常見(jiàn)的焊接缺陷及其處理方法

1、前言1. 起重機(jī)事故教訓(xùn)。2. 焊接接頭的重要性。 焊接接頭缺陷的定義及分類(lèi)。 焊接缺陷的定義。 焊接缺陷的分類(lèi)。 2.1 按照缺陷的出現(xiàn)時(shí)間來(lái)分類(lèi)。 2.2 按照缺陷相對(duì)于焊縫的位置來(lái)分類(lèi)。 2.3 根據(jù)GB6417-86金屬熔化焊焊縫缺陷分類(lèi)及說(shuō)明的規(guī)定分類(lèi)。焊接缺陷按缺陷出現(xiàn)的時(shí)間來(lái)分 裂紋、孔穴、夾渣、凹陷、熔接不足或滲透不足等。 通常指焊接熱循環(huán)損傷到焊道或鄰近的熱影響區(qū)，造成焊件性質(zhì)劣于母材。當(dāng)焊件使用時(shí)，破裂起始于這些缺陷存在原位置。 制程缺陷 使用時(shí)發(fā)生的缺陷 焊接缺陷按缺陷出現(xiàn)的位置來(lái)分 焊瘤、咬邊、燒穿、未焊透、夾渣、表面氣孔、焊接裂紋 以及焊縫形狀和尺寸不符合要求 未焊透

2、、夾渣、內(nèi)部氣孔、焊接裂紋等 外部缺陷 內(nèi)部缺陷 第1類(lèi) 裂紋； 第2類(lèi) 孔穴； 第3類(lèi) 固體夾雜； 第4類(lèi) 未熔合和未焊透；第5類(lèi) 形狀缺陷； 第6類(lèi) 上述以外的其它缺陷。分別用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）中缺陷字母代號(hào)做簡(jiǎn)化標(biāo)記。 GB6417-86規(guī)定分類(lèi)3、 焊接缺陷的影響因素及預(yù)防措施 鋼材和焊條質(zhì)量、坡口加工和裝配精度、坡口表面清理狀況及焊接設(shè)備、工藝參數(shù)、工藝規(guī)程、焊接技術(shù)、天氣狀況等等 。機(jī)械化焊接方法同精密焊接設(shè)備結(jié)合使用防止坡口發(fā)生位移、避免焊接區(qū)在集中能量作用產(chǎn)生明顯張應(yīng)力。擴(kuò)大射束能源利用范圍，制訂合理的焊后熱處理規(guī)范，保證各種新型焊條的質(zhì)量，以保證達(dá)到焊縫金屬特定的物理性能

3、，滿足材料的可焊性 。焊接裂紋定義 在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下,焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成新界面產(chǎn)生的裂縫。焊接裂紋的一般原因與母材的化學(xué)成分、結(jié)晶組織、冶煉方法等有關(guān)。如鋼的含碳量越高或合金量越高，鋼材的硬度就越高，通常越容易在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋。焊接時(shí)冷卻速度高容易產(chǎn)生裂紋。所以焊接時(shí)應(yīng)避開(kāi)風(fēng)口和避免被雨水淋濕。在焊接中，高碳鋼或合金鋼時(shí)，要根據(jù)母材的成分或特性，有的要采取加熱保溫措施后方可施焊。焊條內(nèi)含硫、磷、碳高時(shí)焊縫容易產(chǎn)生裂紋。硫磷是有害元素,含硫高焊縫有熱脆性，含磷高焊縫有冷脆性，焊條含硫磷量都必須在0.0035以下。被焊結(jié)構(gòu)剛性大、構(gòu)件的焊接順序不當(dāng)也

