第十四章焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn)

1、第十四章 焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn) 為了確保在焊接過程中焊接接頭的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)或工藝要求，應(yīng)在焊接前和焊接過程中對(duì)被焊金屬材料的可焊性、焊接工藝、焊接規(guī)范、焊接設(shè)備和焊工的操作進(jìn)行焊接檢驗(yàn)，并對(duì)焊成的焊件進(jìn)行全面的檢查。本章主要敘述焊接檢驗(yàn)的內(nèi)容、各種常見的焊接缺陷的特征及其產(chǎn)生的原因和焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)方法。第一節(jié) 焊接檢驗(yàn) 焊接檢驗(yàn)指在焊前和焊接過程中對(duì)影響焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行系統(tǒng)的檢查。焊接檢驗(yàn)包括焊前檢驗(yàn)和焊接過程中的質(zhì)量控制，其主要內(nèi)容有：一、原材料的檢驗(yàn) 原材料指被焊金屬和各種焊接材料，在焊接前必須查明牌號(hào)及性能，要求符合技術(shù)要求，牌號(hào)正確，性能合格。如果被焊金屬材質(zhì)不明時(shí)，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)某煞址?/p>

2、析和性能實(shí)驗(yàn)。選用焊接材料(電焊條)，是焊接前準(zhǔn)備工作的重要環(huán)節(jié)，直接影響焊接質(zhì)量，因而必須鑒定焊接材料(電焊條)的質(zhì)量、工藝性能，做到合理選用、正確保管和使用。二、焊接設(shè)備的檢查在焊接前，應(yīng)對(duì)焊接電源和其它焊接設(shè)備進(jìn)行全面仔細(xì)的檢查。檢查的內(nèi)容包括其工作性能是否符合要求，運(yùn)行是否安全可靠等。三、裝配質(zhì)量的檢查一般焊件焊接工藝過程主要包括備料、裝配、點(diǎn)固焊、預(yù)熱、焊接、焊后熱處理和檢驗(yàn)等工作。確保裝配質(zhì)量，焊接區(qū)應(yīng)清理干凈，特別是坡口的加工及其表面狀況會(huì)嚴(yán)重地影響焊縫質(zhì)量。坡口尺寸在加工后應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，而且在整條焊縫長(zhǎng)度上應(yīng)均勻一致；坡口邊緣在加工后應(yīng)平整光潔，采用氧氣切割時(shí)，坡口兩側(cè)的棱角

3、不應(yīng)熔化；對(duì)于坡口上及其附近的污物，如油漆、鐵銹、油脂、水分、氣割的熔渣等應(yīng)在焊前清除干凈。點(diǎn)固焊時(shí)應(yīng)注意檢查焊縫的對(duì)口間隙、錯(cuò)口和中心線偏斜程度。坡口上母材的裂紋、分層都是產(chǎn)生焊接缺陷的因素。只有在確保裝配質(zhì)量、符合設(shè)計(jì)規(guī)定的要求后才能進(jìn)行焊接。四、焊接工藝和焊接規(guī)范的檢查焊工在焊接的過程中，焊接工藝參數(shù)和焊接順序都必須嚴(yán)格按照工藝文件規(guī)定的焊接規(guī)范執(zhí)行。焊工的操作技能和責(zé)任心對(duì)焊接質(zhì)量有直接的影響，應(yīng)按規(guī)定經(jīng)過培訓(xùn)、考試合格并持有上崗證書的焊工才能焊接正式產(chǎn)品。在焊接過程中應(yīng)隨時(shí)檢查焊接規(guī)范是否變化，如焊條電弧焊時(shí)，要隨時(shí)注意焊接電流的大?。粴怏w保護(hù)焊時(shí)，應(yīng)特別注意氣體保護(hù)的效果。對(duì)于重要

4、工件的焊接，特別是新材料的焊接，焊前應(yīng)進(jìn)行工藝性能試驗(yàn)，并制定出相應(yīng)的焊接工藝措施。焊工需先進(jìn)行練習(xí)，在掌握了規(guī)定的工藝措施和要求并在操作熟練后，才能正正式參加焊接。 五、焊接過程中的質(zhì)量控制 為了鑒定在一定工藝條件下焊成的焊接接頭是否符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)在焊前和焊接過程中焊制樣品，有時(shí)也可以從實(shí)際焊件中抽出代表性試樣，通過作外觀檢查和探傷試驗(yàn)，然后再加工成試樣，進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)。在焊接過程中，若發(fā)現(xiàn)有焊接缺陷，應(yīng)查明缺陷的性質(zhì)、大小、位置，找出原因及時(shí)處理。對(duì)于全焊接結(jié)構(gòu)還要做全面強(qiáng)度試驗(yàn)。對(duì)于容器要進(jìn)行致密性實(shí)驗(yàn)和水壓實(shí)驗(yàn)等。 在整個(gè)焊接過程中都應(yīng)有相應(yīng)的技術(shù)記錄，要求每條重要焊縫在焊后都要打

