焊縫缺陷圖譜

1、焊縫缺陷圖譜焊接基本知識(shí)1、焊接的冶金特點(diǎn) 什么叫焊接： 兩個(gè)分離的物體（同種或異種材料）通過原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散造成永久性聯(lián)接的工藝過程叫焊 接。熔化焊是金屬材料焊接的主要方法： 熔化焊接時(shí)，被焊金屬在熱源作用下被加熱，發(fā)生局部熔化，同時(shí)熔化了的金屬、熔渣、氣相之間進(jìn)行 著一系列影響焊縫金屬的成分、組織和性能的化學(xué)冶金反應(yīng)，隨著熱源的離開，熔化金屬開始結(jié)晶，由液態(tài) 轉(zhuǎn)為固態(tài)，形成焊縫。熔化焊的冶金特點(diǎn)：、 溫度高以手工電弧焊為例，電弧溫度高達(dá)6000 C8000 C，熔滴溫度約 1800 C2400 C,在如此高溫下，外界氣體會(huì)大量分解，溶入液態(tài)金屬中，隨后又在冷卻過程中析出，所以焊縫

2、易形成氣孔缺陷。、 溫度梯度大焊接是局部加熱，熔池溫度在 1700 C以上，而其周圍是冷態(tài)金屬，形成很陡的溫度梯度，從而會(huì)導(dǎo)致較 大的內(nèi)應(yīng)力，引起變形或產(chǎn)生裂紋缺陷。、 熔池小，冷卻速度快熔池的體積，手工焊約2cm310 cm3,自動(dòng)焊約9 cm330 cm3,金屬從熔池到凝固只有幾秒鐘， 在這樣 短的時(shí)間里，冶金反應(yīng)是不平衡的，因此焊縫金屬成分不均勻，偏析較大。2、焊縫的結(jié)晶特點(diǎn)焊接熔池從高溫冷卻到常溫,其間經(jīng)歷過兩次組織變化過程；第一次是液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w金屬的結(jié)晶過程,稱為一次結(jié)晶；第二次是溫度降低到相變溫度時(shí),發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,稱為第二次結(jié)晶。一次結(jié)晶從熔合線上開始, 晶體的生長方向指向溶

3、池中心, 形成柱狀晶體, 當(dāng)柱狀晶生長至相互接觸時(shí), 結(jié)晶過程即告結(jié)束。焊縫表面形態(tài)以及熱裂紋、氣孔等缺陷的成因、形態(tài)、位置均與一次結(jié)晶有關(guān)。對(duì)低碳鋼及低合金鋼,一次結(jié)晶的組織為奧氏體,繼續(xù)冷卻到低于相變溫度時(shí),奧氏體分解為鐵素體和 珠光體,冷卻速度影響著鐵素體和珠光體的比率和大小,進(jìn)而影響焊縫的強(qiáng)度、硬度和塑性韌性,當(dāng)冷卻速 度很大時(shí),有可能產(chǎn)生淬硬組織馬氏體,冷裂紋的形成與淬硬組織有關(guān)。3、焊縫的組成及熱影響區(qū)組織 焊接接頭由焊縫和熱影響區(qū)兩部分組成。 二次結(jié)晶不僅僅發(fā)生在焊縫,也發(fā)生在靠近焊縫的基本金屬區(qū)域,該區(qū)域在焊接過程中受到不同程度的加熱,在不同溫度下停留一段時(shí)間后又以不同速度冷卻

4、下來,最終獲得各不相同的組織和機(jī)械性能,稱為熱 影響區(qū)。根據(jù)組織特征可將熱影響區(qū)劃分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)和不完全重結(jié)晶區(qū)四個(gè)小區(qū),其 中熔合區(qū)和過熱區(qū)組織晶粒粗大, 塑性很低, 是產(chǎn)生裂紋、 局部脆性破壞的發(fā)源地, 是焊接接頭的薄弱環(huán)節(jié)。1焊縫缺陷的分類1外部缺陷在焊縫的表面,用肉眼或低倍放大鏡就可看到,如咬邊,焊瘤,弧坑,表面氣孔和裂紋等。2內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部, 必須通過各種無損檢測方法或破壞性試驗(yàn)才能發(fā)現(xiàn)。 內(nèi)部缺陷有未焊透, 未熔合, 夾渣, 氣孔,裂紋等,這些缺陷是我們無損檢測人員檢查的主要對(duì)象。焊縫缺陷的危害性：1、由于缺陷的存在，減少了焊縫的承載截面積，削弱了靜力拉伸強(qiáng)

