焊接缺陷的分類

1、焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類GB/T6417. 12005金屬熔化焊接頭缺欠分類及說明將焊接缺欠根據(jù) 其性質(zhì)、特征分為六大類，分別為裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合及未焊 透、形狀和尺寸不良、其他缺欠。其中危害最大的是焊接裂紋。一、裂紋在焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，材料的原子結(jié)合遭到破壞， 形成新界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特征， 易引起較高的應(yīng)力集中，而且有延伸和擴(kuò)展的趨勢(shì)，所以是最危險(xiǎn)的缺陷。 焊接接頭中產(chǎn)生的裂紋包括：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂四大 類。（一）熱裂紋熱裂紋是指在焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相（Ac;）線附 近，液態(tài)金屬第一次

2、結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的裂紋。熱裂紋通常沿晶界開裂，裂紋外表 有氧化色彩，失去金屬光澤。熱裂紋產(chǎn)生的原因是低熔點(diǎn)共晶物富集在晶粒邊界或焊縫中心，在焊縫 冷卻凝固時(shí)受到拉應(yīng)力作用下形成開裂。通常發(fā)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼、低 合金鋼、奧氏體不銹鋼等材料焊縫中，如圖6-1所示。在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生熱裂紋：1）適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，即增加焊縫寬度，降低焊縫計(jì)算厚度，可采 用多層多道焊法，改善散熱條件，使低熔點(diǎn)物質(zhì)上浮至焊縫外表而不存在于 焊縫中，以降低偏析程度。2）合理選用焊接參數(shù)，采取預(yù)熱和后熱等措施，并保證層間溫度不低于 預(yù)熱溫度，減小焊接冷卻速度，防止焊縫中出現(xiàn)淬硬組織。3）采用合理的裝配次序，

3、減小焊接應(yīng)力。4）收弧時(shí)采用引出板或延時(shí)斷弧，使焊縫金屬填滿弧坑，以減少弧坑裂 紋的產(chǎn)生。（二）冷裂紋冷裂紋是指焊接接頭冷卻到Ms線（馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度）以下時(shí)產(chǎn)生的 裂紋，可能是焊后立即產(chǎn)生，也可能在焊后幾小時(shí)、幾天或更長時(shí)間出現(xiàn)，故也稱為延遲裂紋。冷裂紋主要產(chǎn)生在熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。它 可能沿晶開裂、穿晶開裂或兩者混合出現(xiàn)。冷裂紋的產(chǎn)生原因是在拉應(yīng)力作用下，原子氫向高應(yīng)力區(qū)（缺陷部位） 聚集。當(dāng)氫聚集到一定濃度時(shí)，就會(huì)破壞金屬中原子的結(jié)合鍵，使金屬內(nèi)出 現(xiàn)一些微觀裂紋。在應(yīng)力持續(xù)作用下，氫不斷地聚集，微觀裂紋不斷地?cái)U(kuò) 展，直至開展為宏觀裂紋，最后斷裂。一般來說，有一個(gè)臨界的氫含量

4、和一 個(gè)臨界的應(yīng)力值決定冷裂紋的產(chǎn)生與否。一般認(rèn)為Rm三450MPa以上的材料都有可能發(fā)生冷裂紋。如耐熱鋼、馬氏 體不銹鋼、含Ni的低合金鋼、異種鋼的焊接接頭、特殊結(jié)構(gòu)鋼和堆焊層等。 冷裂紋如圖6-2所示。在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生冷裂紋：1）選用低氫型焊條和焊劑，按規(guī)定溫度和時(shí)間烘干，在保溫筒中保存， 隨取隨用。2）焊前除凈待焊區(qū)的油、銹和其他有可能產(chǎn)生氫原子的污物。3）因C02氣體保護(hù)焊可以獲得低氫焊縫，故可考慮用C02氣體保護(hù)焊焊 接淬硬傾向較大、對(duì)氫敏感性較強(qiáng)的鋼種。4）采取焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后緩冷或焊后消氫處理等措施，來 降低冷卻速度，保證較低的應(yīng)力水平。5）焊接時(shí)防