5、上焊工鋼印，作為技術(shù)的原始資料，便于今后檢查。 生產(chǎn)實(shí)踐說明平焊(尤其是船形焊)焊縫的質(zhì)量容易保證、缺陷少，而仰焊、立焊等，既不易操作，又難以保證質(zhì)量。必要時(shí)，應(yīng)盡可能利用胎具、夾具，把要焊的地方調(diào)整到平焊位置，以保證焊接質(zhì)量。同時(shí)，利用胎具、夾具對(duì)焊件進(jìn)行定位夾緊，還可有效地減少焊接變形，保證焊接過程中焊件和焊接的穩(wěn)定性，這對(duì)于保證裝配質(zhì)量、焊縫質(zhì)量以及焊接的機(jī)械化和自動(dòng)化都十分有利。第二節(jié) 常見的電焊缺陷 焊接缺陷按其在焊縫中的位置，可分為內(nèi)部缺陷和外部缺陷兩大類。外部缺陷位于焊縫的外表面，直接或用低倍的放大鏡就能看到。外部缺陷主要包括焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、塌陷、表面氣孔、表面裂

6、紋、燒穿等；內(nèi)部缺陷主要包括未焊透、內(nèi)部氣孔、內(nèi)部裂紋、夾渣等。內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部，須用無損探傷法或用破壞性試驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。下面分別敘述各種焊接缺陷的特征、產(chǎn)生原因和防止措施。一、焊縫形狀方面的缺陷 (一)焊縫尺寸不符合要求 主要指焊縫高低不平、寬窄不一，余高過高和不足等。焊縫尺寸過小會(huì)降低焊接接頭的承載能力；焊縫尺寸過大會(huì)增加焊接工作量，使焊接殘余應(yīng)力和焊接變形增加，并會(huì)造成應(yīng)力集中。焊接坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻、焊接電流過大或過小、運(yùn)條方式或速度及焊角角度不當(dāng)?shù)染鶗?huì)造成焊縫尺寸不符合要求。 (二)咬邊 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)生的溝槽或凹陷即為咬邊，詳

7、見圖14-1。 咬邊使母材金屬的有效截面減少，減弱了焊接接頭的強(qiáng)度，同時(shí)在咬邊處容易引起應(yīng)力集中，承載后有可能在咬邊處產(chǎn)生裂紋，甚至引起結(jié)構(gòu)的破壞。產(chǎn)生咬邊的原因是操作工藝不當(dāng)、焊接規(guī)范選擇不正確，如焊接電流過大，電弧過長(zhǎng)，焊條角度不當(dāng)?shù)取?三)焊瘤 焊接過程中，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即為焊瘤，詳見圖14-2。 焊瘤不僅影響焊縫外表的美觀，而且焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成應(yīng)力集中。對(duì)于管道接頭來說，管道內(nèi)部的焊瘤還會(huì)使管內(nèi)的有效面積減少，嚴(yán)重時(shí)使管內(nèi)產(chǎn)生堵塞。焊縫間隙過大、焊條位置和運(yùn)條方法不正確、焊接電流過大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的產(chǎn)生。焊瘤常在立焊和仰焊

8、時(shí)發(fā)生。(四)燒穿 焊接過程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷稱為燒穿，詳見圖14-3。 燒穿在焊條電弧焊中，尤其是在焊接薄板時(shí)，是一種常見的缺陷。燒穿是一種不允許存在的焊接缺陷。產(chǎn)生燒穿的主要原因是焊接電流過大，焊接速度太低，當(dāng)裝配間隙過大或鈍邊太薄時(shí)，也會(huì)發(fā)生燒穿現(xiàn)象。為了防止燒穿，要正確設(shè)計(jì)焊接坡口尺寸，確保裝配質(zhì)量，選用適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)。單面焊可采用加銅墊板或焊劑墊等辦法防止熔化金屬下塌及燒穿。焊條電弧焊焊接薄板時(shí)，可采用跳弧焊接法或斷續(xù)滅弧焊接法。(五)未焊透 焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象稱為未焊透，如圖14-4。 未焊透常出現(xiàn)在單面焊的根部和雙面焊的中部。未焊透不僅使焊

9、接接頭的機(jī)械性能降低，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后會(huì)引起裂紋。 未焊透產(chǎn)生的原因是焊接電流太小；運(yùn)條速度太快；焊條角度不當(dāng)或電弧發(fā)生偏吹；坡口角度或?qū)陂g隙太小；焊件散熱太快；氧化物和熔渣等阻礙了金屬間充分的熔合等。凡是造成焊條金屬和基本金屬不能充分熔合的因素都會(huì)引起未焊透的產(chǎn)生。 防止未焊透的措施包括：正確選擇坡口形式和裝配間隙，并清除掉坡口兩側(cè)和焊層間的污物及熔渣；選用適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣?；運(yùn)條時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)整焊條的角度，特別是遇到磁偏吹和焊條偏心時(shí)，更要注意調(diào)整焊條角度，以使焊縫金屬和母材金屬得到充分熔合；對(duì)導(dǎo)熱快、散熱面積大的焊件，應(yīng)采取焊前預(yù)熱或焊接過程中加

10、熱的措施。(六)未熔合 與焊道之間未完全熔化結(jié)合的部分；或指點(diǎn)焊時(shí)母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分，詳見圖14-5。 未熔合產(chǎn)生的危害大致與未焊透相同。產(chǎn)生未熔合的原因有：焊接線能量太低；電弧發(fā)生偏吹；坡口側(cè)壁有銹垢和污物；焊層間清渣不徹底等。 (七)凹坑、塌陷及未焊滿 凹坑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，詳見圖14-6。塌陷指單面熔化焊時(shí)，由于焊接工藝不當(dāng)，造成焊縫金屬過量透過背面，使焊縫正面塌陷，背面凸起的現(xiàn)象，詳見圖14-7。由于填充金屬不足，在焊縫表面形成的連續(xù)或斷續(xù)的溝未熔合指焊接時(shí)，焊道與母材之間或焊道槽，這種現(xiàn)象即未焊滿。上述缺陷削弱了焊縫的有效截面面積

