焊工工藝學(xué) 第十三章焊接缺欠及檢驗

1、 13-1焊接缺欠分析焊接缺欠分析 13-2焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗 13-3焊接缺欠返修焊接缺欠返修 13-1焊接缺欠分析焊接缺欠分析 一、焊接缺欠的分類一、焊接缺欠的分類 1. 外部缺欠外部缺欠 外部缺欠位于焊縫外表面，用肉眼或低倍放大鏡就 可以看到。 2. 內(nèi)部缺欠內(nèi)部缺欠 內(nèi)部缺欠位于焊縫內(nèi)部，這類缺欠可用無損探傷檢 驗或破壞性檢驗方法來發(fā)現(xiàn)。 二、焊接缺欠的危害二、焊接缺欠的危害 1. 引起應(yīng)力集中引起應(yīng)力集中 在焊接接頭中，凡是結(jié)構(gòu)截面有突然變化的部位， 其應(yīng)力的分布就特別不均勻，在某點的應(yīng)力值可能比 平均應(yīng)力值大許多倍，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。 2. 造成脆斷造成脆斷 三、焊接缺欠

2、產(chǎn)生的原因及防止措施三、焊接缺欠產(chǎn)生的原因及防止措施 1. 焊縫形狀及尺寸不符合要求焊縫形狀及尺寸不符合要求 焊縫形狀及尺寸不符合要求 ) 焊縫高低不平，寬窄不均，波形粗劣 ) 焊縫低于母材) 余高過高 焊接缺欠及其防止措施焊接缺欠及其防止措施 （1）產(chǎn)生焊縫形狀及尺寸不符合要求的原因 主要是由于焊接坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻； 焊接電流過大或過?。贿\條速度或手法不當(dāng)以及焊 條角度選擇不合適。埋弧焊時主要是由于焊接參數(shù) 選擇不當(dāng)。 （2）防止措施 選擇正確的坡口角度及裝配間隙；正確選擇焊接 參數(shù)；提高焊工操作技術(shù)水平，正確地掌握運條手法 和速度，隨時適應(yīng)焊件裝配間隙的變化，以保持焊縫 的均勻

3、。 2. 咬邊咬邊 咬邊 （1）產(chǎn)生咬邊的原因 主要是由于焊接電流過大以及運條速度不合適； 角焊時焊條角度或電弧長度不適當(dāng)；埋弧焊時焊接 速度過快等。 （2）防止措施 選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏?、保持運條速度均勻；角焊 時焊條要采用合適的角度和保持一定的電弧長度； 埋弧焊時要正確選擇焊接參數(shù)。 3. 焊瘤焊瘤 焊瘤 （1）產(chǎn)生焊瘤的原因 主要是由于焊接電流過大，焊接速度過慢，引起 熔池溫度過高，液態(tài)金屬凝固較慢，在自重作用下 形成焊瘤。操作不熟練和運條不當(dāng)，也易產(chǎn)生焊瘤。 （2）防止措施 提高操作技術(shù)水平， 選用正確的焊接電流，控制 熔池的溫度。使用堿性焊條時宜采用短弧焊接，運條 方法要正確。 4.

4、凹坑與弧坑凹坑與弧坑 凹坑與弧坑 ) 凹坑) 弧坑 （1）產(chǎn)生凹坑與弧坑的原因 主要是由于操作技能不熟練，電弧拉得過長；焊 接表面焊縫時， 焊接電流過大， 焊條又未適當(dāng)擺動， 熄弧過快；過早進(jìn)行表面焊縫焊接或中心偏移等會導(dǎo) 致凹坑；埋弧焊時，導(dǎo)電嘴壓得過低，造成導(dǎo)電嘴黏 渣，也會使表面焊縫兩側(cè)凹陷等。 （2）防止措施 提高焊工操作技能；采用短弧焊接；填滿弧坑， 如焊條電弧焊時，焊條在收尾處作短時間的停留或作 幾次環(huán)形運條；使用收弧板； CO2氣體保護(hù)焊時，選 用有“火口處理（弧坑處理）”裝置的焊機。 5. 下塌與燒穿下塌與燒穿 下塌與燒穿 ) 下塌) 燒穿 （1）產(chǎn)生下塌與燒穿的原因 主要是由

