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常见的焊接缺陷及危害


常见的焊接缺陷
(1)未焊透:母体金属接头处中间(X 坡口)或根部(V、U 坡口)的钝边未完全熔合在一起而留下的局 部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度,在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点,在焊接件承受 载荷时容易导致开裂。 (2)未熔合:固体金属与填充金属之间(焊道与母材之间),或者填充金属之间(多道焊时的焊道之间 或焊层之间)局部未完全熔化结合,或者在点焊(电阻焊)时母材与母材之间未完全熔合在一起,有时也 常伴有夹渣存在。 (3)气孔:在熔化焊接过程中,焊缝金属内的气体

或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙, 视其形态可分为单个气孔、链状气孔、密集气孔(包括蜂窝状气孔)等,特别是在电弧焊中,由于冶金过 程进行时间很短,熔池金属很快凝固,冶金过程中产生的气体、液态金属吸收的气体,或者焊条的焊剂受 潮而在高温下分解产生气体,甚至是焊接环境中的湿度太大也会在高温下分解出气体等等,这些气体来不 及析出时就会形成气孔缺陷。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大,但是它破坏了焊缝金 属的致密性,减少了焊缝金属的有效截面积,从而导致焊缝的强度降低。

某钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,未焊透

某钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,密集气孔 (4)夹渣与夹杂物:熔化焊接时的冶金反应产物,例如非金属杂质(氧化物、硫化物等)以及熔渣,由 于焊接时未能逸出,或者多道焊接时清渣不干净,以至残留在焊缝金属内,称为夹渣或夹杂物。视其形态

可分为点状和条状,其外形通常是不规则的,其位置可能在焊缝与母材交界处,也可能存在于焊缝内。另 外,在采用钨极氩弧焊打底+手工电弧焊或者钨极氩弧焊时,钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹 杂物(俗称夹钨)。

W18Cr4V(高速工具钢)-45 钢棒 对接电阻焊缝中的夹渣断口照片

钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,局部夹渣

钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,两侧线状夹渣

钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,钨极氩弧焊打底+手工电弧焊,夹钨 (5)裂纹:焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。 焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化,有较大的冷收缩应力存在,而且显微组 织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力,更加上母材非焊接部位处于冷固态状况,与焊接部位存 在很大的温差,从而产生热应力等等,这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限,材料将发生塑性

变形,超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度,并且焊缝裂纹的尖端也 成为承载后的应力集中点,成为结构断裂的起源。 裂纹可能发生在焊缝金属内部或外部,或者在焊缝附近的母材热影响区内,或者位于母材与焊缝交界处等 等。根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同,可以把裂纹分为以下几类: a.热裂纹(又称结晶裂纹):产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中,主要发生在晶界上,金相学中称为沿 晶裂纹,其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处,呈纵向或横向辐射状,严重时能贯 穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条(填充金属)或母材中的硫 含量过高有关。 b.冷裂纹:焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹,或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹(这 种冷裂纹称为延迟裂纹,特别是诸如 14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB 等合金钢种容易产生此类延迟裂 纹,也称之为延迟裂纹敏感性钢)。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中,其取向多与熔 合线平行,但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹(裂纹穿过晶界进入晶粒), 其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂,或者焊缝中 的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用 导致开裂(称为氢脆裂纹),以及焊条(填充金属)或母材中的磷含量过高等因素有关。 c.再热裂纹:焊接完成后,如果在一定温度范围内对焊件再次加热(例如为消除焊接应力而采取的热处理 或者其他加热过程,以及返修补焊等)时有可能产生的裂纹,多发生在焊结过热区,属于沿晶裂纹,其成 因与显微组织变化产生的应变有关。

对接焊缝上的纵向表面裂纹与外咬边的荧光磁粉检测显示照片(照片来源:日本 EISHIN KAGAKU CO.,LTD)