11、，容易造成應(yīng)力集中并使焊縫的強(qiáng)度嚴(yán)重減弱。塌陷常在立焊和仰焊時(shí)產(chǎn)生，特別是管道的焊接，往往由于熔化金屬下墜出現(xiàn)這種缺陷。焊條電弧焊應(yīng)注意在收弧的過程中，使焊條在熔池處作短時(shí)間的停留，或作環(huán)形運(yùn)條，以避免在收弧處出現(xiàn)凹坑。二、夾渣 焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣，詳見圖14-8。 夾渣與夾雜物不同，夾雜物是由于焊接冶金反應(yīng)產(chǎn)生的，焊后殘留在焊縫金屬中的非金屬雜質(zhì)，如氧化物、硫化物、硅酸鹽等。夾雜物尺寸很小，呈分散分布。夾渣一般尺寸較大，常為一毫米至幾毫米長(zhǎng)。夾渣在金相試樣磨片上可直接觀察到，用射線探傷也可檢查出來。 夾渣外形很不規(guī)則，大小相差也極懸殊，對(duì)接頭性能影響比較嚴(yán)重。夾渣會(huì)降低焊接接頭的

12、塑性和韌性；夾渣的尖角處，造成應(yīng)力集中；特別是對(duì)于淬火傾向較大的焊縫金屬，容易在夾渣尖角處產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力而形成焊接裂紋。 (一)夾渣產(chǎn)生的原因 熔渣未能上浮到熔池表面就會(huì)形成夾渣。夾渣產(chǎn)生的原因有： 1在坡口邊緣有污物存在。定位焊和多層焊時(shí)，每層焊后沒將熔渣除凈，尤其是堿性焊條脫渣性較差，如果下層熔渣未清理干凈，就會(huì)出現(xiàn)夾渣。 2坡口太小，焊條直徑太粗，焊接電流過小，因而熔化金屬和熔渣由于熱量不足使其流動(dòng)性差，會(huì)使熔渣浮不上來造成夾渣。 3焊接時(shí)，焊條的角度和運(yùn)條方法不恰當(dāng)，對(duì)熔渣和鐵水辨認(rèn)不清，把熔化金屬和熔渣混雜在一起。 4冷卻速度過快，熔渣來不及上浮。 5母材金屬和焊接材料的化學(xué)成分不

13、當(dāng)，如當(dāng)熔渣內(nèi)含氧、氮、錳、硅等成分較多時(shí)，容易出現(xiàn)夾渣。 6焊接電流過小，使熔池存在時(shí)間太短。 7焊條藥皮成塊脫落而未熔化，焊條偏心，電弧無吹力、磁偏吹等。 (二)防止夾渣產(chǎn)生的措施 1認(rèn)真將坡口及焊層間的熔渣清理干凈，并將凹凸處鏟平，然后施焊。 2適當(dāng)?shù)卦黾雍附与娏?，避免熔化金屬冷卻過快，必要時(shí)把電弧縮短，并增加電弧停留時(shí)間，使熔化金屬和熔渣分離良好。 3根據(jù)熔化情況，隨時(shí)調(diào)整焊條角度和運(yùn)條方法。焊條橫向擺動(dòng)幅度不宜過大，在焊接過程中應(yīng)始終保持輪廓清晰的焊接熔池，使熔渣上浮到鐵水表面，防止熔渣混雜在熔化金屬中或流到熔池前面而引起夾渣。 4正確選擇母材和焊接材料；調(diào)整焊條藥皮或焊劑的化學(xué)成分

14、，降低熔渣的熔點(diǎn)和粘度，能有效地防止夾渣。 三、氣孔 (一)氣孔的形成 焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來所形成的空穴稱為氣孔。氣孔可分為密集氣孔、條蟲狀氣孔和針狀氣孔等。焊縫中形成氣孔的氣體主要是氫氣、一氧化碳、氮?dú)獾?。氣孔可能產(chǎn)生在焊縫表面或隱藏在焊縫內(nèi)部深處。小的氣孔要在顯微鏡下才能看到，大的氣孔直徑可達(dá)3mm。 (二)氣孔對(duì)焊縫性能的影響 氣孔對(duì)焊縫的性能有較大影響，它不僅使焊縫的有效工作截面減小，使焊縫機(jī)械性能下降，而且破壞了焊縫的致密性，容易造成泄漏。條蟲狀氣孔和針狀氣孔比圓形氣孔危害性更大，在這種氣孔的邊緣有可能發(fā)生應(yīng)力集中，致使焊縫的塑性降低。因此在重要的焊件中，對(duì)