5、于焊接電流過大，焊接速度過慢，使電 弧在焊縫處停留時間過長；裝配間隙太大，也會產(chǎn)生 上述缺欠。 （2）防止措施 正確選擇焊接電流和焊接速度； 減少熔池高溫停 留時間；嚴(yán)格控制焊件的裝配間隙。 6. 裂紋裂紋 各種部位的焊接裂紋 弧坑裂紋橫裂紋熱影響區(qū)裂紋 縱裂紋熔合線裂紋焊根裂紋 （1）熱裂紋 1）熱裂紋產(chǎn)生的原因 熱裂紋的形成示意圖 ) 結(jié)晶初期) 結(jié)晶后期 2）熱裂紋的特征 熱裂紋多貫穿在焊縫表面，并且斷口被氧化， 呈氧化色。 熱裂紋大多產(chǎn)生在焊縫中，有時也出現(xiàn)在熱影 響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征一般是沿晶界開裂，故又稱 為晶間裂紋。 3）熱裂紋的防止措施 限制鋼材和焊材中的硫、磷等元素含量

6、降低含碳量 改善熔池金屬的一次結(jié)晶 控制焊接參數(shù) 采用堿性焊條和焊劑 采用適當(dāng)?shù)臄嗷》绞?降低焊接應(yīng)力 （2）冷裂紋 冷裂紋 ) 焊道下冷裂紋) 焊趾冷裂紋) 焊根冷裂紋 1）冷裂紋產(chǎn)生的原因 氫引起冷裂紋的機理 2）冷裂紋的特征 冷裂紋的斷裂表面沒有氧化色彩。 冷裂紋多產(chǎn)生在熱影響區(qū)或熱影響區(qū)與焊縫交 界的熔合線上，但也有可能產(chǎn)生在焊縫上。 冷裂紋一般為穿晶裂紋，少數(shù)情況下也可能沿 晶界發(fā)生。 3）冷裂紋的防止措施 選用堿性低氫型焊條，可減少焊縫中的氫。 焊條和焊劑應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行烘干，隨用隨取。 改善焊縫金屬的性能，加入某些合金元素以提 高焊縫金屬的塑性。 正確選擇焊接參數(shù)，采取預(yù)熱、緩冷

7、、后熱以 及焊后熱處理等工藝措施。 改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)，降低焊接應(yīng)力等。 7. 氣孔氣孔 焊縫中的氣孔 ) 連續(xù)氣孔) 密集氣孔) 外部氣孔) 內(nèi)部氣孔 （1）氣孔產(chǎn)生的原因 焊接時，高溫熔池內(nèi)存在著各種氣體，一部分是 能溶解于液態(tài)金屬中的氫氣和氮氣；另一部分是冶金 反應(yīng)產(chǎn)生的不溶于液態(tài)金屬的一氧化碳等。 焊縫結(jié)晶時，由于焊接熔池結(jié)晶速度快，氣泡來 不及逸出而殘留在焊縫中形成了氣孔。 （2）防止氣孔的措施 1）焊前將焊絲和焊接坡口及其兩側(cè)20 30mm范圍內(nèi)的 焊件表面清理干凈。 2）焊條和焊劑按規(guī)定進(jìn)行烘干， 不得使用藥皮開裂、 剝落、變質(zhì)、偏心或焊芯銹蝕的焊條。 3）選擇合適的焊接參數(shù)。

8、4）堿性焊條施焊時應(yīng)采用短弧焊，并采用直流反接。 5）若發(fā)現(xiàn)焊條偏心，要及時調(diào)整焊條角度或更換焊條。 8. 夾渣夾渣 夾渣 ) 單面焊縫) 雙面焊縫 （1）產(chǎn)生夾渣的原因 主要是由于焊件邊緣及焊道、焊層之間清理不干 凈； 焊接電流太小， 焊接速度過大，使熔渣殘留下 來而來不及浮出； 運條角度和運條方法不當(dāng)，使熔 渣和鐵液分離不清，以致阻礙了熔渣上浮等。 （2）防止措施 采用具有良好工藝性能的焊條；選擇適當(dāng)?shù)暮附訁?數(shù)；焊前、焊間要做好清理工作，清除殘留的銹皮和 熔渣； 操作過程中注意熔渣的流動方向，調(diào)整焊條角 度和運條方法，特別是在采用酸性焊條時， 必須使熔 渣在熔池的后面，若熔渣流到熔池的前

