主要焊接缺陷的成因及預(yù)防措施課件-寧德核電核島安裝工程

1、技術(shù)部焊接技術(shù)管理室技術(shù)部焊接技術(shù)管理室編者：馮存福編者：馮存福2010.08.16l未熔合、未焊透l氣孔l夾渣l裂紋l根部凹陷l其他目檢未發(fā)現(xiàn)的缺陷等l從整個(gè)工程的角度來(lái)說(shuō)，在焊接過(guò)程中，由于一些原因，焊接接頭區(qū)域產(chǎn)生各種缺陷是不可避免的，但我們應(yīng)該想方設(shè)法將缺陷控制到最低限度。l焊接缺陷對(duì)核承壓管道安全的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。l一是由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面積，削弱了靜力拉仲?gòu)?qiáng)度。l二是由于缺陷形成缺口，缺口尖端會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中和脆化現(xiàn)象，容易產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展。l三是缺陷可能穿透筒壁，發(fā)生泄漏，影響致密性。l1. 1. 裂裂 紋紋l裂紋是指材料局部斷裂形成的缺陷。裂紋是指材料局部斷

2、裂形成的缺陷。l焊接接頭裂紋分布示意圖焊接接頭裂紋分布示意圖 1. 1. 焊縫根部裂紋焊縫根部裂紋 ( (熱應(yīng)力裂紋熱應(yīng)力裂紋) ) 2. 2. 焊縫中的縱向裂紋焊縫中的縱向裂紋 ( (結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋) ) 3. 3. 焊道下裂紋焊道下裂紋 ( (液化裂紋，再熱裂液化裂紋，再熱裂 紋、高溫低塑性裂紋紋、高溫低塑性裂紋) ) 45. 45.熔合線與焊縫的橫向裂紋熔合線與焊縫的橫向裂紋 ( (延遲裂紋延遲裂紋) )l焊接接頭裂紋分布示意圖 1近焊區(qū)根部裂紋(延遲裂紋) 2焊趾處縱向裂紋(延遲裂紋) 3焊縫中的模向裂紋(延遲裂紋) 4層狀撕裂l裂紋的危害性l裂紋是焊接缺陷中危害性最大的一種。裂紋是

3、一種面積型缺陷，具有三維尺寸的缺陷稱為體積型缺陷，具有二維尺寸（第三維尺寸極小）的缺陷稱為面積型缺陷，它的出現(xiàn)將顯著減少承載截面積，更嚴(yán)重的是裂紋端部形成尖銳缺口，應(yīng)力高度集中，很容易擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。l實(shí)踐得知：l焊接結(jié)構(gòu)的破壞大部分是由于裂紋造成。l裂紋缺陷的預(yù)防和避免裂紋缺陷的預(yù)防和避免l避免熱裂紋的措施：由于熱裂紋產(chǎn)生相關(guān)避免熱裂紋的措施：由于熱裂紋產(chǎn)生相關(guān)因素較復(fù)雜，通常采用雜質(zhì)元素含量低的因素較復(fù)雜，通常采用雜質(zhì)元素含量低的焊材，使用合理的焊接工藝。焊材，使用合理的焊接工藝。l避免冷裂紋的措施：避免冷裂紋的措施：l使用合理的焊接順序，減小焊接應(yīng)力的產(chǎn)使用合理的焊接順序，減小焊接應(yīng)力的產(chǎn)

4、生；生；l通過(guò)熱處理細(xì)化淬硬組織并降低焊接內(nèi)應(yīng)通過(guò)熱處理細(xì)化淬硬組織并降低焊接內(nèi)應(yīng)力，這樣可有效避免冷裂紋的產(chǎn)生力，這樣可有效避免冷裂紋的產(chǎn)生 。l2. 未 熔 合l是指熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分。l點(diǎn)焊時(shí)母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分。 1.側(cè)面 2.層間 3.單V坡口根部 4.X坡口根部 未熔合 未熔合 未熔合 未熔合 l產(chǎn)生未熔合缺陷的主要原因l焊接電流過(guò)??；焊接速度過(guò)快；焊條角度不對(duì)；產(chǎn)生了弧偏吹現(xiàn)象；焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時(shí)已被鐵水復(fù)蓋；母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。l未熔合的危害性l未熔合（實(shí)質(zhì)是一種虛焊）也是

