起重機(jī)械焊接缺陷(2015年)

1、焊縫缺陷 一、焊接缺陷的分類 根據(jù)焊接缺陷在焊縫中的位置，可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷兩大類。外部缺陷是位于焊縫金屬外表面的缺陷，例如:焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑、燒穿、下榻、外部氣孔、表面裂紋等。這些缺陷通過(guò)肉眼或低倍放大鏡即可觀察到。內(nèi)部缺陷位于焊縫金屬的內(nèi)部，例如：未焊透、未熔合、夾雜、夾雜物、氣孔、焊接裂紋等。內(nèi)部缺陷需用破壞性試驗(yàn)或探傷方法來(lái)檢查。根據(jù)GB6417-1986金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說(shuō)明，可將熔焊缺陷分為以下六類。第一類：裂紋(熱裂紋、泠裂紋、再熱裂紋)第二類：孔穴第三類：固體夾雜第四類：未熔合和未焊透第五類：形狀缺陷（咬邊、焊瘤、燒穿和下榻、錯(cuò)邊、角變形、焊縫尺

2、寸形狀不符要求等）第六類：其它缺陷。（電弧擦傷、飛濺等） 1.焊接裂紋裂紋是指金屬在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。具有尖銳的缺口和長(zhǎng)寬比大的特征，是焊接結(jié)構(gòu)(件)中最危險(xiǎn)的缺陷。按裂紋的外觀形貌和產(chǎn)生的部位來(lái)分各種裂紋，其特征和分布其外觀形貌如下圖所示。 按裂紋產(chǎn)生的溫度范圍來(lái)劃分 按溫度范圍則可分為熱裂紋、冷裂紋及再熱裂紋。 熱裂紋 在固相線附近的高溫區(qū)形成的裂紋稱熱裂紋。熱裂紋主要發(fā)生在晶界處。由于裂紋形成的溫度較高，在與空氣接觸的開(kāi)口部位表面有強(qiáng)烈的氧化特征，呈藍(lán)色或天藍(lán)色，這是區(qū)別于冷裂紋的重要特征。根據(jù)裂紋形成的

3、機(jī)理不同，熱裂紋可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和高溫失塑裂紋。 冷裂紋 焊接接頭冷卻到Ms溫度以下時(shí)形成的裂紋稱為冷裂紋。其特點(diǎn)是表面光亮，無(wú)氧化特征。冷裂紋主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，對(duì)某些合金成分多的高強(qiáng)度鋼來(lái)說(shuō)，也可能發(fā)生在焊縫金屬中。常見(jiàn)的冷裂紋可分為氫致裂紋、淬火裂紋和層狀撕裂。再熱裂紋厚板焊接結(jié)構(gòu)，并采用含有某些沉淀強(qiáng)化合金元素的鋼材，在進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理或在一定的溫度下服役的過(guò)程中，在焊接熱影響區(qū)粗晶部位發(fā)生的裂紋成為再生裂紋。又稱為¡°消除應(yīng)力處理裂紋¡± 。2.氣孔 焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)所形成的空穴稱為氣孔。氣孔有時(shí)以單

4、個(gè)出現(xiàn)，有時(shí)以成堆的形式聚集在局部區(qū)域，其形狀有球形、條蟲(chóng)形等。3.固體夾雜 夾渣 焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣。其形狀較復(fù)雜，一般呈線狀、長(zhǎng)條狀、顆粒狀及其它形式。主要發(fā)生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過(guò)渡的部位，在焊道形狀發(fā)生突變或存在深溝的部位也容易產(chǎn)生夾渣。在橫焊、立焊或仰焊時(shí)產(chǎn)生的夾渣比平焊多。當(dāng)混入細(xì)微的非金屬夾雜物時(shí)，在焊縫金屬凝固過(guò)程中可能產(chǎn)生微裂紋或孔洞。 4.未熔合和未焊透 未熔合 在焊縫金屬和母材之間或焊道金屬與焊道金屬之間末完全熔化結(jié)合的部分稱為未熔合。常出現(xiàn)在坡口的側(cè)壁、多層焊的層間及焊縫的根部。這種缺陷有時(shí)間隙很大，與熔渣難以區(qū)別。有時(shí)雖然結(jié)合緊密但未焊合，往往從