5、止產(chǎn)生弧坑、咬邊、未焊透等缺陷，以減少應(yīng)力集中。6）焊后進(jìn)行熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，改善組織。（三）再熱裂紋再熱裂紋是指接頭冷卻后再加熱至550650時(shí)產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋 產(chǎn)生于沉淀強(qiáng)化材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb元素的金屬材料）的焊接熱 影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)，一般從熔合線向熱影響區(qū)的粗晶區(qū)開展，呈晶間開裂特 征。再熱裂紋的產(chǎn)生主要是近縫區(qū)金屬在高溫?zé)嵫h(huán)作用下，強(qiáng)化相碳化物 （如碳化鈦、碳化銳、碳化銀、碳化銘等）沉淀在晶內(nèi)的位錯(cuò)區(qū)上，使晶內(nèi) 的強(qiáng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶間，當(dāng)強(qiáng)化相彌散分布在晶粒內(nèi)時(shí)，會(huì)阻礙晶粒內(nèi)部 的局部調(diào)整，又會(huì)阻礙晶粒的整體變形。當(dāng)應(yīng)力松弛而發(fā)生塑性變形時(shí)，主 要由晶界來承當(dāng)

6、。于是晶界區(qū)金屬發(fā)生滑移，且在三晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集 中，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。有再熱裂紋傾向的材料包括Q370R、18MnMoNbR 13MnNiMoR 07MnCrMoVR 07MnNiMoVDR 和日本的 CF-62 系列鋼。在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生再熱裂紋：1）采用合理的預(yù)熱或后熱處理，假設(shè)焊后能及時(shí)后熱，可適當(dāng)降低預(yù)熱溫 度，在焊接中應(yīng)采用較大的熱輸入，以控制冷卻速度，降低再熱裂紋傾向。2）在條件允許的前提下，盡可能加快升溫速度，盡快越過再熱裂紋敏感 區(qū)，或縮短在此溫度區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，從而防止產(chǎn)生再熱裂紋。3）在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，可選用低強(qiáng)度焊接材料，使焊縫強(qiáng)度低于 母材以增高

7、其塑性變形的能力。（四）層狀撕裂層狀撕裂是指在具有丁字接頭或角接接頭的厚大工件中，沿鋼板的軋制 方向分層出現(xiàn)的階梯，狀裂紋。層狀撕裂實(shí)質(zhì)上也是冷裂紋。產(chǎn)生層狀撕裂的原因是在軋制鋼板中存在硫化物、氧化物和硅酸鹽等低 熔點(diǎn)非金屬夾雜物，其中尤以硫化物的作用為主，在軋制過程中被延展成片 狀，分布在與外表平行的各層中，在垂直于厚度方向的焊接應(yīng)力的作用下， 夾雜物首先開裂并擴(kuò)展，以后這種開裂在各層之間相繼發(fā)生，連成一體，造 成層狀撕裂的階梯性，如圖6-3所示。預(yù)防產(chǎn)生層狀撕裂的措施如下：1）嚴(yán)格控制鋼材的硫含量。2）采用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊接材料。3）在與焊縫相連接的鋼板外表堆焊幾層低強(qiáng)度焊縫金屬作為過渡層

8、，以 防止夾雜物處于高溫區(qū)。4）預(yù)熱和使用低氫型焊條，以降低鋼材對(duì)冷裂紋的敏感性。二、孔穴焊接接頭的孔穴包括殘留氣體形成的氣孔和由于凝固時(shí)收縮造成的縮 孔。氣孔按形狀分為球狀氣孔、條形氣孔和蟲形氣孔;按數(shù)量可分為單個(gè)氣孔 （圖6-4a）、均布?xì)饪祝▓D6-4b）、局部密集氣孔（圖6-4c）和鏈狀氣孔 （圖6-4d）;縮孔可分為結(jié)晶縮孔和弧坑縮孔。氣孔產(chǎn)生的原因主要是，常溫固態(tài)金屬中的氣體溶解度只有高溫液態(tài)金 屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分之一，熔池金屬在凝固過程中，有大 量的氣體要從金屬中逸出。當(dāng)金屬凝固速度大于氣體逸出速度時(shí)，就形成了 氣孔。縮孔產(chǎn)生的原因是，金屬液凝固時(shí)補(bǔ)縮缺乏導(dǎo)致的孔洞