9、面，就很容易 產(chǎn)生夾渣。 9. 未焊透未焊透 （1）產(chǎn)生未焊透的原因 主要是由于焊接坡口鈍邊過大， 坡口角度太小， 裝配間隙太?。缓附与娏鬟^小，焊接速度過快， 使熔 深淺，邊緣未充分熔化；焊條角度不正確，電弧偏吹， 使電弧熱量偏于焊件一側(cè)；層間或母材邊緣的鐵銹或 氧化皮及油污等未清理干凈。 （2）防止措施 正確選用坡口形式及尺寸，保證裝配間隙；正確 選用焊接電流和焊接速度；認(rèn)真操作，防止焊偏， 注 意調(diào)整焊條角度，使熔化金屬與母材金屬充分熔合。 10. 未熔合未熔合 （1）產(chǎn)生未熔合的原因 主要是由于焊接熱輸入太低； 焊條、焊絲或焊炬 火焰偏于坡口一側(cè)，使母材或前一層焊縫金屬未得到 充分熔化就

10、被填充金屬覆蓋；坡口及層間清理不干凈； 單面焊雙面成形焊接時，第一層的電弧燃燒時間短等。 （2）防止措施 焊條、焊絲和焊炬的角度要合適， 運條擺動應(yīng)適當(dāng)， 要注意觀察坡口兩側(cè)的熔化情況；選用稍大的焊接電 流和火焰能率，焊速不宜過快，使熱量增加足以熔化 母材或前一層焊縫金屬；發(fā)生電弧偏吹時應(yīng)及時調(diào)整 角度，使電弧對準(zhǔn)熔池；加強坡口及層間清理。 11. 夾鎢夾鎢 （1）產(chǎn)生夾鎢的原因 主要是由于當(dāng)焊接電流過大或鎢極直徑太小時， 使鎢極端部強烈地熔化燒損；氬氣保護(hù)不良引起鎢極 燒損；熾熱的鎢極觸及熔池或焊絲而產(chǎn)生飛濺等。 （2）防止措施 根據(jù)工件的厚度選擇相應(yīng)的焊接電流和鎢極直徑； 使用符合標(biāo)準(zhǔn)要求

11、純度的氬氣；施焊時，采用高頻振 蕩器引弧，在不妨礙操作的情況下，盡量采用短弧， 以增強保護(hù)效果； 操作要仔細(xì)，不使鎢極觸及熔池或 焊絲產(chǎn)生飛濺，經(jīng)常修磨鎢極端部。 13-2焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗 一、焊接質(zhì)量檢驗的過程和分類一、焊接質(zhì)量檢驗的過程和分類 1. 焊前檢驗 2. 焊接過程中的檢驗 3. 焊后成品檢驗 焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗 二、無損檢驗二、無損檢驗 1. 外觀檢驗外觀檢驗 焊縫檢驗尺用法舉例 ) 測量錯邊) 測量焊縫寬度) 測量角焊縫厚度 焊縫檢驗尺用法舉例 ) 測量雙 形坡口角度 ) 測量焊縫余高) 測量角焊縫焊腳 ) 測量焊縫間隙) 測量坡口角度) 測量管道坡口角度 2.

12、密封性檢驗密封性檢驗 （1）氣密性檢驗 常用的氣密性檢驗是將遠(yuǎn)低于容器工作壓力的壓縮 空氣壓入容器，利用容器內(nèi)外氣體的壓力差來檢查有 無泄漏。 （2）煤油試驗 在焊縫表面（包括熱影響區(qū)部分）涂上石灰水溶液， 干燥后便呈白色，再在焊縫的另一面涂上煤油。 3. 耐壓檢驗?zāi)蛪簷z驗 （1）水壓試驗 鍋爐汽包的水壓試驗 水壓機壓力計鍋爐汽包 （2）氣壓試驗 氣壓試驗和水壓試驗一樣，用于檢驗在壓力下工 作的焊接容器和管道的焊縫致密性和強度，氣壓試驗 比水壓試驗更為靈敏和迅速，但氣壓試驗的危險性比 水壓試驗大。 氣壓試驗時必須嚴(yán)格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程。 4. 無損探傷無損探傷 （1）滲透探傷 1）熒光探傷

