焊接缺陷與檢驗(2)

1、 焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等陷等。4.5 4.5 焊接缺陷與檢驗焊接缺陷與檢驗 4.5.1 4.5.1 焊接裂紋焊接裂紋1 1、熱裂紋、熱裂紋 熱裂紋的特征熱裂紋的特征 熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。色彩。熱裂紋動畫仿真熱裂紋動畫仿真 熱裂紋產(chǎn)生的原因熱裂紋產(chǎn)生的原因

2、: : 晶間存在液態(tài)薄膜。晶間存在液態(tài)薄膜。 接頭中存在拉應(yīng)力。接頭中存在拉應(yīng)力。 熱裂紋的防止熱裂紋的防止: : 限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質(zhì)，如硫和限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質(zhì)，如硫和磷含量。磷含量。FeFe和和FeSFeS易形成低熔點共晶，其熔點易形成低熔點共晶，其熔點為為988988，很容易產(chǎn)生熱裂紋。，很容易產(chǎn)生熱裂紋。 縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。晶粒，提高塑性減少偏析。 減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，減少焊接應(yīng)力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預(yù)熱，合理的焊縫布置等。焊前預(yù)熱，合理的焊縫

3、布置等。2 2、冷裂紋、冷裂紋 冷裂紋的形態(tài)和特征冷裂紋的形態(tài)和特征 焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生冷裂紋冷裂紋。冷裂。冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩?；?。 最常見的冷裂紋是最常見的冷裂紋是延遲裂紋延遲裂紋，即在焊后延遲，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。一段時間才發(fā)生的裂紋。冷裂紋動畫仿真冷裂紋動畫仿真 延遲裂紋的產(chǎn)生原因延遲裂紋的產(chǎn)生原因: : 焊接接頭焊接接頭( (焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū)焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū)) )的淬火傾向嚴(yán)的淬火傾向嚴(yán)重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭性能脆化。重，產(chǎn)生淬火組織，導(dǎo)致接頭

4、性能脆化。 焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。 存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴散需要時間，所以冷存在較大的拉應(yīng)力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。發(fā)的，也叫氫致裂紋。 防止延遲裂紋的措施防止延遲裂紋的措施: : 選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。高焊縫金屬塑性。 焊條焊劑要烘干，焊縫坡

5、口及附近母材要去油水；除焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來源。銹，減少氫的來源。 工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避工件焊前預(yù)熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應(yīng)力。 采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對稱焊，小線能量采取減小焊接應(yīng)力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等。的多層多道焊等。 焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到250250，保溫，保溫2 26h6h，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。 焊后進行清除

6、應(yīng)力的退火處理。焊后進行清除應(yīng)力的退火處理。4.5.2 4.5.2 氣孔氣孔焊縫氣孔有三種：焊縫氣孔有三種： 氫氣孔氫氣孔 高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。氫氣孔。 一氧化碳?xì)饪滓谎趸細(xì)饪?當(dāng)熔池氧化嚴(yán)重時，熔池存在較多的當(dāng)熔池氧化嚴(yán)重時，熔池存在較多的FeOFeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)：在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應(yīng)： FeO+C = Fe+COFeO+C =

7、 Fe+CO 此時，若熔池已開始結(jié)晶，則此時，若熔池已開始結(jié)晶，則COCO將來不及逸將來不及逸出，便產(chǎn)生出，便產(chǎn)生COCO氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈氣孔。熔池氧化愈嚴(yán)重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生高，越易產(chǎn)生COCO氣孔。氣孔。氮、氫的溶解度變化氮、氫的溶解度變化 氮氣孔氮氣孔 熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池而產(chǎn)生。而產(chǎn)生。 防止氣孔的方法：防止氣孔的方法： 焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。 焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。CO2C

8、O2焊時，采用藥芯焊絲。焊時，采用藥芯焊絲。 采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)生。生。4.6 4.6 焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.6.1 4.6.1 焊件材料的選擇焊件材料的選擇4.6.2 4.6.2 焊接方法的選擇焊接方法的選擇4.6.3 4.6.3 焊接接頭工藝設(shè)計焊接接頭工藝設(shè)計4.6.4 4.6.4 典型焊件的工藝設(shè)計典型焊件的工藝設(shè)計4.6.1 4.6.1 焊接材料的選擇焊接材料的選擇焊接材料的選擇原則：焊接材料的選擇原則：盡量選用可焊性好的材料盡量選用可焊性好的材料: : w(C)w(C)0.25%0.25%的低碳鋼或的低碳鋼或w(CE)w