合金钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,气体保护焊-钨极氩弧焊,横裂纹

厚度 14mm 低合金钢板对接焊缝 X 射线照相底片,X 型坡口,自动焊,纵向裂缝(照片来源:《焊缝射线照 相典型缺陷图谱》崔秀一 张泽丰 李伟 编著) (6)偏析:在焊接时因金属熔化区域小、冷却快,容易造成焊缝金属化学成分分布不均匀,从而形成偏 析缺陷,多为条状或线状并沿焊缝轴向分布。 (7)咬边与烧穿:这类缺陷属于焊缝的外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成的穿透(穿孔)即为烧穿。 在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷,即是咬边。 根据咬边处于焊缝的上下面,可分为外咬边(在坡口开口大的一面)和内咬边(在坡口底部一面)。咬边 也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。 其他的焊缝外部缺陷还有: 焊瘤:焊缝根部的局部突出,这是焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊瘤下常会有未焊透缺陷存在, 这是必须注意的。

内凹或下陷:焊缝根部向上收缩低于母材下表面时称为内凹,焊缝盖面低于母材上表面时称为下陷。 溢流:焊缝的金属熔池过大,或者熔池位置不正确,使得熔化的金属外溢,外溢的金属又与母材熔合。 弧坑:电弧焊时在焊缝的末端(熄弧处)或焊条接续处(起弧处)低于焊道基体表面的凹坑,在这种凹坑 中很容易产生气孔和微裂纹。 焊偏:在焊缝横截面上显示为焊道偏斜或扭曲。 加强高(也称为焊冠、盖面)过高:焊道盖面层高出母材表面很多,一般焊接工艺对于加强高的高度是有 规定的,高出规定值后,加强高与母材的结合转角很容易成为应力集中处,对结构承载不利。 以上的外部缺陷多容易使焊件承载后产生应力集中点,或者减小了焊缝的有效截面积而使得焊缝强度降 低,因此在焊接工艺上一般都有明确的规定,并且常常采用目视检查即可发现这些外部缺陷。 钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,外部咬边

钢板对接焊缝 X 射线照相底片 V 型坡口,手工电弧焊,内部咬边

注:本节中引用的钢板对接焊缝 X 射线照相底片除注明外来源于《射线透照焊缝典型照片分析》(韩继增 韩一 编著)

一般常见的焊接缺陷可分为四类: (1)焊缝尺寸不符合要求:如焊缝超高、超宽、过窄、高低差过大、焊缝过渡到母材不圆滑等。 (2)焊接表面缺陷:如咬边、焊瘤、内凹、满溢、未焊透、表面气孔、表面裂纹等。 (3)焊缝内部缺陷:如气孔、夹渣、裂纹、未熔合、夹钨、双面焊的未焊透等。 (4)焊接接头性能不符合要求:因过热、过烧等原因导致焊接接头的机械性能、抗腐蚀性能降低等。 焊接缺陷对焊接构件的危害,主要有以下几方面: (1)引起应力集中。焊接接头中应力的分布是十分复杂的。凡是结构截面有突然变化的部位,应力 的分布就特别不均匀,在某些点的应力值可能比平均应力值大许多倍,这种现象称为应力集中。造成应力 集中的原因很多,而焊缝中存在工艺缺陷是其中一个很重要的因素。焊缝内存在的裂纹、未焊透及其他带 尖缺口的缺陷,使焊缝截面不连续,产生突变部位,在外力作用下将产生很大的应力集中。当应力超过缺 陷前端部位金属材料的断裂强度时,材料就会开裂破坏。 (2)缩短使用寿命。对于承受低周疲劳载荷的构件,如果焊缝中的缺陷尺寸超过一定界限,循环一 定周次后,缺陷会不断扩展,长大,直至引起构件发生断裂。 (3)造成脆裂,危及安全。脆性断裂是一种低应力断裂,是结构件在没有塑性变形情况下,产生的 快速突发性断裂,其危害性很大。焊接质量对产品的脆断有很大的影响。

