焊接常见缺陷.docx

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焊接常见缺陷

焊接接头外观缺陷是在焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，属于操作技术不良而产生的缺陷，与焊条、母材钢种及结构形状关系不大。

下面对常见焊接接头外观缺陷的特征、形成原因、防止措施进行逐一总结，以供参考。

1未熔合

1.1特征

未熔合主要是焊缝金属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔合的部分，即填充金属粘盖在母材上或者是填充金属层间而部分金属未熔合在一起。

见图1。

未熔合又可细分为：

坡口边缘未熔合、焊道之间未熔合、焊缝根部未熔合。

未熔合是增大焊接速度后出现于焊缝内的初期缺陷,一般间隙很窄，相当于裂纹，在外力的作用下很容易扩展到焊缝或母材，形成开裂。

1.2产生原因

1.2.1焊接时电流过小，焊速过高、热量不够或者焊条偏于坡口之一侧，使母材或先焊焊缝金属未得到充分熔化就被熔化金属敷盖而造成。

1.2.2母材坡口或先焊的焊缝金属表面有锈、氧化铁、熔渣及脏物等未清除干净，在焊接时由于温度不够，未能将其熔化而盖上了熔化金属而造成。

1.2.3起焊温度低，先焊的焊缝开始端未熔化，也会产生未熔合。

1.2.4手弧焊运条时偏离焊缝中心，熔化的金属流到未熔化表面上。

1.2.5焊接坡口太小，焊根间隙太窄,会造成未熔合。

1.3防止措施

1.3.1稍减焊接速度，略增焊接电流,使热量增加到足以熔化母材或前一层焊缝金属。

1.3.2焊条角度及运条应适当，要照顾到母材两侧温度及熔化情况。

1.3.3对由熔渣、脏物等所引起的未熔合，要加强清渣，将氧化皮等脏物清理干净。

1.3.4对初学者应注意分清熔渣和铁水，焊条有偏心时应调整角度使电弧处于正确方向。

1.3.5气体保护焊尤宜控制焊接速度不要过高，电弧电压偏低，维持一定的弧长，保持射流过渡，而且优先应用氦混合气体作为保护气体。

1.3.6半自动焊或埋弧自动焊场合，焊丝直接对准接头根部以确保根部焊透。

2咬边

2.1特征

咬边是焊接过程中，电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补充，在焊缝金属的焊趾区域或根部区域形成沟槽或凹陷。

咬边可以是连续的，也可以是间断的。

咬边减少了基本金属的有效面积，减弱了焊接接头强度，并且在咬边处形成应力集中，会成为开裂起点，承载后有可能在咬边处产生裂缝。

见图2。

2.2产生原因

2.2.1平焊时焊接电流过大或焊接速度过慢。

2.2.2焊接电弧过长，使熔宽增加并产生较大吹力，使母材产生凹坑，而填充金属未能将凹坑填补。

2.2.3焊接角焊缝时，焊条角度和摆动不正确或电弧长度过长，而使焊缝上部边缘发生咬边。

2.2.4在立、横、仰焊时，技术不熟练的焊工在电流较大时，由于运条时在坡口两侧停留时间较短，电弧长度太长，使焊缝中间铁水温度过高而下坠，两侧的母材金属被电弧吹去而未填满熔池所致，熔化金属下淌也会造成咬边。

2.2.5在埋弧自动焊时由于焊接速度过高而造成。

2.3防止措施

2.3.1选用合适电流，避免电流过大。

2.3.2控制焊接速度，使其必须满足所熔敷的焊缝金属完全充填于母材所有已熔化的部分。

2.3.3采用摆动工艺时，在坡口边缘运条稍慢些，焊条应做短时停顿，以使焊缝金属与邻接板料之间的温度相近，在坡口中间运条速度要快些，并使填充金属与基本金属混合均匀。