9、(CE)0.4%0.4%的低合金鋼。的低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。 盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含H2H2和和O2O2量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。 異種金屬焊接時焊縫應(yīng)與低強度金屬等強度，異種金屬焊接時焊縫應(yīng)與低強度金屬等強度，而工藝應(yīng)按高強度金屬設(shè)計。而工藝應(yīng)按高強度金屬設(shè)計。 盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以簡化工藝過程。以簡化工藝過程。生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件1 1板厚在板厚在3 31

10、0 mm,10 mm,強度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。強度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。2 2板厚在板厚在10 mm10 mm以上，焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。以上，焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。3 3板厚小于板厚小于3 mm3 mm，焊縫較短應(yīng)選用，焊縫較短應(yīng)選用CO2CO2焊。焊。生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu)1 1板厚小于板厚小于3 mm,3 mm,無密封要求應(yīng)選用電阻點焊，有密封要求應(yīng)無密封要求應(yīng)選用電阻點焊，有密封要求應(yīng)選用縫焊。選用縫焊。2 2板厚在板厚在3 310 mm,10 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用CO2CO2自動自動

11、焊。焊。3 3板厚大于板厚大于10 mm10 mm，焊縫為長直焊縫和環(huán)焊縫隙，應(yīng)選用埋弧，焊縫為長直焊縫和環(huán)焊縫隙，應(yīng)選用埋弧焊或電渣焊。焊或電渣焊。生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu) 1 1板厚小于板厚小于3mm, 3mm, 應(yīng)選用脈沖鎢極和鎢極氬弧焊。應(yīng)選用脈沖鎢極和鎢極氬弧焊。 2 2板厚在板厚在3 310 mm,10 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用熔化極氬焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用熔化極氬弧或等離子弧自動焊?；』虻入x子弧自動焊。4.6.2 4.6.2 焊接方法的選擇焊接方法的選擇焊縫的布置焊縫的布置 1 1焊縫應(yīng)盡可能分散，如焊縫應(yīng)盡可能分散，如右圖

12、。以便減小焊接熱影響右圖。以便減小焊接熱影響區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。 2 2焊縫的位置應(yīng)盡可能對焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱分布，如右圖，以抵消稱分布，如右圖，以抵消焊接變形。焊接變形。4.6.3 4.6.3 焊接接頭工藝的設(shè)計焊接接頭工藝的設(shè)計 3 3焊縫應(yīng)盡可能避開最大應(yīng)焊縫應(yīng)盡可能避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置，如右力和應(yīng)力集中的位置，如右圖。以防止焊接應(yīng)力與外加圖。以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過大的應(yīng)力相互疊加，造成過大的應(yīng)力和開裂。應(yīng)力和開裂。 4 4焊縫應(yīng)盡量避開機械加焊縫應(yīng)盡量避開機械加工表面，如右圖，以防止工表面，如右圖，以防止破壞已加工面。破壞已加工

13、面。 5 5應(yīng)便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應(yīng)使焊應(yīng)便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應(yīng)使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。條易到位，焊劑易保持，電極易安放。接頭型式的選擇與設(shè)計接頭型式的選擇與設(shè)計 接頭型式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、接頭型式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各個方面因素綜合考慮決定。個方面因素綜合考慮決定。1 1熔焊接頭設(shè)計熔焊接頭設(shè)計2 2壓焊接頭設(shè)計壓焊接頭設(shè)計 （1 1）點焊接頭設(shè)計）點焊接頭設(shè)計 點焊接頭設(shè)計包括焊點直徑點焊接頭設(shè)計包括焊點直徑d d0 0，焊點數(shù)，焊點

14、數(shù)n n等等 （2 2）摩擦焊的接頭型式）摩擦焊的接頭型式 摩擦焊接頭的型式，不僅根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求摩擦焊接頭的型式，不僅根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求 來確定，同時也要考慮到摩擦焊接工藝的特點。來確定，同時也要考慮到摩擦焊接工藝的特點。4.6.3 4.6.3 典型焊件的工藝設(shè)計典型焊件的工藝設(shè)計結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器材料：材料：16MnR16MnR（原材料尺寸為（原材料尺寸為120012005000mm5000mm）件厚：筒身件厚：筒身12mm12mm；封頭；封頭14mm14mm；人孔圈；人孔圈20mm20mm；管接頭；管接頭7mm7mm壓力容器壓力容器生產(chǎn)數(shù)量：生產(chǎn)數(shù)量：小批生產(chǎn)小批生產(chǎn) 工藝設(shè)計要點：工藝設(shè)計要點： 筒身用鋼板冷卷，按實際尺寸，可分為筒身用鋼板冷卷，按實際尺寸，可分為三節(jié)