5、度。2、由于缺陷形成缺口，缺口尖端會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中和脆化現(xiàn)象，容易產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展。3、缺陷可能穿透焊縫，發(fā)生泄漏，影響致密性。焊縫縱向裂紋示意圖焊縫縱向裂紋X光底片焊縫縱向裂紋1焊縫縱向裂紋2焊縫縱向裂紋32焊縫縱向裂紋5焊縫縱向裂紋4焊縫縱向裂紋61焊縫縱向裂紋7焊縫縱向裂紋8焊縫縱向裂紋9焊縫縱向裂紋11焊縫縱向裂紋13焊縫縱向裂紋15焊縫縱向裂紋17焊縫縱向裂紋19焊縫縱向裂紋10焊縫縱向裂紋123焊縫縱向裂紋14焊縫縱向裂紋16焊縫縱向裂紋18焊縫縱向裂紋20縱向裂紋的表面特征是沿焊縫長度方向出現(xiàn)的黑線，它既可以是連續(xù)線條，也可以是間斷線條?？v向裂 紋影像產(chǎn)生的原因是沿焊縫長度破裂而導(dǎo)致

6、的不連續(xù)黑線。3母材裂紋1母材裂紋2二、熱影響區(qū)縱向裂紋X光底片#母材裂紋1母材裂紋2熱影響區(qū)縱裂1熱影響區(qū)縱裂2熱影響區(qū)撕裂呈線性黑色鋸齒狀，平行于熔合線，穿晶擴(kuò)展，表面無明顯氧化色彩，屬脆性斷口的延遲 裂紋。#母材裂紋1母材裂紋2#母材裂紋1母材裂紋2焊縫橫向裂紋示意圖三、焊縫橫向裂紋X光底片焊縫橫向裂紋3焊縫橫向裂紋4焊縫橫向裂紋的表征是橫在焊接影像上的一根細(xì)小黑線（直線或曲線），它產(chǎn)生的原因是由焊縫上的金屬破裂引起的。當(dāng)焊接應(yīng)力為拉應(yīng)力并與氫的析集和淬火脆化同時(shí)發(fā)生時(shí)，極易產(chǎn)生冷裂紋。四、母材裂紋X光底片裂紋：材料局部斷裂形成的缺陷。裂紋的分類方法：按延伸方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋、

7、輻射狀裂紋；按發(fā)生部位可分為焊縫裂紋、熱影響區(qū)裂紋、熔合區(qū)裂紋、焊趾裂紋、弧坑裂紋、母材裂紋；按發(fā)生條件和時(shí)機(jī)可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。1、熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理：發(fā)生于焊縫金屬凝固末期，敏感溫度區(qū)間大致在固相線附近的高溫區(qū)，最常見的熱裂紋區(qū)是結(jié)晶裂紋， 其生成原因是在焊縫金屬凝固過程中，結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點(diǎn)共晶物富集于晶界，形成所謂“液態(tài)薄 膜”，由于焊縫凝固收縮而受到拉應(yīng)力，最終開裂形成裂紋。結(jié)晶裂紋最常見的情況是沿焊縫中心長度方向開裂，為縱向裂紋。有時(shí)也發(fā)生在焊縫內(nèi)部兩個(gè)柱狀晶體 之間，為橫向裂紋。孤坑裂紋是另一種形態(tài)的常見的熱裂紋。熱裂紋都是沿晶界開裂，通常發(fā)生在雜質(zhì)較多的碳鋼、

