位错性的线缺陷，以及晶界的面缺陷。微观缺陷是发展为宏观缺陷的隐患因素。危害：这些缺欠减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，降低疲劳强度，易引起焊件破坏或断裂。其中危害最大的是焊接裂纹和未熔合。焊接缺陷•防止措施主要有：•1.焊前仔细清理焊件坡口及坡口两侧的铁锈、油污、水份等，尽量减少氢的来源；•2.采用合适的保护气体流量气流量L=焊丝直径Ф×（10~15)升/min•3.经常清理喷嘴；•4.控制焊丝伸出长度（导电嘴端部到工件的距离一般约等于焊丝直径的10~15倍且不超过25mm）•5.必要时，可进行预热，减少冷却速度。•6.控制焊接环境中风速的干扰。风速小于2M/S下图是我做的测试实验：用未除锈的钢板焊接角焊缝，压断后观察焊缝，发现大量气孔。气孔•产生原因主要有：•1.熄弧时间过短，没填满弧坑；•2.薄板焊接时使用电流过大。•防止措施主要有：•在收弧时应在弧坑处稍停留片刻(大约1-2秒钟），或作几次环形运动，或者多做几次收弧动作（2-3次），使之有足够的熔敷金属填满熔池。收弧缩孔由于熄弧金属凝固收缩，而没有继续填充金属而形成的孔洞。•夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。•夹渣主要有：固体夹杂物、焊渣、氧化夹杂物•产生原因主要有：•1.各层焊渣、飞溅未清除。•2.焊道表面存在铁锈、氧化皮等杂质。•3.电流太小、运弧不当。•防止措施主要有：•1.正确选择焊接参数，让熔渣能够浮出熔池。•2.正确、有规则地运弧，搅拌熔池，使铁水与熔渣分离。•3.及时清除各层焊渣及飞溅。夹渣50D叉夹•产生原因一般有：•1.电流太大•2.弧长太长•3.焊接速度过快•4.焊枪位置不当•防止措施主要有：•1.根据焊接工艺选择正确的焊接电流。•2.控制焊丝伸出长度不超过20mm。•3.角接焊时，焊枪和两工件的夹角为45º（当两工件不等厚时，焊丝对准的位置应偏向厚板，夹角为55º~80º）；沿焊接方向，焊枪与垂直方向保持在10º~25º（前倾或后倾），焊丝对着两工件的夹角处或离夹角处1~2mm，匀速施焊。咬边咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽,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。产生原因主要有：1.焊接工艺参数选择不当，即焊接电流与电压不匹配2.焊枪倾角过大防止措施主要有：1.正确地选用焊接工艺参数；焊接电压经验公式：(0.05*I+14±2)V(I≤300A)2.焊丝伸出长度不超过25mm，以刚好可以看清熔池为宜；3.焊枪的倾角保持在10º~25º（前倾角大于25º时，将增加熔宽、减小熔深，并增加飞溅。）飞溅熔化的金属飞向熔池之外，粘结在母材或焊道表面上形成的单个的或成簇的金属颗粒。产生原因主要有：1.焊接规范太大（即电流和电压太大）。2.焊接速度太慢。3.装配间隙太大（背面焊瘤）。防止措施主要有：1.正确选用焊接工艺参数，提高操作技能的熟练程度。2.严格控制装配间隙焊瘤焊瘤指焊接过程中金属流溢到加热不足的母材或焊缝上，未能和母材或前道焊缝熔合在一起而堆积的金属缺陷。•产生原因主要有：•1.焊接电流过大•2.焊接速度太慢•3.装配间隙太大•防止措施主要有：•1.选择合适的焊接电流和焊接速度。•2.严格控制装配间隙装配间隙允许值角接：h≤0.5mm+0.1a(max2mm)（注：h为装配间隙a为焊喉）对接：根据钝边大小决定。烧穿焊穿是指焊接过程熔敷金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。未熔合未熔合指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起形成的缺陷。它可以分为侧壁未熔合、层间未熔合和焊缝根部未熔合。焊缝表面未熔合的另外一种形式就是焊瘤。危害：未熔合是一种面积缺陷，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。•产生原因主要有：•1.焊接线能量太低；•2.电弧指向偏斜（摆弧不恰当）；•3.坡口侧壁有锈垢及污物；•4.层间清渣不彻底等。•防止措施主要有：•1.正确选用线能量（按焊接工艺规范要求选择)；•2.调整焊枪角度：一般焊枪与角接的两工件成45º，当两工件不等厚时，焊丝指向稍微偏向板厚的一边。对接打底时，焊丝需对准焊缝根部。•3.认真操作，加强坡口两侧和层间清理等。50D叉夹未熔合•产生原因主要有：•1.焊接电流太小，熔深浅；•2.间隙尺寸不合理；•3.钝边太大；•防止措施主要有：•1.根据钝边大小，选择合适的焊接电流；•2.设计合理的钝边尺寸；未焊透未焊透指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。危害：减少了焊缝的有效面积，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的多。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。35D臂基切片未焊透•产生原因主要有：•1.焊枪摆动不均匀；•2.焊接速度不均匀；•3.电弧燃烧不稳定（电流.电压匹配不好，焊缝位置表面未清理或清理不干净，焊接时手晃动或操作技能不熟练.）；•防止措施主要有：•正确选择焊接工艺参数，提高焊接操作技术水平。成型不良•产生原因主要有：•1.包角方式方法不恰当。•2.焊接时手晃动或操作技能不熟练。•防止措施主要有：•1.提高焊接操作技能。•2.焊接接头尽量避开拐角处，减少应力集中。