9、狀缺陷。焊接中防止焊縫中產(chǎn)生氣孔的常用方法：1）仔細(xì)清除工件外表的污物，焊條電弧焊時(shí)在坡口兩側(cè)正反面各10mm、 埋弧焊時(shí)各20mm范圍內(nèi)去除銹、油，并打磨至露出金屬光澤，特別是在使用 堿性焊條和埋弧焊時(shí)，更應(yīng)做好清潔工作。2）焊條和焊劑一定要嚴(yán)格按照規(guī)定的溫度進(jìn)行烘焙，烘干焊條時(shí)，每層 焊條不能堆放太厚（一般13層），以免焊條烘干時(shí)受熱不均和潮氣不易排 除。3）不應(yīng)使用過大的焊接電流。4）采用直流電源施焊時(shí)，電源極性應(yīng)為反接。5）堿性焊條施焊時(shí)，應(yīng)采用短弧焊。6）引弧時(shí)應(yīng)將焊條略作停頓，對(duì)引弧處進(jìn)行預(yù)熱，否那么引弧處容易形成 氣孔。7）采用焊條電弧焊打底、埋弧焊蓋面的工藝時(shí)，打底焊條應(yīng)為堿性

10、焊 條，用酸性焊條打底極易產(chǎn)生氣孔。8）氣體保護(hù)焊時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)氣體流量至適當(dāng)值，流量太小，保護(hù)不良，易使 空氣侵入形成氣孔。三、固體夾雜固體夾雜是指在焊縫金屬中殘留的固體雜物，包括殘留在焊縫金屬中的 焊渣、氧化物、硫化物和外來金屬顆粒（夾鴇、夾銅等）。夾渣的分布與形 狀有單個(gè)點(diǎn)狀?yuàn)A渣、條狀?yuàn)A渣、鏈狀?yuàn)A渣和密集夾渣。夾渣的存在減少了焊 縫的截面積，降低了焊接接頭的塑性和韌性，帶有尖角的夾渣會(huì)產(chǎn)生尖端應(yīng) 力集中，尖端還會(huì)開展為裂紋源，危害較大。夾渣如圖6-5所示。在焊接中防止夾渣產(chǎn)生的措施如下：1）當(dāng)坡口尺寸不合理時(shí)，采用小直徑焊條。2）坡口有污物時(shí)，要清理干凈。3）多層焊時(shí)，層間清渣要徹底。4）焊接

11、熱輸入小，熔渣流動(dòng)性變差容易形成夾渣，所以要加大焊接電 流。5）焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快容易形成夾渣，所以應(yīng)降低冷卻速 度。6）焊條藥皮、焊劑化學(xué)成分不合理，熔點(diǎn)過高，冶金反響不完全，脫渣 性不好。7）鴇極惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，電源極性不當(dāng)，電流大，鴇極熔化脫落于熔 池中，產(chǎn)生夾鴿，應(yīng)中選擇正確的電源極性，使用適當(dāng)?shù)碾娏?，防止夾 鴇。8）焊條電弧焊時(shí)，焊條擺動(dòng)不良，不利于熔渣上浮。應(yīng)正確擺動(dòng)焊條， 使熔渣上浮，以防止夾渣的產(chǎn)生。四、未熔合和未焊透（一）未熔合未熔合是指熔焊時(shí)焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結(jié)合 的缺陷。按其所在部位，未熔合，可分為坡口未熔合、層間未熔合及根部未 熔合

12、，如圖6-6所示。在焊接中防止產(chǎn)生未熔合的措施如下：1）焊接坡口外表要加強(qiáng)清理，因?yàn)槠驴诨蚝傅烙醒趸?、焊渣等雜質(zhì)， 會(huì)導(dǎo)致一局部熱量損失在熔化雜質(zhì)上，剩余熱量缺乏以熔化坡口或焊道金 屬2）調(diào)整合理的焊接參數(shù)，如加大焊接電流、電弧電壓，減小焊接速度。3）焊條或焊絲的擺動(dòng)角度應(yīng)防止偏離正常位置，否那么熔化金屬流動(dòng)而覆 蓋到電弧作用較弱的未熔化局部，容易產(chǎn)生未熔合。4）電弧在坡口面應(yīng)適當(dāng)停留，保證熔合好。（二）未焊透當(dāng)焊縫的熔透深度小于板厚時(shí)形成未焊透。單面焊時(shí)，焊縫熔透達(dá)不到 鋼板底部;雙面焊時(shí)，兩面焊縫熔深之和小于鋼板厚度。未焊透的危害之一是減少了焊縫的有效截面積，使接頭強(qiáng)度下降。其 次，未焊