2.3.4手工焊要控制焊条的位置，在角焊时，焊条要采用合适的角度和保持一定的电弧长度，保持运条均匀，既要保证完全熔化，又要使焊接熔池形成饱满的外形。

2.3.5尽量采用短弧焊。

2.3.6当有可能形成过量咬边时，应尽量避免在水平位置施焊角焊缝，而采用船形位置焊接。

2.3.7过量的摆动也容易形成咬边，可采用多道焊工艺克服这一缺陷。

2.3.8埋弧自动焊时，要正确选择焊接规范。

3焊瘤

3.1特征

焊瘤是过量的焊缝金属流出基体金属熔化表面而未熔合，这种金属是由于熔池温度过高，使液体金属凝固较慢，在自重作用下下坠而形成。

也就是在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。

在角焊缝中产生的频度多于对接焊缝。

焊瘤在立焊和仰焊中经常产生；在平焊对接时，第一层背面有时可能产生焊瘤；用埋弧自动焊焊接小直径的环缝时，也常常出现焊瘤。

焊瘤不仅影响了焊缝成形美观，而且往往造成接头尺寸突变，恶化了构件的使用性能，管壁内的焊瘤还会影响管内液体的畅通。

此外，焊瘤下面往往存在未焊透、未熔合等缺陷，过大的角接焊缝瘤还将因接头强度不足而断裂。

见图3。

3.2产生原因

3.2.1焊接工艺参数选择不当，焊接电流和电弧电压过大、过小都有可能造成焊瘤。

电流、电压过小时，电弧热量低且吹力小，使母材不能充分熔化，并难以将熔池中的液体金属吹开,以致熔化金属不能与母材熔合而堆积；电流、电压过大时，焊缝底部的熔化金属被吹呈下坠，而形成背面的焊瘤。

3.2.2坡口间隙过大。

3.2.3背面焊瘤主要由于熔池温度过高，焊接时焊条伸入过深，熔化金属流向背面过多所致。

3.2.4操作不熟练，如焊条角度不对或电极未对准焊缝，运条不当或电弧过长等。

3.3防止措施

3.3.1正确选择工艺参数，间隙不宜过大，选用较平焊小10%~15%的焊接电流，严格控制熔池温度，防止过高。

3.3.2选用小直径焊条施焊，焊条左右摆动中间快些，两侧稍慢些，在边缘有稍停留的稳弧动作时间。

3.3.3在对接焊第一层时，要注意熔池温度，密切观察熔池形状。

如发现开始有下坠迹象应立即灭弧，让熔池温度稍微下降，再引弧焊接。

3.3.4选择合适的焊条倾角，使用碱性焊条时宜采用短弧焊接，运条速度要均匀。

3.3.5提高焊工操作技能，加强基本功的训练。

4弧坑

4.1特征

弧坑是由于断弧或收弧不当，在焊缝末端形成的凹陷，而后续焊道焊接之前或在后续焊道焊接过程中未被消除，弧坑通常出现在焊缝尾部或接头处，弧坑不仅削弱焊缝截面，而且由于冷速较高，杂质易于集聚，而伴随产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

见图4。

4.2产生原因

操作时收弧或接头技术不熟练，断弧过早或薄板焊使用的电流过大，熔池金属在电弧吹力下形成的凹陷，而又没有足够的熔化金属补充。

在埋弧自动焊时，主要是没有分两步按下“停止”按钮。

4.3防止措施

4.3.1正确地选择焊接电流。

4.3.2采用断续灭弧法或用收弧板，将弧坑引至焊件外面。

4.3.3手工电弧焊在收弧过程中焊条在收尾处作短时间停留或作几次环形运条，使足够的焊条金属填满熔池。

4.3.4在埋弧自动焊时，分两步按下“停止”按扭，目的是为了填满弧坑。

5凹坑

5.1特征

焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑，焊缝背面的凹坑通常又叫内凹（图5）。

5.2产生原因

原因是由于电弧拉得过长，焊条倾角不当和装配间隙过大，在焊条收尾时未填满弧坑而使焊缝在该处有较明显的缺肉。

5.3防止措施

5.3.1压短弧长、调整焊条倾角和适当减少装配间隙。

5.3.2焊条在收尾处稍多停留一会，为避免因停留时间过长，导致熔池温度过高，而造成熔池过大或焊瘤，应采用几次断续灭弧来填满，即在该处稍停留后就灭弧，待其稍冷后再引弧,并填充一些熔化金属，这样几次便可将凹坑填满。