焊接时常发生的缺陷及防止方法

一、气孔 焊缝金属产生的气孔可分为:内部气孔,表面气孔,接头气孔。 1.内部气孔:有两种形状。一种是球状气孔多半是产生在焊缝的中部。产生的原因: (1)焊接电流过大; (2)电弧过长; (3)运棒速度太快; (4)熔接部位不洁净; (5)焊条受潮等。 上述造成气孔原因如进行适当调整和注意焊接工艺及操作方法,就可以得到解决。 2.面气孔:产生表面气孔的原因和解决方法: (1)母材含 C、S、Si 量高容易出现气孔。其解决办法或是更换母材,或是采用低氢渣 系的焊条。 (2)焊接部位不洁净也容易产生气孔。因此焊接部位要求在焊接前清除油污,铁锈等脏 物。使用低氢焊条焊接时要求更为严格。 (3)焊接电流过大。使焊条后半部药皮变红,也容易产生气孔。因此要求采取适宜的焊 接规范。焊接电流最大限度以焊条尾部不红为宜。 (4)低氢焊条容易吸潮,因此在使用前均需在 350℃的温度下烘烤 1 小时左右。否则也容 易出现气孔。 3.波接头气孔:使用低氢焊条往往容易在焊缝接头处出现表面和内部气孔,其解决办法:焊 波接头时,应在焊缝的前进方向距弧坑 9~10mm 处开始引弧,电弧燃烧后,先作反向运棒 返向弧坑位置,作充分熔化再前进,或是在焊缝处引弧就可以避免这种类型的气孔产生。 二、裂缝 1.刚性裂缝:往往在焊接当中发现焊缝通身的纵裂缝,主要是在焊接时产生的应力造成的。 在下列情况下焊接应力很大: (1)被焊结构刚性大; (2)焊接电流大,焊接速度快; (3)焊缝金属的冷却速度太快。 因而在上述的情况下很容易产生纵向的长裂缝。解决办法:采用合理的焊接次序或者在可能 的情况下工件预热,减低结构的刚性。特厚板和刚性很大的结构应采用低氢焊条使用合适的 电流和焊速。 2.硫元素造成的裂缝:被焊母材的碳和硫高或偏析大时容易产生裂缝。解决办法:将焊件预

热,或用低氢焊条。 3.隙裂缝:毛隙裂缝是在焊敷金属内部发生,不发展到外部的毛状微细裂缝。考虑是焊敷金 属受急速冷却而脆化,局部发生应力及氢气的影响。对此的防止方法是:使其焊件的冷却速 度缓慢些,可能的条件下焊件进行预热,或者使用低氢焊条可得到满意的解决。 三、电弧产生偏吹 使用低氢焊条在直流电焊机上焊接时往往发生偏吹现象。可以用下面方法解决。 1.线放在电弧偏吹的方向。 2.线分成两个以上。 3.电弧偏吹的方向进行焊接。 4.取短弧操作

焊接常见缺陷的预防措施
2006-12-09 10:43:48 作者:jql 来源: 浏览次数:200 网友评论 0 条 文字大小:【大】【中】【小】 评分等级:0

摘要:焊接是大型安装工程建设中的一项关键工作,其质量的好坏、效率的高低直接影响工程的安全运行和制造工期。结合工程建造期间的施工管理 经验,在人员、设备材料、标准文件和环境等方面加强焊接管理,有针对性地采取严格措施,可确保焊接质量优良,确保优质焊接工程的实现。 关键词:常规缺陷:影响要素;控制措施 中国分类号:TG441.7 文献标识码:B 文章编号:1001-2303(2006)08-0055-02 1 概述 根据大型安装工程建设的施工经验,焊接是安装建造期间的一项关键工作,其进度直接影响到计划的工期,其质量的好坏直接影响到工程的安全运行 和使用寿命,其效率的高低直接影响工程的建造周期和建造成本。如何保证焊接质量和提高焊接效率、减少返修率、降低施焊成本,是工程的建设领 域施工控制的关键措施。在未来各项工程的建设中,如何提高焊接质量,避免常规缺陷的产生;如何制定预防措施,对焊接技术工作者是一项必须面 对的课题。 安装工程的焊接应在焊接质量和工期上都满足要求,但是安装工程往往受施工场地和空间条件限制,通常以传统工艺为主,如所氩弧焊(TIG)或氩电联合焊接(TIG+SMAW)时,由于受人员、设备、材料、标准文件、环境等多方面的因素影响,会导致如:气孔、未熔合、夹渣、未焊透、错边、 咬边、夹钨等焊接缺陷的产生。为了避免焊接觉缺陷的产生,满足对质量的更高要求,在此结合工程建造期间的施工管理经验,拟在人员、设备、材 料、标准文件和环境等多方面加强焊接管理,有针对性采取严格控制措施,可以在工艺管道预制、仪表测量管、压力容器、大型储罐、支吊架、钢结 构焊接等方面进行质量控制与预防,不但可以保证焊接质量,而且可以避免焊接通病的出现,达到进一步提高焊接效率,加快施工进度的要求;还可