15、氣孔應(yīng)嚴(yán)格地控制。 (三)防止氣孔產(chǎn)生的措施為防止氣孔的產(chǎn)生，應(yīng)從母材、焊接材料和焊接工藝等方面采取措施。 1在母材方面，應(yīng)在焊前清除焊件坡口面及兩側(cè)的水分、銹、油污及防腐底漆。在焊接材料方面，焊條電弧焊時(shí)，如果焊條藥皮受潮、變質(zhì)、剝落、焊芯生銹等，都會(huì)產(chǎn)生氣孔。焊條焊前烘干，對(duì)防止氣孔的產(chǎn)生十分關(guān)鍵。一般說，酸性焊條抗氣孔性好，要求酸性焊條藥皮的含水量不得大于4。對(duì)于低氫型堿性焊條，要求藥皮的水分含量不得超過0.1。氣體保護(hù)焊時(shí)，保護(hù)氣體的純度必須符合要求。 2在焊接工藝方面，焊條電弧焊時(shí)，焊接電流不能過大否則，焊條發(fā)紅，藥皮提前分解，保護(hù)作用將會(huì)失去。焊接速度不能太快。對(duì)于堿性焊條，要采用

16、短弧進(jìn)行焊接，防止有害氣體侵入。當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊條有偏心時(shí)，要及時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜焊條。焊接復(fù)雜的工件時(shí)，要注意控制磁偏吹，因?yàn)榇牌禃?huì)破壞保護(hù)，產(chǎn)生氣孔。焊前預(yù)熱可以減慢熔池的冷卻速度，有利于氣體的浮出。選擇正確的焊接規(guī)范，運(yùn)條速度不應(yīng)過快，焊接過程中不要斷弧，保證引弧處、接頭處、收弧處的焊接質(zhì)量，在焊接時(shí)避免風(fēng)吹雨打等均能防止氣孔產(chǎn)生。 實(shí)踐證明，焊接時(shí)極性對(duì)氣孔有一定的影響，直流反接的氣孔傾向小，直流正接的氣孔傾向大，交流時(shí)介于兩者之間。 (四)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)氣孔的產(chǎn)生及防止方法二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)，由于在焊接熔池表面上沒有熔渣覆蓋，同時(shí)二氧化碳?xì)饬鲗?duì)熔池又有較大的冷卻作用，使熔池凝固較快，不利

17、于氣體在熔池凝固前逸出，因而容易出現(xiàn)氣孔。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊產(chǎn)生氣孔的氣體來源、氣孔類型及防止方法有以下三方面： 1一氧化碳?xì)饪?。?dāng)焊絲中的硅、錳脫氧元素含量不足時(shí)，熔池中生成的一氧化碳?xì)怏w不能完全從熔池中逸出，便形成了一氧化碳?xì)饪?。通常一氧化碳?xì)饪桩a(chǎn)生在焊縫內(nèi)部，為條蟲狀，其表面比較光滑，并沿結(jié)晶方向分布。 2氮?dú)饪住怏w保護(hù)焊時(shí)，氮?dú)馍钊肴鄢氐脑蛴校簢娮炜讖竭^大、氣體流量太小、噴嘴與焊件間距離太遠(yuǎn)、焊速太快等。氮?dú)饪状蠖喑啥殉霈F(xiàn)，形狀與蜂窩相似。 3氫氣孔。由于二氧化碳?xì)怏w不純，焊件和焊絲表面有鐵銹、油污和水氣，使熔池中溶人大量的氫氣。氫氣孔大多出現(xiàn)在焊縫表面，其斷面呈螺釘狀或針狀，從焊

18、縫表面觀察呈圓喇叭口形，在氣孔四周有光滑的內(nèi)壁，在個(gè)別情況下氫氣孔也會(huì)在焊縫內(nèi)部產(chǎn)生，形狀為圓形小球狀。 氣體保護(hù)焊時(shí)，主要是保證保護(hù)氣流對(duì)焊縫金屬具有良好的保護(hù)作用。焊接速度太快時(shí)，熔池尾部有可能處于噴嘴的保護(hù)區(qū)以外。手工鎢極氬弧焊填加焊絲時(shí)，已受熱的絲端頭要在保護(hù)范圍之內(nèi)停留，防止產(chǎn)生氧化。四、裂紋 焊接裂紋是最危險(xiǎn)的焊接缺陷，嚴(yán)重地影響著焊接結(jié)構(gòu)的使用性能和安全可靠性，許多焊接結(jié)構(gòu)的破壞事故，都是焊接裂紋引起的。裂紋除了降低焊接接頭的強(qiáng)度外，還因裂紋的末端有一個(gè)尖銳的缺口，將引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中，促使裂紋的發(fā)展和破壞。 根據(jù)形成焊接裂紋的溫度可分為熱裂紋和冷裂紋，根據(jù)裂紋發(fā)生的位置可分為焊

19、縫金屬中的裂紋和熱影響區(qū)中的裂紋。 (一)熱裂紋在焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。 1熱裂紋的形成。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊接的材料大多都是合金，而合金凝固自開始到最終結(jié)束，是在一定的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行的，這是熱裂紋產(chǎn)生的基本原因。焊縫金屬中的許多雜質(zhì)的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝固溫度，這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點(diǎn)的雜質(zhì)推擠到凝固結(jié)晶的晶粒邊界，形成了一層液體薄膜，又因?yàn)楹附訒r(shí)熔池的冷卻速度很大，焊縫金屬在冷卻的過程中發(fā)生收縮，使焊縫金屬內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力把凝固的焊縫金屬沿晶粒邊界拉開，又沒有足夠的液體金屬補(bǔ)充時(shí)，就會(huì)形成微小的裂紋，