5、一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載截面積的減小都非常明顯，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。l3. 未 焊 透l未焊透是指母材金屬之間沒(méi)有熔合在一起。此缺陷常發(fā)生在焊縫根部。 l未焊透可分為雙面焊未焊透和單面焊未焊透兩種 1. 單V坡口未焊透 2X坡口未焊透 3無(wú)坡口未焊透l產(chǎn)生未焊透缺陷的主要原因l焊接電流過(guò)小，焊接速度過(guò)快；坡口角度太??；根部鈍邊太厚；間隙太小；焊條角度不當(dāng)；電弧太長(zhǎng)等。l未焊透的危害性l未焊透也是一種比較危險(xiǎn)的缺陷，其危害性取決于缺陷的形狀、深度和長(zhǎng)度。它除降低焊縫的強(qiáng)度外，也容易在未焊透區(qū)域延伸成裂紋，導(dǎo)致材料斷裂，連續(xù)未焊尤為嚴(yán)重。l 4夾 渣l夾渣是

6、指焊縫金屬中殘留有外來(lái)固體物質(zhì)所形成的缺 陷，以及焊后殘留在焊縫中的金屬顆粒。l夾渣是焊接過(guò)程中比較容易產(chǎn)生的缺陷，通常尤以殘 留在焊縫金屬中的熔劑形成的夾渣最為常見(jiàn)。 l熔劑夾渣：是指焊條藥皮或焊劑不溶物而產(chǎn)生的夾渣 物。l金屬夾渣：是指焊縫金屬中殘留的金屬顆粒。如：鎢金屬。l夾渣在焊縫中的形狀有：?jiǎn)蝹€(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣、條狀?yuàn)A渣、鏈狀?yuàn)A渣和密集夾渣等 。 l按形態(tài)：夾渣可分為點(diǎn)狀?yuàn)A渣、塊狀?yuàn)A渣、條狀?yuàn)A渣等。 單個(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣 條狀?yuàn)A渣l產(chǎn)生非金屬夾渣的主要原因l焊接電流太小，焊接速度太快：熔池金屬凝固過(guò)快；運(yùn)條不正確；鐵水與熔渣分離不好；層間清渣不徹底等。l產(chǎn)生金屬夾渣的主要原因l焊接電流過(guò)大或鎢極直徑

7、太小，氬氣保護(hù)不良引起鎢極燒損，鎢極觸及熔池或焊絲而剝落。l夾渣的危害性l夾渣是一種體積型缺陷，容易被射線照相檢出。夾渣會(huì)減少焊縫受力截面。夾渣的棱角容易引起應(yīng)力集中，成為交變載荷下的疲勞源。l防止夾渣產(chǎn)生的措施：l需把被焊金屬坡口表面、焊縫層間、焊絲本身徹底清理干凈，防止外來(lái)夾渣混入。l正確運(yùn)條，有規(guī)律擺動(dòng)焊條，攪動(dòng)熔池中液體金屬促使熔渣與鐵水分離。l做好層間清理工作。層間清理時(shí)避免出現(xiàn)尖而深的溝槽，打磨應(yīng)圓滑過(guò)渡。l選擇適中的焊接電流，防止焊縫金屬冷卻過(guò)快；減慢焊接速度，增加焊接電流。l以上措施能改善熔渣浮出條件，有利于防止夾渣的產(chǎn)生。l 5. 氣 孔l氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)

8、未能逸出，而殘留下來(lái)所形成的空穴。 l氣孔產(chǎn)生部位和形狀l氣孔分內(nèi)氣孔和外氣孔兩種：小的很小，在顯微鏡下才能看到，大的可達(dá)6mm以上。氣孔是由于氣體熔解于液態(tài)金屬內(nèi)，在冷卻中金屬熔解度降低，部分氣體企圖進(jìn)入大氣，但遇到金屬結(jié)晶的阻力，使它不能順利的逸出而殘留于金屬內(nèi)，形成了內(nèi)氣孔，或逸在表面形成外氣孔。 l氣孔在焊縫中的分布；l有的是單個(gè)氣孔，有的是成群狀或鏈狀氣孔等等。l如焊縫中的單個(gè)球形氣孔。l大量氣孔在焊縫金屬中比較均勻地分布。l焊縫中局部密集氣孔。 單個(gè)球狀氣孔 均布?xì)饪?密集氣孔l產(chǎn)生氣孔的主要原因l基本金屬或填充材料表面有銹、油等未清干凈。l焊條及熔劑沒(méi)有充分烘干。l電弧能量過(guò)小或