5、未熔合區(qū)末端產(chǎn)生微裂紋。 未焊透 焊接時(shí)，母材金屬之間應(yīng)該熔臺(tái)而未焊上的部分稱為未焊透。出現(xiàn)在單面焊的坡口根部及雙面焊的坡口鈍邊。未焊透會(huì)造成較大的應(yīng)力集中，往往從其末端產(chǎn)生裂紋。 5.形狀缺陷 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)生的溝槽或凹陷稱為咬邊。在立焊及仰焊位置容易發(fā)生咬邊，在角焊縫上部邊緣也容易產(chǎn)生咬邊。 外觀缺陷-咬邊 （補(bǔ)充材料）咬邊是指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽，見(jiàn)左圖。它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒(méi)有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充所留下的缺口。 產(chǎn)生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大，運(yùn)條速度太小而造成的。焊條與工件間角度不正確，擺

6、動(dòng)不合理，電弧過(guò)長(zhǎng)，焊接次序不合理等都會(huì)造成咬邊。直流焊時(shí)電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個(gè)原因。某些焊接位置（立、橫、仰）會(huì)加劇咬邊。咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，同時(shí)還會(huì)造成應(yīng)力集中，發(fā)展為裂紋源。矯正操作姿勢(shì)，選用合理的規(guī)范，采用正確的運(yùn)條方式都有利于消除咬邊。焊角焊縫時(shí)，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊。焊瘤 焊接過(guò)程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上形成的金屬瘤稱為焊瘤。焊瘤存在于焊縫表面，在其下面往往伴隨著末熔合、末焊透等缺陷。由于焊縫填充金屬的堆積，使焊縫的幾何形狀發(fā)生變化而造成應(yīng)力集中。 外觀缺陷-焊瘤（補(bǔ)充材料）焊縫中液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上

7、或從焊縫根部溢出，冷卻后形成未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤 焊瘤（補(bǔ)充材料）焊接規(guī)范過(guò)強(qiáng)、焊條熔化過(guò)快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢(shì)不當(dāng)?shù)榷既菀讕?lái)焊瘤。在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷。此外焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸，會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中。管子內(nèi)部的焊瘤減少了內(nèi)徑，可能造成堵塞。防止焊瘤的措施：使焊縫處于平焊位置，正確選用規(guī)范，選用無(wú)偏芯焊條，合理操作。 燒穿和下塌 焊接過(guò)程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫燒穿。燒穿容易發(fā)生在第一焊道及及薄板對(duì)接焊縫或管子對(duì)接焊縫中。在燒穿的周圍常有氣孔、夾渣、焊瘤及未焊透等缺陷。穿過(guò)單層焊縫根部，或在多層焊

8、接接頭中穿過(guò)前道熔敷金屬塌落的過(guò)量焊縫金屬稱為下塌。 錯(cuò)邊和角變形 由于兩個(gè)焊件沒(méi)有對(duì)正而造成板的中心線平行偏差稱為錯(cuò)邊。當(dāng)兩個(gè)焊件沒(méi)有對(duì)正而造成它們的表面不平行或不成預(yù)定的角度稱為角變形。 焊縫尺寸、形狀不合要求焊縫的尺寸缺陷是指焊縫的幾何尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 焊縫形狀缺陷是指焊縫外觀質(zhì)量粗糙、魚鱗波高低、寬窄發(fā)生突變，焊縫與母材非圓滑過(guò)渡等。 6、其它缺陷焊接過(guò)程中或焊后處理時(shí)還可能出現(xiàn)電弧擦傷、飛濺、表面撕裂、磨痕、打磨過(guò)量以及層間錯(cuò)位等其他缺陷。電弧擦傷在焊縫坡口外部引弧時(shí)產(chǎn)生于母材金屬表面上的局部損傷。如果在坡口外隨意引弧，有可能形成弧坑而產(chǎn)生裂紋，又很容易被忽視、漏檢，導(dǎo)致事故的

9、發(fā)生。 飛濺 熔焊過(guò)程中，熔化的金屬顆粒和熔渣向周圍飛散的現(xiàn)象稱為飛濺。不同藥皮成分的焊條。具有不同的飛濺損失。 表面撕裂等其他缺陷的特點(diǎn)焊接缺陷特點(diǎn)表面撕裂拆除臨時(shí)焊接附件時(shí)在母材表面上產(chǎn)生的損傷磨痕打磨引起的局部表面損傷鑿痕使用扁鏟或其他工具鏟鑿金屬而產(chǎn)生的局部損傷。打磨過(guò)量打磨引起的工件或焊縫不允許的剪薄。層間錯(cuò)位不按規(guī)定操作熔敷的焊道。 外觀缺陷-凹坑（補(bǔ)充材料） 凹坑是指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分，見(jiàn)圖5-3。圖5-3 凹坑凹坑多是由于收弧時(shí)焊條（焊絲）未作短時(shí)間停留造成的（此時(shí)的凹坑稱為弧坑），仰、立、橫焊時(shí)，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常帶有