20、隨著溫度的繼續(xù)下降，拉應(yīng)力增大，裂紋不斷擴(kuò)大，這就是凝固裂紋。 當(dāng)焊縫金屬中含有較多的低熔點(diǎn)雜質(zhì)時(shí)，焊縫金屬極易產(chǎn)生凝固裂紋。母材和焊接材料中含有害雜質(zhì)，特別是硫。硫在鋼中與鐵化合形成硫化亞鐵(FeS)，硫化亞鐵又與鐵發(fā)生反應(yīng)形成一種共晶物質(zhì)，凝固溫度為988，遠(yuǎn)低于鋼鐵的凝固溫度，所以硫是引起鋼材焊縫金屬中發(fā)生凝固裂紋的最主要的元素。另外，鋼材中含碳量較高時(shí)，有利于硫在晶界處富集，因而也是促進(jìn)形成凝固裂紋的原因，所以采用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂紋的產(chǎn)生。 在熱影響區(qū)熔合線附近產(chǎn)生的熱裂紋稱為液化裂紋或稱熱撕裂。多層焊時(shí)，前一焊層的一部分即為后一焊層的熱影響區(qū)，所以液化裂紋也可能在焊

21、縫層間的熔合線附近產(chǎn)生。液化裂紋的產(chǎn)生原因基本與凝固裂紋相似，即在焊接熱循環(huán)作用下，不完全熔化區(qū)晶界處的易熔雜質(zhì)有一部分發(fā)生熔化，形成液態(tài)薄膜。在拉應(yīng)力的作用下，沿液態(tài)薄膜形成細(xì)小的裂紋。液化裂紋一般長(zhǎng)約0.5mm，很少超過1mm，這種裂紋可成為冷裂紋的裂源，所以危害性也很大。 熱裂紋顯著的特征是斷口呈藍(lán)黑色，即金屬在高溫被氧化的顏色。有時(shí)在熱裂紋里有流入熔渣的跡象。再者，弧坑裂紋多為熱裂紋。 2防止熱裂紋產(chǎn)生的措施： (1)錳具有脫硫作用。母材和焊接材料若含硫量及含碳量高，而含錳量不足時(shí)，易產(chǎn)生熱裂紋。一般要求母材、焊條、焊絲的含硫量不應(yīng)超過0.04，低碳鋼和低合金鋼用焊條和焊絲，含碳量一般

22、不應(yīng)超過0.12。焊條電弧焊時(shí)，正確選用焊條的型號(hào)，使用合格、優(yōu)質(zhì)的電焊條是防止熱裂紋產(chǎn)生的重要措施。 (2)對(duì)剛性大的焊件，因焊接時(shí)產(chǎn)生的變形小，結(jié)果使焊接應(yīng)力增大，促使熱裂紋的產(chǎn)生。在焊接時(shí)選擇合適的焊接規(guī)范，必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱和緩冷措施，合理地安排焊接方向和焊接順序，以減少焊接應(yīng)力。 (3)調(diào)整焊縫金屬的合金成分，如焊接鉻鎳不銹鋼時(shí)，適當(dāng)提高焊縫金屬的含鉻量，可顯著提高焊縫金屬的抗熱裂紋性能。在焊縫金屬中加入可使晶粒細(xì)化的元素，如鉬、釩、鈦鈮、鋯、鋁等，有利于消除集中分布的液態(tài)薄膜，有效地防止熱裂紋的產(chǎn)生。 (4)熱裂紋極易在弧坑產(chǎn)生，即弧坑裂紋。焊條電弧焊時(shí)，一定要注意填滿弧坑。在不加填

23、充絲的鎢極氬弧焊中，收弧時(shí)，焊接電流要逐漸變小，待焊接熔池的體積減少到很小時(shí)，再切斷焊接電流。焊接難以消除弧坑裂紋的材料時(shí)，應(yīng)使用引弧板把弧坑引出。 (二)冷裂紋 1冷裂紋的形成。冷裂紋指焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí)產(chǎn)生的焊接裂紋。冷裂紋與熱裂紋的主要區(qū)別是：冷裂紋在較低的溫度下形成，一般在200300。C以下形成；冷裂紋不是在焊接過程中產(chǎn)生的，而是在焊后延續(xù)一定時(shí)間后才產(chǎn)生，如果鋼的焊接接頭冷卻到室溫后并在一定時(shí)間(幾小時(shí)、幾天，甚至十幾天以后)才出現(xiàn)的冷裂紋就稱為延遲裂紋；冷裂紋多在焊接熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生，如沿應(yīng)力集中的焊縫根部所形成的冷裂紋稱為焊根裂紋。沿應(yīng)力集中的焊趾處所形成的冷裂紋，稱為焊趾

24、裂紋。在靠近堆焊焊道的熱影響區(qū)內(nèi)所形成的裂紋稱為焊道下裂紋。冷裂紋有時(shí)也在焊縫金屬內(nèi)發(fā)生。一般焊縫金屬的橫向裂紋多為冷裂紋。冷裂紋與熱裂紋相比，冷裂紋的斷口無氧化色。 冷裂紋產(chǎn)生的原因有：鋼材的淬火傾向、殘余應(yīng)力、焊縫金屬和熱影響區(qū)的擴(kuò)散氫含量。其中氫的作用是形成冷裂紋的重要因素。 當(dāng)焊縫和熱影響區(qū)的含氫量較高時(shí)，焊縫中的氫在結(jié)晶過程中向熱影響區(qū)擴(kuò)散，當(dāng)這些氫不能逸如時(shí)，就聚集在離熔合線不遠(yuǎn)的熱影響區(qū)中；如果被焊材料的淬火傾向較大，焊后冷卻下來，在熱影響區(qū)可能形成馬氏體組織，該種組織脆而硬；再加上焊后的焊接殘余應(yīng)力，在上述三個(gè)因素的共同作用下，導(dǎo)致了冷裂紋的產(chǎn)生。 由于在不同的材料中氫的擴(kuò)散速