9、焊速度過(guò)快。l焊縫金屬脫氧不足。l氣孔的危害l焊縫中由于氣孔的殘留，必然減少焊縫金屬的有效截面，從而使焊接接頭的強(qiáng)度降低。特別是密集氣孔會(huì)使焊縫不致密，降低接頭塑性和引起構(gòu)件的焊縫處泄漏。l氣孔與裂紋和未焊透比較，它的危害性要差一些，所以標(biāo)準(zhǔn)中允許限量存在。但是，要力求焊縫無(wú)氣孔或盡量減少氣孔數(shù)量。l6外觀、形狀缺陷l表面缺陷，屬于外觀檢查的范圍。l焊縫經(jīng)表面檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行射線照相。但是，有時(shí)一些未經(jīng)外觀檢驗(yàn)或外觀檢驗(yàn)不合格的焊縫也進(jìn)行了射線照相；有些構(gòu)件的某些焊縫難以進(jìn)行外觀檢查的，如帶墊板管件、液化石油氣鋼瓶環(huán)焊縫、無(wú)人孔的小容器合縫、鍋爐聯(lián)箱最后組裝的環(huán)焊縫等等這些焊縫的內(nèi)凹和內(nèi)咬邊

10、，都需要無(wú)損探傷才能綜合評(píng)定。l形狀缺陷是指焊縫金屬表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬邊、燒穿，根部?jī)?nèi)凹，收縮溝、弧坑、焊瘤，未焊滿，搭接不良等。l常見(jiàn)的表面缺陷有內(nèi)咬邊，內(nèi)凹，焊瘤，下塌等。l （1）、咬邊l咬邊是指由于焊接 參數(shù)選擇不當(dāng)，或 操作工藝不正確， 沿焊趾的母材部位 產(chǎn)生的溝槽或凹陷。l咬邊分為內(nèi)咬邊， 外咬邊或者焊縫兩 側(cè)同時(shí)咬邊。 l（2）焊瘤l 焊瘤是指焊接過(guò)程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤。l焊瘤是由于焊接規(guī)范不正確，焊接電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)，焊條擺動(dòng)不適當(dāng)，以及焊接速度太慢等因素，使熔池溫度太高，熔敷金屬受重力作用形成的。特別是在立焊和仰焊中

11、更易于產(chǎn)生。l焊瘤使焊縫的實(shí)際尺寸發(fā)生了偏差，并在焊接接頭處形成應(yīng)力集中。l對(duì)管道焊接來(lái)說(shuō)，焊瘤減小內(nèi)徑尺寸，有可能造成堵塞現(xiàn)象。l根部焊瘤稍偏于焊縫中心，在底片上呈邊界較明晰黑度低于母材的圓形、橢圓形或塊狀影像。 l（3）內(nèi)凹（塌腰）l內(nèi)凹是指在焊縫表面或焊縫背面形成的低于母材表面的局部低洼部分。l這是焊縫中常見(jiàn)缺陷。這種缺陷不像根部未焊透那樣平直，其斷面由表及里成弧形。因?yàn)樗鼫p少焊縫的截面，所以降低了焊縫的強(qiáng)度。l在底片上內(nèi)凹位于焊縫的中心。l 許多凹坑是由于熄弧時(shí)焊條在熔池未作短時(shí)間停留所造成的，這種凹坑稱為斷頭。l避免內(nèi)凹（塌腰）的方法：l1.正確選擇焊接規(guī)范和具有熟練的操作技術(shù)。l2

12、.可采取一些必要的措施來(lái)減少缺陷的產(chǎn)生：如l 仰焊和立焊時(shí)，要運(yùn)用焊條端部頂托鐵水防止墜落；l 在仰、立、平焊位置，焊條沿焊縫中心線應(yīng)保持對(duì)稱和均勻擺動(dòng)，坡口兩側(cè)停弧時(shí)間稍長(zhǎng)一些；l所使用的運(yùn)條速度應(yīng)按平焊、橫焊、立焊和仰焊的順序遞增，即平焊時(shí)運(yùn)條速度最慢，仰焊時(shí)運(yùn)條速度最快。l（4）未焊滿l 未焊滿(亦稱未填滿)是指由于填充金屬不足，在焊縫表面形成的連續(xù)或斷續(xù)的溝槽。l未焊滿一般由于在施焊時(shí)焊接規(guī)范不正確，焊接操作不當(dāng)引起的。選用的焊接電流過(guò)小，焊工運(yùn)條不當(dāng)?shù)榷伎赡墚a(chǎn)生未焊滿。l坡口角度過(guò)大，施工組裝間隙過(guò)大也可能產(chǎn)生未焊滿。l (5)其它表面缺陷l除上述表面缺陷以外，還有幾種較為常見(jiàn)的焊縫表面缺陷，例舉如下：l 1)表面氣孔：在焊縫表面裂開(kāi)的小氣孔。l 2)弧坑縮孔：在后續(xù)焊縫之前或在后續(xù)焊縫進(jìn)行中沒(méi)有消除的焊縫端面的凹陷，見(jiàn)圖。l 3)成型不良：對(duì)接焊縫表面上焊縫金屬過(guò)量，使母材金屬表面與