但碱性直流焊条不宜采用断续灭弧法，否则易产生气孔。

6未焊透

6.1特征

未焊透是指基本金属之间，或者基本金属与熔敷金属之间的局部未熔合现象，它和未熔合有些相似，有时很难区别。

在根部，由于电弧未将母材熔化或未填满熔化金属所引起，称为根部未焊透，电弧未将各层间完全熔化，亦未填满熔化金属称层间未焊透，同样在边缘有未焊透时称边缘未焊透。

未焊透是最为严重的焊接缺陷之一，它使焊缝截面减小，而且未焊透部位往往形成尖锐的缺口，缺口处为应力集中点，在拉力的作用下，极易扩展成宏观或整体断裂。

见图6。

6.2产生原因

6.2.1坡口尺寸不正确，如坡口角度偏小、间隙太窄、钝边过大等。

6.2.2焊接工艺参数选用不当，如焊接电流过小、焊速太快，因热量不足而造成母材根部未能充分熔化。

6.2.3操作时焊条或焊丝偏离坡口中心或焊条角度不正确以及电弧太长或电弧磁偏吹，使电弧热能散失或偏于一边等。

6.2.4焊件有氧化皮及熔渣等，阻碍焊层之间、基本金属边缘及根部的熔化。

6.2.5埋弧自动焊焊偏也很容易引起未焊透。

6.3防止措施

6.3.1正确选择坡口型式和装配间隙,注意坡口两侧及焊层之间的清理。

6.3.2正确选择焊接电流的大小。

6.3.3随时调整运条中焊接的角度，使熔化金属之间及熔化金属与基本金属之间充分熔合。

6.3.4认真操作，防止焊偏。

7烧穿

7.1特征

焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。

烧穿在手工电弧焊或埋弧焊过程中常见，多发生在第一层焊道或薄板的对接接头中,是一种不允许存在的焊接缺陷。

烧穿不仅影响焊缝外观，减小焊缝截面，破坏焊缝致密性，而且烧穿部位附近往往伴随有夹渣、焊瘤、气孔等缺陷。

见图7。

7.2产生原因

7.2.1如焊接电流太大，使焊件加热过甚。

7.2.2装配间隙过大。

7.2.3焊接速度过慢。

7.2.4电弧在焊缝某处停留时间过长。

7.2.5垫板托力不足。

7.3防止措施

7.3.1减小焊接电流，适当增加焊接速度。

7.3.2严格控制焊件间隙，并保证这种间隙在整个焊缝长度上的一致性。

8结束语

外观缺陷是焊接接头一个不可忽视的问题，严重的外观焊接缺陷将直接影响到产品结构的安全使用，甚至可以酿成重大事故。

由于焊接工艺自身的特点，要在焊接接头中避免一切缺陷，是不可能的，但每类缺陷都有一定的成因，如果掌握了其机理，是可以将焊接缺陷控制在允许范围内的。

焊接英才网资讯：

焊接产品外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。

常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹

　　A、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。

产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。

焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。

直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。

某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。

　　咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。

　　矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。

焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

　　B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。

焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。

在横、立、仰位置更易形成焊瘤。

　　焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。

同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。

管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。

　　防止焊瘤的措施：

使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。

　　C、凹坑

　　凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。

　　凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑称为弧坑），仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。

　　凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。

　　防止凹坑的措施：

选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。

　　D、未焊满

　　未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。

填充金属不足是产生未焊满的根本原因。

规范太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。

　　未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。

　　防止未焊满的措施：

加大焊接电流，加焊盖面焊缝。

　　E、烧穿

　　烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。

　　焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。

工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。

　　烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。

　　选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。

　　F、其他表面缺陷：

（1）成形不良

　　指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。

有焊缝超高，表面不光滑，以及焊缝过宽，焊缝向母材过渡不圆滑等。

（2）错边

　　指两个工件在厚度方向上错开一定位置，它既可视作焊缝表面缺陷，又可视作装配成形缺陷。

　　（3）塌陷

　　单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，成形后焊缝背面突起，正面下塌。

　　（4）表面气孔及弧坑缩孔。

　　（5）各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。

　　气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。

其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。

（1）气孔的分类气孔从其形状上分，有球状气孔、条虫状气孔；从数量上可分为单个气孔和群状气孔。

群状气孔又有均匀分布气孔，密集状气孔和链状分布气孔之分。

按气孔内气体成分分类，有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。

熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。

（2）气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一，熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出来。