13、熒光探傷 紫外線光源濾光板紫外線 被檢驗焊件充滿熒光物質(zhì)的缺欠 2）著色探傷 著色探傷的原理與熒光探傷相似，不同之處只是 著色探傷是用著色劑來取代熒光液而顯現(xiàn)缺欠。 著色探傷的靈敏度較熒光探傷高，操作也較方便。 （2）磁粉探傷 焊縫中有缺欠時產(chǎn)生漏磁的情況 ) 內(nèi)部裂紋) 近表面裂紋) 表面裂紋 （3）超聲波探傷 超聲波探傷原理示意圖 ) 直探頭探傷原理) 斜探頭探傷原理 （4）射線探傷 1）射線探傷的原理 X 射線探傷示意圖 2）射線探傷時缺欠的識別與評定 底片中焊接缺欠的影像 三、破壞性檢驗三、破壞性檢驗 1. 力學(xué)性能試驗力學(xué)性能試驗 焊接試樣的截取位置 拉伸彎曲沖擊 硬度焊縫拉伸舍棄

14、（1）拉伸試驗 典型的三種焊接拉伸試樣 焊縫金屬拉伸試樣接頭橫向拉伸試樣 接頭縱向拉伸試樣 （2）彎曲與壓扁試驗 1）彎曲試驗 彎曲試驗 ) 彎曲角度) 橫彎) 側(cè)彎) 縱彎 2）壓扁試驗 管接頭縱縫壓扁試驗 （3）硬度試驗 硬度試驗是用來測定焊接接頭各部位硬度的試驗。 根據(jù)硬度結(jié)果可以了解區(qū)域偏析和近縫區(qū)的淬硬傾向， 可作為選用焊接工藝時的參考，常見的測定硬度方法 有布氏硬度法（HBW）、洛氏硬度法（HR） 和維氏 硬度法（HV）。 （4）沖擊試驗 焊接接頭的沖擊試樣 2. 化學(xué)分析及腐蝕試驗化學(xué)分析及腐蝕試驗 （1）化學(xué)分析 焊縫的化學(xué)分析是指檢查焊縫金屬的化學(xué)成分，通 常用直徑為6mm的

15、鉆頭在焊縫中鉆取試樣， 一般常規(guī)分 析需試樣50 60 g。 （2）腐蝕試驗 腐蝕試驗的目的在于確定在給定的條件下金屬抗腐 蝕的能力，估計產(chǎn)品的使用壽命，分析腐蝕的原因，找 出防止或延緩腐蝕的方法。 3. 金相檢驗金相檢驗 （1）宏觀金相檢驗 宏觀金相檢驗是用肉眼或借助低倍放大鏡直接進(jìn)行 檢查。 （2）微觀金相檢驗 微觀金相檢驗是用1000 1500倍的顯微鏡來觀察焊接 接頭各區(qū)域的顯微組織、偏析、缺欠及析出相的狀況等 的一種金相檢驗方法。根據(jù)分析檢驗結(jié)果， 可確定焊接 材料、焊接方法和焊接參數(shù)等是否合理。 13-3焊接缺欠返修焊接缺欠返修 一、返修前的準(zhǔn)備一、返修前的準(zhǔn)備 1. 根據(jù)無損探傷

16、（主要是 射線探傷）的結(jié)果， 正確確定焊接缺欠的種類、位置、數(shù)量等，并分析 其產(chǎn)生原因。 2. 根據(jù)缺欠的性質(zhì)及產(chǎn)生原因，制定有效的返修 工藝。 二、返修工藝二、返修工藝 1. 清除缺欠、制備坡口清除缺欠、制備坡口 裂紋兩端鉆止裂孔 2. 焊接方法與焊接材料的選擇焊接方法與焊接材料的選擇 焊縫返修一般采用焊條電弧焊進(jìn)行， 這是由焊 條電弧焊操作方便、位置適應(yīng)性強等特點所決定的。 但若坡口寬窄深淺基本一致，尺寸較長， 并可處于 平焊或環(huán)焊位置時，也可采用埋弧焊來返修。 3. 返修工藝措施返修工藝措施 （1）采用小規(guī)格直徑、小電流等小焊接參數(shù)焊接， 降低返修部位塑性儲備的消耗。 （2）采用窄焊道、短段，多層多道，分段跳焊等焊 接方法，減小焊接應(yīng)力與變形，但每層接頭要盡量錯開。 （3）每焊完一道后，須清除盡熔渣，填滿弧坑，并 把電弧后引再熄滅，起附加熱處理作用，并立即用帶圓 角的尖頭小錘錘擊焊縫，以松弛應(yīng)力。 （4）加焊回火焊道，但焊后需磨去多余金屬， 使之與母材圓滑過渡或采用TI