4、容易產(chǎn)生裂紋。當(dāng)順序安排不當(dāng)時(shí)會(huì)形成焊接收縮受阻，妨礙焊縫的自由收縮，以致產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力而產(chǎn)生焊縫裂紋。焊接時(shí)周?chē)沫h(huán)境溫度低，或在風(fēng)口散熱條件過(guò)好造成散熱過(guò)快也會(huì)引起裂紋。分類(lèi) 熱裂紋、冷裂紋（氫致裂紋）、焊后熱處理裂紋（再熱裂紋）及延性不足裂紋、層狀撕裂及應(yīng)力腐蝕裂紋等 。熱裂紋產(chǎn)生原因。l焊縫金屬的晶界上存在低熔點(diǎn)共晶體（含硫、磷、銅等雜質(zhì)）。l接頭中存在拉應(yīng)力。 熱裂紋的特征熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū),沿焊縫長(zhǎng)度方向分布。熱裂紋的微觀特征是沿晶界開(kāi)裂，所以又稱(chēng)晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。焊后立即可見(jiàn)。1 1、熱裂紋（又稱(chēng)結(jié)晶裂紋）、熱裂紋（又稱(chēng)結(jié)晶裂紋） 防

5、止措施 選用適宜的焊接材料，嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔點(diǎn)共晶，其熔點(diǎn)為988，很容易產(chǎn)生熱裂紋。 嚴(yán)格控制焊縫截面形狀，避免突高，扁平圓弧過(guò)渡。 縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。 確定合理的焊接工藝參數(shù)，減緩焊縫的冷卻速度，以減小焊接應(yīng)力。如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。2 2、冷裂紋、冷裂紋 冷裂紋的特征 多出現(xiàn)在焊道與母材熔合線附近的熱影響區(qū)中，多為穿晶裂紋。 冷裂紋無(wú)氧化色彩。 冷裂紋發(fā)生于碳鋼或合金鋼，高的含碳量和合金含量。 冷裂紋具有延遲性質(zhì)，主要是延遲裂紋。 冷裂紋產(chǎn)生原因 焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū))

6、的淬火傾向嚴(yán)重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。 防止冷裂紋的措施 選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。 焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油、水、除銹，減少氫的來(lái)源。焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化；磷含量過(guò)高同樣產(chǎn)生冷裂紋。存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴(kuò)散需要時(shí)間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時(shí)間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷（大部分材料的溫度可查表），可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對(duì)稱(chēng)焊，小線能量的多層多道焊等，焊后進(jìn)行

7、清除應(yīng)力的退火處理。焊后立即進(jìn)行去氫（后熱）處理，加熱到250，保溫26h，使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面。 熱裂紋的特征及原因 焊接完成后，在一定溫度范圍內(nèi)對(duì)焊件再次加熱。 多發(fā)生在焊接過(guò)熱區(qū)，屬于沿晶裂紋，裂紋生成時(shí)產(chǎn)生很少或無(wú)變形。 發(fā)生于鎳基合金、不銹鋼和少數(shù)合金鋼，鋼中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素會(huì)促使形成再熱裂紋。 裂紋起源于未焊透根部、焊趾及咬邊等應(yīng)力集中處。3 3、焊后熱處理裂紋、焊后熱處理裂紋 防止措施 合理的預(yù)熱與焊后熱處理規(guī)范。 控制材料成分，應(yīng)用低強(qiáng)度焊縫 使焊縫強(qiáng)度低于母材以增高其塑性變形能力。 緩和應(yīng)力狀態(tài)，減少拘束、應(yīng)力集中，減少殘余應(yīng)力。4 4、層狀撕裂、

8、層狀撕裂 層狀撕裂的特征焊接時(shí)，在焊接構(gòu)件中沿鋼板軋層形成的呈階梯狀的一種裂紋稱(chēng)為層狀撕裂。層狀撕裂經(jīng)常發(fā)生在厚板的T形接頭和角接接頭中。 層狀撕裂的原因軋制鋼板中存在硫化物、氧化物和硅酸鹽等低熔點(diǎn)非金屬夾雜物。垂直于厚度方向的焊接應(yīng)力作用。 防止措施嚴(yán)格控制鋼材的含硫量。預(yù)熱和使用低氫焊條,采用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊接材料。在與焊縫相連接的鋼板表面堆焊幾層低強(qiáng)度焊縫金屬作為過(guò)渡層，以避免夾雜物處于高溫區(qū)。氣孔定義焊接時(shí)，熔池中的氣體在金屬凝固時(shí)未能逸出而形成的空穴。氣孔分類(lèi)焊縫氣孔有三種：氫氣孔、一氧化碳?xì)饪?、氮?dú)饪住錃饪祝?高溫時(shí)，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱

9、源離開(kāi)后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。一氧化碳?xì)饪祝寒?dāng)熔池氧化嚴(yán)重時(shí)，熔池存在較多的FeO，在熔池溫度下降時(shí)，將發(fā)生如下反應(yīng)： FeO+C = Fe+CO 此時(shí)，若熔池已開(kāi)始結(jié)晶，則CO將來(lái)不及逸出，便產(chǎn)生CO氣孔。 熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生CO氣孔。 氮?dú)饪祝喝鄢乇Ｗo(hù)不好時(shí)，空氣中的 氮溶入熔池而產(chǎn)生。氮、氫的溶解度變化氮、氫的溶解度變化氣孔產(chǎn)生的一般原因和預(yù)防措施焊接部位不潔凈容易產(chǎn)生氣孔。因此，焊接部位要求在焊接前清除油污、鐵銹等臟物；使用低氫焊條焊接時(shí)要求更為嚴(yán)格。焊條和焊劑一定要嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度進(jìn)行烘焙和保溫。要求采取適宜的焊接規(guī)范，不要采用過(guò)大的

10、焊接電流。注意控制母材及焊材的化學(xué)成分。焊接速度過(guò)快，焊接時(shí)操作不當(dāng)，電弧拉得過(guò)長(zhǎng)，使得有較多氣體溶入金屬溶液內(nèi)。焊波接頭氣孔，使用低氫焊條往往容易在焊縫接頭處出現(xiàn)表面和內(nèi)部氣孔。氣體保護(hù)焊時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)氣體流量至適當(dāng)值。未焊透定義及特征 焊接時(shí)焊接接頭底層未完全熔透的現(xiàn)象。未焊透缺陷有時(shí)為表面缺陷（單面焊縫），有時(shí)為內(nèi)部缺陷(雙面焊縫)。未焊透主要影響和削弱截面積引起應(yīng)力集中，消弱焊接連接的強(qiáng)度可達(dá)60%-80%。沒(méi)有熔透的缺陷在施工中經(jīng)常有發(fā)生，重要結(jié)構(gòu)均不允許存在未焊透。未焊透產(chǎn)生的一般原因坡口角度或間隙過(guò)小，鈍邊過(guò)大、坡口邊緣不齊或裝配不良。焊接工藝參數(shù)選用不當(dāng)。焊件坡口表面清理不凈、有較厚

11、的油和銹蝕,背面清根不徹底。焊工操作技術(shù)差。防止未焊透產(chǎn)生的措施正確選用和加工坡口尺寸。選擇合適的焊接電流和焊接速度，運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng)，隨時(shí)注意調(diào)整焊條角度。認(rèn)真清除坡口邊緣兩側(cè)污物，封底焊清根要徹底。提高焊工的操作技術(shù)水平。未熔合定義及特征固體金屬與填充金屬之間（焊道與母材之間），或者填充金屬之間（多道焊時(shí)的焊道之間或焊層之間）局部未完全熔化結(jié)合，或者在點(diǎn)焊（電阻焊）時(shí)母材與母材之間未完全熔合在一起，未熔合常伴有夾渣存在。預(yù)防措施正確選擇焊接工藝參數(shù)，采用合理的焊接電流。 加強(qiáng)焊工基本技能的培訓(xùn)，認(rèn)真操作，消除根部未熔合缺陷產(chǎn)生。 注意層間修整，避免出現(xiàn)溝槽及運(yùn)條不當(dāng)而導(dǎo)致未熔合。 正確處理焊

12、接停留時(shí)間。未熔合產(chǎn)生的一般原因 焊接熱輸入太低，電弧指向偏斜，坡口側(cè)壁有銹垢及污物，層間清渣不徹底等。夾渣與夾雜定義及特征焊接時(shí)的冶金反應(yīng)產(chǎn)物，例如非金屬雜質(zhì)（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接時(shí)未能逸出，或者多道焊接時(shí)清渣不干凈，以至殘留在焊縫金屬內(nèi)，稱(chēng)為夾渣或夾雜物。視其形態(tài)可分為點(diǎn)狀和條狀，其外形通常是不規(guī)則的，其位置可能在焊縫與母材交界處，也可能存在于焊縫內(nèi)。夾渣與夾雜的一般原因坡口角度或焊接電流太小。焊件邊緣有氧割或碳弧氣刨熔渣，邊緣清理不凈，有殘留 氧化物鐵皮和碳化物等。酸性焊條時(shí),由于電流小或運(yùn)條不當(dāng)形成糊渣。堿性焊條時(shí),由于電弧過(guò)長(zhǎng)或極性不正確也會(huì)造成夾渣。預(yù)防措施清除焊道