25、度不同，因而使冷裂紋的產(chǎn)生具有延遲性。 2防止冷裂紋產(chǎn)生的具體措施： (1)焊前預(yù)熱和焊后緩冷，不僅能改善焊接接頭的組織，降低熱影響區(qū)的硬度和脆性，還能加速焊縫中的氫向外擴(kuò)散，并起到減少焊接應(yīng)力的作用。 (2)選用合適的焊接材料，如選用堿性低氫型焊條，在焊前將焊條烘干，并隨用隨取。在焊前應(yīng)仔細(xì)清除坡口周圍的水、油、銹等污物，以減少氫的來源。 (3)選擇合適的焊接規(guī)范。尤其是焊接速度，既不能過快，也不能太慢。焊接速度太快，易形成淬火組織；焊接速度太慢，會(huì)使熱影響區(qū)變寬，總之，都會(huì)促使產(chǎn)生冷裂紋。在焊接時(shí)，應(yīng)采用合理的裝配和焊接順序，以減小焊接殘余應(yīng)力。 (4)焊后及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理和去氫處理

26、，消除殘余應(yīng)力，使氫從焊接接頭中充分逸出。所謂去氫處理，一般指焊件焊后立即在200350的溫度下保溫26h，然后緩冷。其主要目的是使焊縫金屬內(nèi)的擴(kuò)散氫加速逸出。 (三)再熱裂紋 1再熱裂紋的形成。再熱裂紋是指焊后焊件在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱(消除應(yīng)力熱處理或其它加熱過程)而產(chǎn)生的裂紋。高溫下工作的焊件，在使用過程中也會(huì)產(chǎn)生這種裂紋。尤其是含有一定數(shù)量的鉻、鉬、釩、鈦、鈮等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼，在焊接熱影響區(qū)有產(chǎn)生再熱裂紋的傾向。 再熱裂紋一般位于母材的熱影響區(qū)中，往往沿晶界開裂，在粗大的晶粒區(qū)，并且是平行于熔合線分布。 產(chǎn)生再熱裂紋的原因是：焊接時(shí)，在熱影響區(qū)靠近熔合線處被加熱到1200以

27、上時(shí)，熱影響區(qū)晶界的釩、鉬、鈦等的碳化物熔于奧氏體中；當(dāng)焊后熱處理重新加熱，加熱溫度在500700的范圍內(nèi)時(shí)，這些合金元素的碳化物呈彌散狀重新析出，晶粒內(nèi)部強(qiáng)化，而晶界相對(duì)地被削弱。這時(shí)，若焊接接頭中存在較大的焊接殘余應(yīng)力，而且應(yīng)力超過了熱影響區(qū)熔合線附近金屬的塑性，便產(chǎn)生了裂紋。 2防止再熱裂紋產(chǎn)生的措施： (1)焊前工件應(yīng)預(yù)熱至300400，且應(yīng)采用大規(guī)范進(jìn)行施焊。 (2)改進(jìn)焊接接頭形式，合理地布置焊縫，減小接頭剛度，減小焊接應(yīng)力和應(yīng)力集中，如將V形坡口改為U形坡口等。 (3)選擇合適的焊接材料。在滿足使用要求的前提下，選用高溫強(qiáng)度低于母材的焊接材料，這樣在消除應(yīng)力熱處理的過程中，焊縫金

28、屬首先產(chǎn)生變形，對(duì)防止再熱裂紋的產(chǎn)生就十分有利。 (4)合理選擇消除應(yīng)力熱處理的溫度和工藝。比如：避開再熱裂紋敏感的溫度，加熱和冷卻盡量慢，以減少溫差應(yīng)力。也可以采用中間回火消除應(yīng)力措施，以使接頭在最終熱處理時(shí)有較低的殘余應(yīng)力。 (四)層狀撕裂1層狀撕裂的形成。層狀撕裂指在焊接時(shí)，在焊接結(jié)構(gòu)中沿鋼板軋層形成的呈階梯狀的一種裂紋。層狀撕裂是一種低溫裂紋，主要在厚板的T形接頭或角形接頭里產(chǎn)生，詳見圖14-9。 層狀撕裂往往在整個(gè)結(jié)構(gòu)焊接完畢以后才產(chǎn)生，一旦產(chǎn)生層狀撕裂，就要大面積更換鋼板，有時(shí)甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)報(bào)廢。 層狀撕裂產(chǎn)生的原因是：在軋鋼過程中，鋼中的非金屬夾雜物(硫化物、硅酸鹽)被軋成薄片狀，