当凝固速度大于气体逸出速度时，就形成气孔。

　　（3）产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。

焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。

焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。

　　（4）气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。

气孔也是引起应力集中的因素。

氢气孔还可能促成冷裂纹。

　　（5）防止气孔的措施

　　A、清除焊丝，工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。

B、采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干。

C、采用直流反接并用短电弧施焊。

D、焊前预热，减缓冷却速度。

E、用偏强的规范施焊。

　　B、夹渣

　　夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。

（1）、夹渣的分类

　　A、金属夹渣：

指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中，习惯上称为夹钨、夹铜。

B、非金属夹渣：

指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。

冶金反应不完全，脱渣性不好。

（2）夹渣的分布与形状有单个点状夹渣，条状夹渣，链状夹渣和密集夹渣

　　（3）夹渣产生的原因

　　A、坡口尺寸不合理；B、坡口有污物；C、多层焊时，层间清渣不彻底；D、焊接线能量小；E、焊缝散热太快，液态金属凝固过快；F、焊条药皮，焊剂化学成分不合理，熔点过高；G、钨极惰性气体保护焊时，电源极性不当，电、流密度大，钨极熔化脱落于熔池中。

H、手工焊时，焊条摆动不良，不利于熔渣上浮。

可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。

　　（4）夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。

　　焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。

　　A、裂纹的分类

　　根据裂纹尺寸大小，分为三类：

（1）宏观裂纹：

肉眼可见的裂纹。

（2）微观裂纹：

在显微镜下才能发现。

（3）超显微裂纹：

在高倍数显微镜下才能发现，一般指晶间裂纹和晶内裂纹。

　　从产生温度上看，裂纹分为两类：

（1）热裂纹：

产生于AC3线附近的裂纹。

一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。

这种二裂纹主要发生在晶界，裂纹面上有氧化色彩，失去金属光泽。

（2）冷裂纹：

指在焊毕冷至马氏体转变温度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。

　　按裂纹产生的原因分，又可把裂纹分为：

（1）再热裂纹：

接头冷却后再加热至500～700℃时产生的裂纹。

再热裂纹产生于沉淀强化的材料（如含CR、MO、V、TI、NB的金属）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。

（2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中，将硫化物（MNS）、硅酸盐类等杂质夹在其中，形成各向异性。

在焊接应力或外拘束应力的使用下，金属沿轧制方向的杂物开裂。

　　（3）应力腐蚀裂纹：

在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。

除残余应力或拘束应力的因素外，应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。

　　B、裂纹的危害裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。

世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。

　　C、热裂纹（结晶裂纹）

（1）结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区大致在固相线附近的高温区，最常见的热裂纹是结晶裂纹，其生成原因是在焊缝金属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界，形成所谓”液态薄膜”，在特定的敏感温度区（又称脆性温度区）间，其强度极小，由于焊缝凝固收缩而受到拉应力，最终开裂形成裂纹。

结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂，为纵向裂纹，有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间，为横向裂纹。

弧坑裂纹是另一种形态的，常见的热裂纹。

　　热裂纹都是沿晶界开裂，通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中

（2）影响结晶裂纹的因素

　　A、合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加，会扩大敏感温度区，使结晶裂纹的产生机会增多。

　　B、冷却速度的影响冷却速度增大，一是使结晶偏析加重，二是使结晶温度区间增大，两者都会增加结晶裂纹的出现机会；

　　C、结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内，金属的强度极低，焊接应力又使这飞部分金属受拉，当拉应力达到一定程度时，就会出现结晶裂纹。

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