8、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等材料焊縫中。62、冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)理： 、焊接拉應(yīng)力的作用：金屬在焊后冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（大致在300 C -200C）以下時(shí)被冷卻過程中的過度熱應(yīng)力拉開,常發(fā)生在熱影響區(qū)熔合線附近的過熱區(qū)中。 、氫的聚集作用：在焊接高溫作用下，氫以原子狀態(tài)進(jìn)入熔池中，隨著熔池溫度的不斷降低，氫在金屬中的溶解度急劇下 降；在金屬發(fā)生相變時(shí)其溶解度將發(fā)生突變。焊接時(shí)冷卻速度很快，氫來不及逸出而殘留在焊縫中，過飽和 的氫就向熱影響區(qū)擴(kuò)散，聚集在熔合線附近，氫原子結(jié)合成氫分子，以氣體狀態(tài)進(jìn)入到金屬的細(xì)微孔隙中， 并造成很大的壓力，使局部產(chǎn)生很大的應(yīng)力而形成冷裂紋。氫的擴(kuò)散在不同材料中速度不同

9、，因此這類冷裂紋產(chǎn)生的時(shí)間也不同，有時(shí)在焊接后立即出現(xiàn)，有時(shí)在 焊后幾天，幾周甚至更長的時(shí)間才出現(xiàn)，這就是冷裂紋的延遲性，具有更大的危險(xiǎn)性。3、再熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理：是指某些含鉬、釩、鉻、鈮、鈦等沉淀強(qiáng)化元素的低合金高強(qiáng)鋼和耐熱鋼，焊接冷卻后又重新加熱（通 常是消除應(yīng)力熱處理）的過程中，在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生的裂紋。產(chǎn)生裂紋的原因是再加熱時(shí)焊接殘 余應(yīng)力松弛，導(dǎo)致較大的附加變形，與此同時(shí)熱影響區(qū)的粗晶部位會(huì)析出合金碳化物組成的沉淀硬化相，女口 果粗晶部位的蠕變塑性不足以適應(yīng)應(yīng)力松弛所產(chǎn)生的附加變形，則沿晶界發(fā)生裂紋。再熱裂紋的敏感溫度區(qū) 間為 550C -650 Co產(chǎn)生裂紋的三大因素：拘束

10、應(yīng)力、淬硬組織和擴(kuò)散氫。延遲裂紋發(fā)生的部位：熱影響區(qū)，少數(shù)在焊縫上，縱向和橫向都有發(fā)生。常出現(xiàn)在低合金高強(qiáng)鋼和中、高碳鋼的焊接接頭。焊 趾裂紋、熱影響區(qū)裂紋、焊道下裂紋、根部裂紋等都是延遲裂紋常見的形態(tài)。裂紋微觀形態(tài)：穿晶開裂，也有沿晶開裂。裂紋是危害性最大的一種焊接缺陷：5未熔合5未熔合68裂紋是一種面積型缺陷具有三維尺寸的缺陷稱為體積型缺陷，具有二維尺寸（第三維尺寸極?。┑娜毕莘Q為面積性缺陷，它的出現(xiàn)將顯著減少承載面積，更嚴(yán)重的是裂紋端部形成尖銳缺口，應(yīng)力高度集中，很容 易擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。防止裂紋的措施：1）焊前預(yù)熱，焊后緩慢冷卻，使熱影響區(qū)的奧氏體分解能在足夠高溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，避免淬硬組織

11、的 產(chǎn)生，同時(shí)也有減少焊接應(yīng)力的作用。2）焊接后即時(shí)進(jìn)行低溫退火，去氫處理，消除焊接時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，并使氫及時(shí)擴(kuò)散到外界去。3）選用低氫型焊條和堿性焊劑等；焊材按規(guī)定烘干，并嚴(yán)格清理坡口。4）加強(qiáng)焊接時(shí)的保護(hù)和被焊處表面的清理，避免氫的侵入。5） 選用合理的焊接規(guī)范（例如：焊接速度過大或過小均易產(chǎn)生淬硬組織），采用合理的對(duì)口組裝焊接 順序，以改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。7#未熔合5未熔合68#未熔合5未熔合68未熔合示意圖焊縫未熔合X光底片未熔合3未熔合2未熔合4未熔合8未熔合7未熔合9坡口咬邊（未熔）示意圖坡口咬邊（未熔）X光底片坡口咬邊（未熔）1坡口咬邊（未熔）29坡口咬邊（未熔）影像的表面特征是較