包角不良•产生原因主要有：•焊丝和焊件的相对位置不当导致焊缝金属偏向一边。•防止措施主要有：•焊枪与水平板的夹角α保持在45º左右，并将焊丝对准焊缝进行施焊。•标准要求：两焊脚之差≤1.5+0.15Z(焊脚)焊脚不对称角焊缝与母材的焊脚之差超过一定的限度造成的缺陷（如下图）。会影响实际的焊缝厚度，进而影响到连接强度。•产生原因主要有：•焊接速度太快或太慢。•焊接参数太大或太小•防止措施主要有：•标准要求焊脚尺寸：•焊脚10mm，不允许焊脚不足•焊脚≥10mm，允许焊脚比标称尺寸小2mm，但不允许超过整条焊缝的10%。•焊脚最大值允许比标称尺寸大的尺寸：1+0.15Z(焊脚)焊脚不足（或过大）•产生原因主要有：•1.焊接电流电压太大•2.焊接速度太快。•防止措施主要有：•正确使用焊接参数，选择合适的焊接速度，注意观察熔池，使填充金属填满焊缝。•标准要求：h≤0.05t(板厚),最大不超过0.5mm未填满（凹陷）焊缝凹陷是指有效焊缝高度低于母材•产生原因主要有：•1.焊接参数不正确：电流太大，电压太小•2.焊接速度太慢。•防止措施主要有：•正确选用焊接参数，选择合适的焊接速度。•标准要求：•h≤1+0.1b(焊缝宽度)，最大不超过3mm余高过大定义：焊缝余高是指焊缝表面两焊趾连线上的那部分金属高度。余高较大，焊缝表面凸起，过渡不圆滑，易造成应力集中，对焊接结构承载动载不利，因此要限制余高尺寸。•产生原因主要有：•1.焊接速度太快太快或太慢。•2.电弧燃烧不稳定（电流.电压匹配不好，焊接时手晃动或操作技能不熟练.）•防止措施主要有：•焊接速度均匀稳定，适当摆弧。•标准要求：对接焊缝α≥150°角焊缝α≥110°焊趾角度不对焊趾位于焊缝表面与母材交界处，焊趾角度不对会造成应力集中。•危害：裂纹是所有焊接缺陷里危害最严重的一种，它的存在是导致焊接结构失效的最直接因素，特别是在高危行业（如压力容器），它的存在可能导致一场灾难的事故发生。这是因为裂纹最大的一个特征就是具有扩展性，在一定工作条件下会不断的“生长”，直至断裂。•裂纹的种类：按裂纹形成条件，主要分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂。•热裂纹多产生于接近固相线的高温下，有沿晶界（见界面）分布的特征；但有时也能在低于固相线的温度下，沿“多边形化边界”形成。•存在部位：焊缝为主，热影响区•按其形成过程的特点，又可分为结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹。裂纹•结晶裂纹在结晶后期，由于低熔共晶形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联结，在接应力作用下发生开裂。裂纹走向：沿奥氏体晶界产生位置：焊缝上，少量在热影响区•高温液化裂纹在焊接热循环峰值温度的作用下，在热影响区和多层焊的层间发生重熔，在应力作用下产生的裂纹。裂纹走向：沿晶界开裂产生位置：热影响区、多层焊的层间•多边化裂纹已凝固的结晶前沿，在高温和应力的作用下，晶格缺陷发生移动和聚集，形成二次边界，它在高温处低于塑性状态，在应力作用下产生的裂纹裂纹走向：沿奥氏体晶界产生位置：焊缝上，少量在热影响区•冷裂纹:指在焊完冷却至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。冷裂纹又可分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆性裂纹•延迟裂纹：在淬硬组织、氢和拘束应力共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹。•淬硬脆化裂纹：主要是淬硬组织，在焊接应力作用下产生的裂纹。多产生于马氏体不锈钢、工具钢的焊接。•低塑性脆性裂纹：在较低温度下，由于被焊接材料的收缩应变超过了材料本身的塑性储备而产生的裂纹。多产生于铸铁的焊接•再热裂纹:焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹称为再热裂纹。再热裂纹通常发生在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，延向细晶区停止。•层状撕裂：层状撕裂焊接时，在焊接构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。主要是由于钢板的内部存在有分层的夹杂物（沿轧制方向），在焊接时产生的垂直于轧制方向的应力，致使在热影响区或稍远的地方，产生“台阶”式层状开裂。敏感温度区间：400'C以下。位置：热影响区附近。•防止措施主要有：•1.热裂纹：焊丝、母材的杂质元素（S、P含量等）我们没办法控制，我们能做到的就是选择正确的焊接工艺参数及正确的收弧方式。a、在收弧时应在弧坑处稍停留片刻(大约1-2秒钟），然后缓慢地抬起焊枪，在熔池凝固前必须继续送气。b、多做几次收弧动作（2-3次）。•2.冷裂纹：a、焊接前要完全清除水份、油污、铁锈等杂质。b、一定要保证高碳钢板及厚板的预热温度。例如臂基属于铸钢（碳含量在0.35~0.45%之间），一定要保证预热。预热的主要作用：1、减缓焊后冷却速度，有利于焊缝金属中氢的逸出，避免产生氢致延迟裂纹2、预热可降低焊接应力，减少焊接区域的温度差（也称温度梯度）。3、预热可以改善焊缝组织，提高综合性能。对于厚板，母材是H元素的重要来源大量水份裂纹140G臂基打底焊收弧处出现的裂纹•产生原因主要有：•1.焊接参数不正确•2.焊接速度太快。•3.持枪角度不正确•防止措施主要有：•采用恰当的焊接参数，选择合适的焊接速度，注意观察熔池，避免产生不良缺陷。点焊缺陷•点焊缺陷主要包括：裂纹、缩孔、未熔合、焊偏、局部烧穿、气孔、咬边