10、弧坑裂紋和弧坑縮孔防止凹坑的措施：施焊時(shí)盡量選用平焊位置，選用合適的焊接規(guī)范，收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停留或環(huán)形擺動(dòng)，填滿弧坑。 外觀缺陷-未焊滿（補(bǔ)充材料）未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽 。填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過(guò)細(xì)，運(yùn)條不當(dāng)?shù)染鶗?huì)導(dǎo)致未焊滿。未焊滿同樣減小了焊縫的有效面積，削弱了焊縫，也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。同時(shí)，由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大，容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷。防止未焊滿的措施：加大焊接電流，加焊蓋面焊縫。 外觀缺陷-燒穿（補(bǔ)充材料）燒穿是指焊接過(guò)程中，熔深超過(guò)工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔性缺陷，見(jiàn)右圖。焊接電流過(guò)大，速度太慢，電弧在焊縫

11、處停留過(guò)久，都會(huì)產(chǎn)生燒穿缺陷。工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。燒穿是特種設(shè)備產(chǎn)品上不允許存在的缺陷，它破壞了焊縫，使接頭喪失聯(lián)接及承載能力。選用較小電流和合適的焊接速度，減小裝配間隙，在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊，使用脈沖焊，能有效地防止燒穿。 其他表面缺陷（補(bǔ)充材料）除上述五種缺陷外，下列幾種也是常見(jiàn)的外觀缺陷。1）成形不良 指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求。有焊縫超高（圖a及b），表面粗糙（圖c），以及焊縫過(guò)寬，焊縫向母材過(guò)渡不圓滑等。2）錯(cuò)邊 指兩個(gè)工件在厚度方向上錯(cuò)開(kāi)一定位置，見(jiàn)圖d，它既可視作焊縫表面缺陷，又可視作裝配成形缺陷。3）塌陷 單面焊時(shí)由于輸入熱量過(guò)大，熔化金屬過(guò)多而使

12、液態(tài)金屬向焊縫背面塌落，成形后焊縫背面突起，正面下榻，見(jiàn)圖e。4）表面氣孔及弧坑縮孔，見(jiàn)圖,g。其他焊接缺陷5）各種焊接變形，如角變形，扭曲，波浪變形等都屬于焊接缺陷。角變形也屬于裝配成形缺陷。 氣孔（補(bǔ)充材料） 氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池中從外界吸收的，也可能是焊接冶金過(guò)程中反應(yīng)生成的。 氣孔的分類（補(bǔ)充材料）氣孔從形狀上分，有球狀氣孔，條蟲(chóng)狀氣孔；從數(shù)量上可分為單個(gè)氣孔和群狀氣孔。群狀氣孔又有均勻分布?xì)饪?，密集狀氣孔和鏈狀分布?xì)饪字?，?jiàn)圖。按氣孔內(nèi)氣體成分分類，有氫氣孔、氮?dú)饪住⒍趸細(xì)饪?、一氧化碳?xì)饪?、氧氣孔等。熔焊氣孔多為氫氣孔和一氧化碳?xì)饪?。夾渣（補(bǔ)充材料） 夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。（1）夾渣的分類1）金屬夾渣：指鎢、銅等金屬顆粒殘留在焊縫之中，習(xí)慣上稱為夾鎢、夾銅。2）非金屬夾渣：指未熔的焊條藥皮或焊劑、硫化物、氧化物、氮化物殘留于焊縫之中。 未焊透（補(bǔ)充材料）未焊條指母材金屬未熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象，見(jiàn)圖。1）產(chǎn)生未焊透的原因 焊接電流小，熔深淺。 坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。 磁偏吹影響。 焊條偏芯度太大。 層間及焊根清理不良。 2）未焊透的危害由于未焊透視焊縫根部的未完全焊透，導(dǎo)致焊縫的斷面積減少，降低了接頭的力