12、黑的細(xì)長起伏寬度不一的黑線線內(nèi)常含有熔渣，可以是一根黑線，也可以是多根黑線，它產(chǎn)生的原因是長條形空腔出現(xiàn)在焊縫坡口的兩側(cè)。未熔合影像的表面特征為一根或多根長條形的平行黑線，未熔合線較直，有時(shí)較黑的密集斑點(diǎn)會(huì)沿未熔 合線散布。它產(chǎn)生的原因是由焊接金屬與母材金屬之間長條形的間隙而引起的。未熔合：熔焊時(shí)，焊縫金屬與母材金屬、或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的部分，對(duì)口點(diǎn)焊時(shí)，母材與母材之 間未完全熔化結(jié)合的部分。7未熔合5未熔合68未熔合的種類：按其所在部位，未熔合可分為坡口未熔合、根部未熔合、層間未熔合三種。未熔合產(chǎn)生的原因：焊接電流過??；焊接速度過快；焊接角度不對(duì)；產(chǎn)生了弧偏吹現(xiàn)象；焊接處于下坡焊

13、位置，母材未熔化時(shí)已被鐵水覆蓋；母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。未熔合的危害：未熔合也是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載截面積的減小非常明顯，應(yīng)力集中也比較 嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。防止措施：正確選用坡口和電流，坡口清理干凈，正確操作防止焊偏等。10#未熔合5未熔合68#未熔合5未熔合68未焊透示意圖未焊透X光底片未焊透1未焊透3未焊透2未焊透4未焊透影像表面特征為焊縫中心部分呈規(guī)則性的邊緣整齊的直線，成連續(xù)的或間斷的黑色條紋，產(chǎn)生的 原因是焊縫坡口鈍邊的根部未完全溶化。11未焊透：母材根部鈍邊金屬之間沒有熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭的根部或根部未完全熔透的

14、現(xiàn)象叫未焊透。未焊透類型：可分為雙面焊未焊透和單面焊未焊透兩種。未焊透型狀：可分為雙邊未焊透與單邊未焊透兩種。未焊透產(chǎn)生的原因：#12焊接電流過小或運(yùn)條速度過快，焊接速度過快；坡口角度太?。桓库g邊太厚；組對(duì)間隙太??；焊條角 度不當(dāng)；電孤太長及電弧偏吹等。未焊透的危害：未焊透也是一種比較危險(xiǎn)的缺陷，其危害性取決于缺陷的形狀、深度和長度。未焊透缺陷不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透處的缺口和端部形成應(yīng)力集中點(diǎn)，承載后往 往會(huì)引起裂紋，是一種危險(xiǎn)性缺陷，在受壓焊縫中，這類缺陷一般是不允許存在的。防止措施：合理選用坡口型式，裝配間隙和采用正確的焊接工藝等。內(nèi)凹示意圖焊縫內(nèi)凹X光底片13夾鎢示

15、意圖焊縫夾鎢X光底片夾鎢1夾鎢2夾鎢3夾鎢49夾鎢5夾鎢614夾鎢7夾鎢8夾鎢影像的表面特征為焊縫中出現(xiàn)一些不規(guī)則的白色斑點(diǎn)，它們是由焊接過程中殘留的小塊鎢渣引起 的。夾渣示意圖焊縫夾渣X光底片夾渣1夾渣2夾渣3夾渣41511夾渣6夾渣5#夾渣7夾渣在焊縫中呈現(xiàn)的形態(tài)是點(diǎn)狀或條狀的寬度不一、黑度不一的影像，它們產(chǎn)生的原因是焊接過程中焊 藥熔渣或其它低密度雜質(zhì)清理不干凈而留存在焊縫中。夾渣：焊縫金屬中殘留有外來固體物質(zhì)所形成的缺陷。夾渣：是指焊后殘留在焊縫中的熔渣。夾雜物：是指由于焊接冶金反應(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，硫化物等）夾渣的形狀：條狀和點(diǎn)狀，外形不規(guī)則。夾渣的

16、分類：按形態(tài)，夾渣可分為點(diǎn)狀?yuàn)A渣、塊狀?yuàn)A渣、條狀?yuàn)A渣；按殘留固體物質(zhì)種類，夾渣可分為非金屬夾渣和金屬夾渣。非金屬夾渣的主要成分是硅酸鹽，也有一些是氧化物和硫化物，它們主要來自焊條藥皮和焊劑熔渣。金 屬夾渣最常見的是鎢夾渣（偶見鋼質(zhì)夾珠），它是由鎢極氬弧焊中的鎢極燒損，熔入焊縫中形成。產(chǎn)生非金屬夾渣的主要原因：焊接電流過小，焊接速度太快；熔池金屬凝固過快熔渣來不及浮起；運(yùn)條不正確；鐵水與熔渣分離不好;邊緣和層間清渣不徹底；基本金屬和焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)，含硫，磷量較多等。產(chǎn)生金屬夾渣的主要原因：焊接電流過大或鎢極直徑太小，氬氣保護(hù)不良引起鎢極燒損，鎢極觸及熔池或焊絲而剝落。夾渣的危害：夾渣是一種

