附錄5 常見焊接缺陷的產生和預防措施

常見焊接缺陷的產生和預防措施

合理選用焊接結構、焊接規范、母材材質和焊接材料對焊接質量的優良起到決定性的作用。

在焊接過程中，不可避免地會產生焊接缺陷。焊縫缺陷的種類很多，常見的缺陷有以下幾種:裂紋、氣孔、咬邊、夾渣、未熔合、未焊透、未焊滿、焊瘤、焊縫外觀和尺寸不符合要求等。有害程度較大的焊接缺陷有五種，按有害程度遞減的順序排列為裂紋、未熔合和未焊透、咬邊、夾渣、氣孔。這里只介紹其中的主要缺陷產生原因和預防措施，僅供參考。

一、焊接裂紋

裂紋按形成機理可分為冷裂紋、熱裂紋和層狀撕裂三種。

常見裂紋缺陷形態及位置

1-收弧裂紋；2-表面裂紋；3-熱影響區裂紋；4-焊縫內裂紋；5-縱向裂紋

6-根部裂紋；7-根部表面裂紋；8-喉部裂紋；9-焊趾裂紋

10-橫向裂紋；11-焊道下裂紋

1、冷裂紋

焊接接頭冷卻到較低溫度(對于鋼來說，在200～300℃溫度以下)時產生的焊接裂紋。延遲裂紋是冷裂紋的一種，它是焊接接頭冷卻到室溫后，經過一段時間(幾小時、幾天或幾十天)才出現的焊接冷裂紋。冷裂紋經常伴隨氫脆產生，所以又稱氫致裂紋。

1) 產生冷裂紋的三大要素

①焊接熱影響區和焊縫金屬中存在塑性差、相變應力大的馬氏體等淬硬組織。

②焊接熱影響區和焊縫金屬中氫的吸收和擴散。

③焊接接頭拘束度大，殘余應力大。

2)預防措施

①使用低氫焊接材料，焊接材料按要求烘干，應清理待焊區域的水分、油污及鐵銹。

②采用焊前預熱、焊后立即后熱、消氫和熱處理工藝。

③合理設計接頭和坡口，減小拘束度和殘余應力。

④采用合理的焊接參數，適當增加焊接線能量。

2、熱裂紋

焊接過程中，焊縫或熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區時所產生的焊接裂紋。熱裂紋按形成機理又分為凝固裂紋、液化裂紋和再熱裂紋。

1)     產生凝固裂紋的三大要素：

①在焊接熔池中存在一定數量的低熔點共晶物(取決于焊縫金屬中S，P等元素的含量)。

②焊縫金屬結晶的方式使低熔點共晶物封閉在柱狀晶體之間(取決于焊縫成形系數)。

③結晶過程產生足夠大的應變(由于拘束度大、焊接線能量大等)。

2）凝固裂紋的預防措施：

①減小鋼中或焊縫中C，S，P等元素的含量，控制焊縫中Mn/S的比例。

②采用能細化晶粒、焊縫金屬抗熱裂性好的焊接材料。

③采用合理的焊接參數，適當減小焊接線能量，適當加大焊縫成形系數。

④合理設計接頭和坡口，減小拘束度和殘余應力。

二、未熔合和未焊透

未熔合是指熔焊時焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結合的部分。

   1、未熔合

1)未熔合的產生原因：

①焊接操作技術不合適;

②母材焊接熔深不夠或接頭設計不合理;

③影響未熔合的焊接參數包括焊接電流較小，熱輸入量不當;

④焊條(焊絲)控制不合適以及焊接過程中待焊接頭表面的電弧可達性受限;

⑤焊前(或層間)清理不夠也可能產生未熔合。

⑥氧化物或其他外來物質如金屬表面的熔渣也會促進未熔合的形成。

2)預防措施

①采用合適的焊接操作技術;

②增大焊接熔深或合理設計接頭形式;

③采用合適的焊接電流，增大熱輸入量;

④采用合理的坡口形式，使焊條(焊絲)在焊接過程中電弧達到待焊接頭表面；

⑤焊前(或層間)清理焊件坡口及表面的油污、鐵銹、水分等；

⑥清理焊件表面的氧化物或其他外來物質。

2、未焊透

未焊透是指焊接時接頭根部未完全熔透而產生的焊接缺欠。

1）未焊透的產生原因：

①未焊透是由焊接熱量不夠；

②焊接速度過快；

③接頭形式不合理、坡口角度不合適；

④電弧對熔池的控制不當。

2）預防措施

①采用合理的焊接線能量；

②適中的焊接速度；

③焊接工藝必須與接頭坡口準備形式相適應；

④用于雙面坡口焊縫的焊接工藝，在背面首道焊縫焊前，應對正面首層焊縫根部清根。

三、咬邊

咬邊是沿焊趾的母材部位產生的溝槽或凹陷。

咬邊

1、咬邊產生原因：

1）由于焊接參數選擇不當，如電流過大、電弧過長或焊接速度太快；

2）操作方法不正確，如焊條（焊絲）角度不當、運條方式不當。

2、預防措施

1）采用合理的焊接參數，電弧不宜過長或降低焊接速度；

2）采用正確的操作方法，調整合適的焊條（焊絲）角度和運條方式。

四、夾渣

夾渣是由于非金屬夾雜物殘留于焊縫金屬中造成的焊接缺陷。

夾渣

1、夾渣產生原因：

1）不正確的焊接操作技術；

2）坡口形式不合理，導致焊材可達性較差；

3）多層焊接中層間熔渣清理不凈；

4）焊接速度過快、凝固速度快、焊接電流過小、焊條(焊絲)操作不當、前層焊道存在咬邊等；

5）焊縫的熔寬與熔深之比過小，咬邊過深。

2、預防措施

1）選擇合理的焊接操作技術；

2）采用合理坡口形式，提高焊材可達性；

3）清理干凈多層焊接中層間的熔渣；

4）選擇合理的焊接規范，如焊接速度、焊接電流；

5. 選擇合適的熔寬與熔深比。

五、氣孔

氣孔是焊接時熔池中的氣體在金屬凝固以前未來得及逸出，而在焊縫金屬中殘留下來所形成的空穴。在焊接過程中促使焊縫形成氣孔的氣體有氫氣、氮氣和CO氣體。氫氣孔、氮氣孔大多出現在焊縫表面，CO氣孔多產生于焊縫內部并沿結晶方向分布。

球形氣孔       　　　　 　 　 　 　 均布氣孔                     表面氣孔

   1、氣孔產生的原因

①焊接區存在大量的氫、氮、氧；

②凝固速度過快；

③母材金屬表面被污染；

④焊絲表面被污染；

⑤弧長和焊接電流不合適或運條技術不當；

⑥焊條藥皮或坡口表面水分太多。

2）預防措施

①采用低氫焊接方法和填充金屬，提高抗氧化性，增加保護氣體流量；

②焊前預熱，增加線能量；

③坡口及坡口附近進行清理；

④進行表面清理或保持儲存環境的清潔；

⑤改變焊接參數和操作技術；

⑥采用推薦的焊條烘干和儲存工藝,母材金屬進行焊前預熱。