以减少返修数量,降低焊接成本,获得良好的焊接质量,改善现场的施工条件,更好 地使用焊接资源,具有一定的参考价值。 2 焊接常见缺陷 (1) 常见的类型:气孔、夹渣、未熔合、未焊透、错边、咬边、夹钨。 (2) 生产的影响因素:人员____关键要素;母材和焊材_____决定要素;焊接设备状况____重要要素;标准/规范的执行状况____施工管理要素; 环境管理状况____施工管理要求。 (3) 质量控制的流程如图 1 所示。

3 各种缺陷的预防措施 3.1 气孔的控制 (1) 按国家标准要求,加强施工环境控制,现场建立合理的施工清洁区。 (2) 按焊接施工方案要求进行坡口清理,严格控制坡口两侧的清洁度。 (3) 加强焊工基本技能的培训,控制焊接电弧的合适长度。 (4) 严禁管内有穿堂风,采取端部封堵等措施。 (5) 加强现场通风条件,控制空气潮湿度小于等于 90%。 (6) 采用低氢型焊条。 (7) 控制氩气纯度大于等于 99.99%。 (8) 选择设备性能稳定的电焊机且标定合格。 (9) 按工艺评定要求,控制氩气流量,避免出现紊流。 3.2 夹渣的控制 (1) 加强焊工基本技能的培训,控制铁水与熔渣分离。

(2) 按焊接工艺数据单要求,控制焊接电流。 (3) 加强焊接过程的层道清理。 (4) 使用合适规格的焊条。 (5) 焊接接地线应该在工件中合理接地,控制电弧偏吹。 3.3 未熔合的控制 (1) 加强焊工基本技能的培训,消除根部未熔合缺陷产生。 (2) 注意层间修整,避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。 (3) 严格按 WPS 要求,采用合理的焊接电流。 (4) 正确处理钨丝的打磨角度和焊接停留时间。 3.4 未焊透的控制 (1) 加强坡口质量检查,控制合理的钝边量。 (2) 加强装配质量检查,严把装配质量关,控制合理的错边量。 (3) 加强标准培训及伪缺陷在结构的模拟检验,避免内部缺陷的错判。 (4) 加强焊工基本技能的培训。 (5) 按焊接工艺数据单要求采用合理的焊接电流。 (6) 使用合适规格的焊材。 (7) 正确处理钨丝的打磨角度。 3.5 错边的控制 (1) 加强原材料的验收质量,控制两部件的壁厚差达到标准要求。 (2) 加强质量检验人员在现场对装配质量的检查,严把装配质量关,控制合理的错边量。 (3) 加强焊工自检工作,按要求进行点焊,达不到要求授权拒焊,确保装配质量。 (4) 加强图纸的审查,避免设计在设备、阀门与管道尺寸接口存在问题。 3.6 咬边的控制 (1) 加强焊接标准和评定缺陷标准的学习,正确判断咬边的深度和长度。 (2) 加强焊工基本技能培训。 (3) 严格按焊接工艺数据单要求,正确选择焊接电流。 (4) 加强焊工的自检工作,正确处理咬边缺陷。 3.7 夹钨的控制 (1) 加强焊工基本技能的培训。 (2) 正确处理钨丝的打磨角度。 (3) 选择质量好的钨棒做电极。

4 结论 通过采用以上控制措施,焊接工程可以实现从施工管理、技术管理、质量管理的全方位控制,确保焊接质量优良,使进度、质量、成本相统一,确保 优质焊接工程的实现。


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