17、體積性缺陷，容易被射線照相檢出。夾渣會(huì)減少焊縫受力載面。夾渣的棱角容易引起應(yīng)力集 中，成為交變載荷下的疲勞源。防止措施：正確選用焊接電流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必須把坡口清理干凈，多層焊時(shí)必須層層清除干 凈焊渣，并合理選擇運(yùn)條角度和焊接速度等。16#密集氣孔示意圖焊縫密集氣孔X光底片密集氣孔1密集氣孔2密集氣孔3密集氣孔5密集氣孔4密集氣孔617密集氣孔7密集氣孔813密集氣孔9密集氣孔10密集氣孔11密集氣孔12密集氣孔13密集氣孔14密集氣孔15密集氣孔16密集氣孔1718密集氣孔19密集氣孔18密集氣孔2015密集氣孔21密集氣孔22密集氣孔23密集氣孔24密集氣孔25密集氣孔2

18、619密集氣孔27密集氣孔29密集氣孔28密集氣孔30密集氣孔31密集氣孔3217#焊縫鏈狀氣孔X光底片#鏈狀氣孔219鏈狀氣孔5鏈狀氣孔6密集氣孔或鏈狀氣孔的表征為出現(xiàn)在簇中的圓形或長條形的黑色斑點(diǎn)，它產(chǎn)生的原因是焊縫中滯留氣體 的聚集。#分散氣孔示意圖、焊縫分散氣孔X光底片#分散氣孔1分散氣孔2#21分散氣孔3分散氣孔4分散氣孔5分散氣孔6#21分散氣孔7它產(chǎn)生的原因是氣體滯留在焊縫里， 使焊縫產(chǎn)生空洞。分散氣孔表征為黑色圓形輪廓的非常清晰的陰影,三、焊縫蟲狀氣孔X光底片#21#21蟲狀大氣孔1蟲狀大氣孔2蟲狀大氣孔4蟲狀大氣孔3蟲狀大氣孔522蟲狀大氣孔621蟲狀大氣孔7氣孔：溶入焊縫金

19、屬的氣體引起的空洞。氣孔分類：按形狀，氣孔可分為球形氣孔、條形氣孔、針形氣孔。按分布狀態(tài)，氣孔可分為單個(gè)氣孔、密集氣孔、鏈狀氣孔、蟲狀氣孔等。氣孔生成機(jī)理：生成氣孔的氣體主要來自電孤周圍的空氣、母材和焊材表面的雜質(zhì)，如油污、銹、水分以及焊條藥皮和 焊劑的分解燃燒。熔化了的金屬在高溫下可以吸收大量氣體，冷卻時(shí)，氣體在金屬中的熔解度下降，氣體便 析出并聚集生成氣泡上浮，如果受到焊縫金屬結(jié)晶的阻礙無法逸出，就會(huì)留在金屬內(nèi)生成氣孔。氣孔發(fā)生的部位：在焊縫中隨機(jī)分布，任何部位都有可能出現(xiàn)。氣孔產(chǎn)生的原因：焊材未按規(guī)定溫度烘干，焊條藥皮變質(zhì)脫落，焊蕊銹蝕，焊絲清理不干凈，手工焊時(shí)電流過大，電弧過 長：埋弧焊時(shí)電壓過高或網(wǎng)路電壓波動(dòng)太大：氣體保護(hù)焊時(shí)保護(hù)氣體純度低等，均易產(chǎn)生氣孔。氣孔對(duì)焊縫的危害：氣孔是一種體積型缺陷。它對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響主要是減少了受力載面，深氣孔（針孔）有時(shí)會(huì)破壞焊縫 的致密性，降低了機(jī)械性能，特別是存在鏈狀氣