29、呈層狀分布。由于這些片狀的夾雜物與金屬的結(jié)合強(qiáng)度很低，在焊后冷卻時(shí)，由于焊縫收縮在板厚的方向上造成一定的拉應(yīng)力，或者在板厚的方向上有拉伸載荷作用，使片狀?yuàn)A雜物與金屬剝離，隨著拉應(yīng)力的增加形成了沿軋層的裂紋；隨后沿軋層的裂紋之間的金屬又在剪切作用下發(fā)生剪切破壞，形成與上述沿軋層的裂紋相垂直的裂紋，并把裂紋之間連接起來，呈階梯狀的裂紋即層狀撕裂。 2防止產(chǎn)生層狀撕裂的措施： (1)焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)合理，減少鋼板在板厚方向上的拉應(yīng)力，應(yīng)避免把許多構(gòu)件集中焊在一起；在焊接接頭設(shè)計(jì)和坡口類型的選擇上，不應(yīng)使焊縫熔合線與鋼材的軋制平面相平行，這一點(diǎn)是防止產(chǎn)生層狀撕裂的重要設(shè)計(jì)原則。 (2)選用抗層狀撕裂性能

30、好的母材。一般鋼材的含硫量越低，抗層狀撕裂性能越好。常用鋼板板厚方向的拉伸試樣的斷面收縮率評(píng)定其抗層狀撕裂性能，如大于25，就比較安全。 (3)采取的工藝措施：減少裝配間隙；采用擴(kuò)散氫含量低的焊接材料；在T形接頭的腹板上堆焊一層或兩層塑性好的估計(jì)焊縫內(nèi)部可能產(chǎn)生的缺陷。例如電流過小或運(yùn)條過快，則焊道的外表面會(huì)隆起和高低不平，這時(shí)在焊縫中往往有未焊透的可能；又如弧坑過大和咬邊嚴(yán)重，則說明焊接電流過大，對(duì)于淬透性強(qiáng)的鋼材，則容易產(chǎn)生裂紋。 (二)致密性檢驗(yàn) 對(duì)于壓力容器和管道焊接接頭的缺陷，一般均采用致密性檢驗(yàn)的方法，如滲透性試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)及質(zhì)譜檢漏法。滲透性試驗(yàn)也稱為滲透探傷，是把滲透

31、能力很強(qiáng)的液體涂在焊件表面上，擦凈后再涂上顯示物質(zhì)，使?jié)B透到缺陷中的滲透液被吸附出來，從而顯示出缺陷的位置、性質(zhì)和大小。水壓試驗(yàn)主要用于檢驗(yàn)焊接容器上焊縫的嚴(yán)密性和強(qiáng)度，采用的試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.52倍，升壓前要排盡里面的空氣，試驗(yàn)水溫要高于局圍空氣的溫度，以防止外表凝結(jié)露水。 (三)無損探傷 無損探傷除滲透探傷外還包括熒光探傷、磁粉探傷、射線探傷和超聲波探傷等檢驗(yàn)手段。 1磁粉探傷。主要用來檢查鐵磁性材料表面和近表面的微小裂紋、夾渣等缺陷。磁粉探傷的原理如圖14-10所示。將被檢驗(yàn)的工件放在較強(qiáng)的磁場(chǎng)中，在焊接區(qū)撒上鐵磁粉。當(dāng)被檢驗(yàn)表面和近表面有缺陷時(shí)，就相當(dāng)于那里有一對(duì)磁極的局部磁場(chǎng)，

32、就會(huì)吸引較多的鐵磁粉，從而顯示出缺陷的輪廓。只有當(dāng)磁力線的方向與缺陷垂直時(shí)，檢驗(yàn)的靈敏度才高。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，要從幾個(gè)方向?qū)讣M(jìn)行磁化，觀察鐵磁粉所顯示出來的缺陷形狀。 2熒光探傷。其原理與滲透探傷相似，主要不同處是在滲透液中加入熒光粉。涂顯示物質(zhì)后，用水銀石英燈照射焊件，利用水銀石英燈發(fā)出的紫外線激發(fā)發(fā)光材料。所涂顯示物質(zhì)從缺陷中吸附出的滲透液，在紫外線的照射下發(fā)出螢光，從而顯示出缺陷的形狀。 3射線探傷。射線探傷是用X射線或7射線透過金屬材料對(duì)照相膠片發(fā)生感光作用，從而判斷和鑒定焊縫內(nèi)部質(zhì)量的方法，是檢查焊縫內(nèi)部缺陷的一種比較準(zhǔn)確可靠的手段。 當(dāng)X射線或7射線通過被檢查的焊縫時(shí)，由于

33、焊縫內(nèi)的缺陷對(duì)射線的衰減和吸收能力不同，使射線通過焊接接頭的強(qiáng)度不一樣，作用到感光膠片上，使膠片有不同程度的感光，膠片沖洗后，即可用來判斷缺陷的位置、性質(zhì)和大小。 對(duì)于母材厚度在30mm以下的工件，用X射線透視照相檢查裂紋、未焊透、氣孔和夾渣等焊接缺陷。對(duì)于厚度較大的工件，常用射線透視來識(shí)別焊接缺陷。 4超聲波探傷。金屬探傷的超聲波頻率在0.55MHz之間，可在金屬中傳播很遠(yuǎn)的距離。當(dāng)遇到兩介質(zhì)的分界面(缺陷)時(shí)，被反射回來，在熒光屏上形成反射脈沖波。根據(jù)脈沖波的位置和特征，就可以確定缺陷的位置、形狀和大小。 超聲波探傷主要用于厚壁焊件的探傷，檢查裂紋的靈敏度較高。其缺點(diǎn)是判斷缺陷性質(zhì)的直觀性