13、上的雜質(zhì)、污物，尤其是焊接坡口要保持清潔干燥，控制鐵水與熔渣分離。按焊接工藝數(shù)據(jù)要求，選用合適的焊接電流和焊接速度，運(yùn)條擺動(dòng)要適當(dāng)。多層焊時(shí),加強(qiáng)焊接過(guò)程的層道清理，仔細(xì)觀察坡口兩側(cè)熔化情況,每一層都要認(rèn)真清理焊渣。使用合適規(guī)格的焊條、選用適宜的坡口形式及尺寸。提高焊工的操作技術(shù)水平。鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片V型坡口，鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊，夾鎢鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片V型坡口，手工電弧焊，兩側(cè)線狀?yuàn)A渣 W18Cr4V（高速工具鋼）-45鋼棒對(duì)接電阻焊縫中的夾渣斷口照片咬邊定義及特征在母材與焊縫熔合線附近因?yàn)槿刍^(guò)強(qiáng)會(huì)造成熔敷金屬與母材金屬的過(guò)渡區(qū)形成凹陷（沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽和

14、凹陷），沿焊縫邊緣低于母材表面的凹槽狀缺陷?？煞譃橥庖н吅蛢?nèi)咬邊。咬邊不僅減少了焊接接頭的有效工作截面，而且在咬邊處造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中。咬邊缺陷多見(jiàn)于橫、立、仰焊。防止措施嚴(yán)格按焊接工藝規(guī)程要求，選擇合適的焊接電流和焊接速度，電弧不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，選用正確的焊條角度和運(yùn)條方法。角焊縫更應(yīng)隨時(shí)注意控制焊條角度和電弧長(zhǎng)度。加強(qiáng)焊工基本技能培訓(xùn)；加強(qiáng)焊接標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)定缺陷標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，正確判斷咬邊的深度和長(zhǎng)度，加強(qiáng)焊工的自檢工作，正確處理咬邊缺陷。產(chǎn)生的一般原因焊接電流過(guò)大、電壓過(guò)高、電弧過(guò)長(zhǎng)且偏吹。運(yùn)條角度不當(dāng)、手法不穩(wěn)及焊速不合適。鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片V型坡口，手工電弧焊，外部咬邊 鋼板對(duì)接焊縫X射線照

15、相底片V型坡口，手工電弧焊，內(nèi)部咬邊 焊瘤定義及特征焊瘤是焊接時(shí)有過(guò)多熔化金屬流到焊縫附近沒(méi)有熔化的母材上的現(xiàn)象；焊瘤在橫、立、仰焊中最為常見(jiàn)，常伴有未熔合和夾渣產(chǎn)生。防止措施選擇合適的焊接電流，適當(dāng)加快焊速使熔池溫度不至過(guò)高。掌握熟練的操作技術(shù)，嚴(yán)格控制熔池溫度,盡量采用短弧焊接（弧長(zhǎng)焊條直徑）。保持正確的運(yùn)條角度（與焊件夾角45度為宜）。根據(jù)不同的焊接位置要，嚴(yán)格地控制熔池的大小。焊瘤產(chǎn)生的一般原因及危害操作不熟練和運(yùn)條方法不當(dāng)。電流過(guò)大、電弧拉得過(guò)長(zhǎng)、焊速太慢、熔池溫度過(guò)高。它使焊縫的實(shí)際尺寸發(fā)生偏差，尺寸變化較大處易引起應(yīng)力集中。燒穿定義及特征母體金屬熔化過(guò)度時(shí)造成的穿透（穿孔）即為燒