34、差，而且對(duì)缺陷尺寸的判斷不夠準(zhǔn)確，靠近表面層的缺陷不易被發(fā)現(xiàn)。 二、破壞性檢驗(yàn) (一)折斷面檢驗(yàn)焊縫的折斷面檢查簡(jiǎn)單、迅速，不需要特殊設(shè)備，在生產(chǎn)中和安裝工地現(xiàn)場(chǎng)廣泛地采用。 折斷面檢查，為保證焊縫在縱剖面處斷開，可先在焊縫表面沿焊縫方向刻一條溝槽，銑、刨、鋸均可，槽深約為焊縫厚度的13，然后用拉力機(jī)械或錘子將試樣折斷，即可觀察到焊接缺陷，如氣孔、夾渣、未焊透和裂紋等。根據(jù)折斷面有無塑性變形的情況，還可判斷斷口是韌性破壞還是脆性破壞。 (二)鉆孔檢驗(yàn) 在無條件進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)的情況下，可以對(duì)焊縫進(jìn)行局部鉆孔檢驗(yàn)。一般鉆孔深度約為焊件厚度的23，為了便于發(fā)現(xiàn)缺陷，鉆孔部位可用10的硝酸水溶液浸蝕

35、，檢查后鉆孔處予以補(bǔ)焊。鉆頭直徑比焊縫寬度大23mm，端部磨成90º角。 (三)機(jī)械性能試驗(yàn)這是為了評(píng)定各種鋼材或焊接材料焊接后的接頭和焊縫的機(jī)械性能。其試驗(yàn)內(nèi)容如下：1拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)是為了測(cè)定焊接接頭或焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷面收縮率和延伸率等機(jī)械性能指標(biāo)。拉伸試樣可以從焊接試驗(yàn)板或?qū)嶋H焊件中截取，試樣的截取位置及形式見圖14-11。 2彎曲試驗(yàn)。彎曲試驗(yàn)的目的是測(cè)定焊接接頭的塑性，以試樣任何部位出現(xiàn)第一條裂縫時(shí)的彎曲角度作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。也可以將試樣彎到技術(shù)條件規(guī)定的角度后，再檢查有無裂紋。彎曲試樣的取樣位置和彎曲試驗(yàn)的示意圖詳見圖14-12和圖14-13。3沖擊試驗(yàn)。沖

36、擊試驗(yàn)是為測(cè)定焊接接頭或焊縫金屬在受沖擊時(shí)的抗折斷能力。通常是在一定溫度下，把有缺口的沖擊試樣放在試驗(yàn)機(jī)上，測(cè)定試樣的沖擊值。試樣的缺口位置與試驗(yàn)的目的有關(guān)，可以開在焊縫中間、熔合線上，或熱影響區(qū)，如圖14-14所示。(四)化學(xué)分析試驗(yàn)焊縫的化學(xué)分析試驗(yàn)是檢查焊縫金屬的化學(xué)成分。其試驗(yàn)方法通常用直徑為6mm的鉆頭，從焊縫中鉆取試樣。一般常規(guī)分析需試樣5060g。碳鋼分析的元素有碳、錳、硅、硫和磷等；合金鋼或不銹鋼焊縫，需分析鉻、鉬、釩、鈦、鎳、鋁、銅等；必要時(shí)還要分析焊縫中的氫、氧或氮的含量。 (五)焊接接頭的金相組織檢驗(yàn) 其檢驗(yàn)方法是在焊接試板上截取試樣，經(jīng)過打磨、拋光、浸蝕等步驟，然后在金

37、相顯微鏡下進(jìn)行觀察，可以觀察到焊縫金屬中各種夾雜物的數(shù)量及其分布、晶粒的大小以及熱影響區(qū)的組織狀況。必要時(shí)可把典型的金相組織攝制成金相照片，為改進(jìn)焊接工藝、選擇焊條、制定熱處理規(guī)范提供必要的資料。第四節(jié) 焊縫質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)(GB3323-87)的規(guī)定，焊縫質(zhì)量的分級(jí)根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量、焊縫質(zhì)量分為四級(jí)： 級(jí)焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合、未焊透和條狀?yuàn)A渣。 級(jí)焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合和未焊透。 級(jí)焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合以及雙面焊和加墊板的單面焊中的未焊透。不加墊板的單面焊中的未焊透允許長(zhǎng)度按表14-3條狀?yuàn)A渣長(zhǎng)度的級(jí)評(píng)定。 焊縫缺陷超過級(jí)者為級(jí)。 一、圓形缺陷分級(jí) 長(zhǎng)寬比小于或等于3的缺陷定義為圓形缺陷。它們可以是圓形、橢圓形、錐形或帶有尾巴(在測(cè)定尺寸時(shí)應(yīng)包括尾部)等不規(guī)則的形狀。包括氣孔、夾渣和夾鎢。圓形缺陷分級(jí)是根據(jù)評(píng)定區(qū)域內(nèi)圓形缺陷存在的點(diǎn)數(shù)來決定的。評(píng)定區(qū)域的大小根據(jù)母材厚度(T)選定并應(yīng)選在缺陷最嚴(yán)重的部位。評(píng)定圓形缺陷時(shí)應(yīng)將缺陷尺寸換算成缺陷點(diǎn)數(shù)，詳見表14-1。表14-1 缺陷點(diǎn)數(shù)換算表缺陷