16、穿，常見(jiàn)于薄板焊接。防止措施正確選擇焊接電流和焊接速度。嚴(yán)格控制焊件的裝配間隙并保持均勻一致。電弧在焊縫接頭處不能長(zhǎng)時(shí)間停留，要?jiǎng)蛩龠\(yùn)條。產(chǎn)生的一般原因電流過(guò)大而焊速太慢。焊件裝配間隙太大。焊縫的形狀和尺寸定義及特征焊縫外表沿長(zhǎng)度方向高低不平,焊波寬窄不齊, 焊縫截面不豐滿或增強(qiáng)高過(guò)高，焊縫外形尺寸過(guò)大，成形粗劣, 錯(cuò)邊量、焊后變形較大，變形量等不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸等。危害焊縫的增強(qiáng)高過(guò)高會(huì)引起應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋。尺寸過(guò)小的焊縫，有效工作截面減少，焊接接頭強(qiáng)度降低。錯(cuò)邊和變形過(guò)大，有可能使傳力扭曲及產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成強(qiáng)度下降。缺陷原因焊件坡口角度不當(dāng), 鈍邊、及裝配間隙不均，焊件邊緣切割不齊

17、。焊接電流過(guò)大或過(guò)小。運(yùn)條速度和角度不當(dāng)、不正確的搖動(dòng)和移動(dòng)不均勻。防止形狀缺陷的措施改善形狀和尺寸不足，尤其是角焊縫更要經(jīng)常注意焊條與母材的角度,以保證焊縫成形均勻一致。選擇合理的坡口角度（45為宜）和均勻的 裝配間隙（2mm為宜）。提高焊工的操作技術(shù)水平，根據(jù)裝配間隙變化，隨時(shí)調(diào)整焊速及焊條角度。保持正確的運(yùn)條角度勻速運(yùn)條。其他缺陷弧坑電弧焊時(shí)在焊縫的末端（熄弧處）或焊條接續(xù)處（起弧處）低于焊道基體表面的凹坑，在這種凹坑中很容易產(chǎn)生氣孔和微裂紋，因而該處焊縫嚴(yán)重削弱，產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時(shí)間過(guò)短,或焊接突然中斷,焊接薄板時(shí)電流過(guò)大。防止產(chǎn)生弧坑的主要措施是在手工焊收弧時(shí),焊條應(yīng)作短時(shí)間停留

18、或作幾次環(huán)形運(yùn)條。內(nèi)凹或下陷焊縫根部向上收縮低于母材下表面時(shí)稱(chēng)為內(nèi)凹，焊縫蓋面低于母材上表面時(shí)稱(chēng)為下陷。焊偏在焊縫橫截面上顯示為焊道偏斜或扭曲。偏析在焊接時(shí)因金屬熔化區(qū)域小、冷卻快，容易造成焊縫金屬化學(xué)成分分布不均勻，從而形成偏析缺陷，多為條狀或線狀并沿焊縫軸向分布。以上的外部缺陷多容易使焊件承載后產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，或者減小了焊縫的有效截面積而使得焊縫強(qiáng)度降低，因此在焊接工藝上一般都有明確的規(guī)定，并且常常采用目視檢查即可發(fā)現(xiàn)這些外部缺陷GB6417-86GB6417-86金屬熔化焊焊縫缺陷分類(lèi)及說(shuō)明金屬熔化焊焊縫缺陷分類(lèi)及說(shuō)明的規(guī)定的規(guī)定 金屬熔焊焊縫缺陷分為以下幾類(lèi) 第1類(lèi)裂紋；第2類(lèi)孔穴；第3類(lèi)固體夾雜；第4類(lèi)未熔合和未焊透；第5類(lèi)形狀缺陷和第6類(lèi)上述以外的其它缺陷。本標(biāo)準(zhǔn)按缺陷性質(zhì)分大類(lèi)，按其存在的位置及狀態(tài)分小類(lèi)，以表格的方式列出。缺陷用數(shù)字序號(hào)標(biāo)記。每一缺陷大類(lèi)用一個(gè)三位阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，第一缺陷小類(lèi)用一個(gè)四位阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記。因此，每一數(shù)字序號(hào)僅適合于某一特定類(lèi)型的缺陷。例如，1021表示“焊縫橫向裂紋”，1023表示“熱影響區(qū)橫向裂紋”等。熔焊接頭中裂紋的種類(lèi)及表示方法。熔焊接頭中裂