13、透引起的應(yīng)力集中所造成的危害，比強(qiáng)度下降的危害大得多。未焊 透如圖6-7所示。在焊接中防止產(chǎn)生未焊透的措施如下：1）適當(dāng)加大裝配間隙，減小鈍邊長度，加大坡口角度。2）調(diào)整焊接參數(shù)，如增大焊接電流，降低焊接速度和電弧電壓。3）打底焊時(shí)，采用小直徑焊條。4）雙面焊時(shí)，要加強(qiáng)焊根清理。5）要注意焊條角度問題，防止焊條偏離焊道中心，包括磁偏吹和焊條偏 心度。五、形狀與尺寸不良形狀與尺寸不良缺欠是指焊縫外外表形狀或接頭幾何形狀不良，包括咬 邊、縮溝、焊縫超高、凸度過大、下塌、焊瘤、錯(cuò)邊、角度偏差、下垂、燒 穿、未焊滿、焊角不對(duì)稱、焊縫寬度不齊、外表不規(guī)那么、焊縫接頭不良、變 形過大、焊縫尺寸不正確、焊縫

14、厚度過大、焊縫寬度過大、焊縫有效厚度過 大或缺乏。（一）咬邊母材（或前一道熔敷金屬）在焊趾處因焊接參數(shù)或工藝不正確而產(chǎn)生的 不規(guī)那么缺口稱為咬邊。咬邊減小了母材金屬的工作截面，降低了工件的承載 能力，同時(shí)還會(huì)造成應(yīng)力集中，開展為裂紋源。咬邊如圖6-8所示。產(chǎn)生咬邊的原因主要是焊接參數(shù)選擇不對(duì)，電弧拉得太長，電流太大， 焊接速度太慢，造成電弧熱量太高，熔化的金屬不能及時(shí)填補(bǔ)熔化的缺口。 其次，直流焊時(shí)電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個(gè)原因，因此角焊中，采用 交流焊代替直流焊也能有效防止咬邊。另外，在橫、立、仰焊位置也會(huì)加劇 咬邊，因此要加強(qiáng)焊工技能培訓(xùn)。（二）縮溝縮溝是指在根部兩側(cè)或中間焊道可觀察到

15、的溝槽。在壓力容器制造過程中，經(jīng)常會(huì)使用襯環(huán)來焊接筒體最后一道環(huán)縫。此 類對(duì)接焊縫通過射線檢測(cè)后，底片上經(jīng)常能看到一些貌似未熔合的偽缺陷影 像。實(shí)質(zhì)是帶襯環(huán)焊縫根部收縮溝缺陷。收縮溝產(chǎn)生的原因是帶永久性襯墊板單面開V形坡口，在采用埋弧焊或 焊條電弧焊過程中，細(xì)顆粒的焊劑（或藥皮）在熔池底部與熔化的熔融金屬 熔合在一起，這種液態(tài)金屬熔渣沿著襯板滲入貼合間隙中。由于墊板與筒體 間隙不均勻，故液態(tài)金屬熔渣會(huì)形成不規(guī)那么的陰影。（三）下塌、焊瘤、下垂、燒穿1.下塌下塌是穿過單層焊縫根部或從多層焊接接頭穿過前道熔敷金屬塌落的過 量焊縫金屬。產(chǎn)生下塌的原因是焊接電流過大、焊接速度偏小、坡口間隙過 大而鈍邊

16、偏小。實(shí)際焊接中應(yīng)合理選擇焊接參數(shù)，提高焊工焊接水平。.焊瘤焊瘤是指焊接過程中，熔化金屬流淌到未熔化的母材上或從焊縫根部溢 出，冷卻后形成未與母材熔合的金屬瘤。產(chǎn)生焊瘤的原因是焊接規(guī)范過強(qiáng)， 焊條熔化過快。實(shí)際焊接過程中應(yīng)適當(dāng)降低焊接電流、加快焊接速度，拉長 電弧。.下垂下垂是受重力作用焊縫金屬塌落。因此在實(shí)際焊接過程中合理選擇焊接 參數(shù)，采用不同的運(yùn)條手法。在立焊、仰焊時(shí)，平直焊產(chǎn)生的熱量集中，熔 化金屬容易垂落，擺動(dòng)焊可以防止這一現(xiàn)象發(fā)生。小節(jié)距擺動(dòng)焊適用于打底 焊，大幅度擺動(dòng)焊適用于厚板的平焊、角焊、立焊和仰焊的中間層和蓋面 層。.燒穿燒穿是指焊接過程中，熔深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫

17、反面流出， 形成穿孔性缺陷。燒穿減少焊縫有效截面積，降低接頭承載能力等。產(chǎn)生原 因是焊接電流過大，焊接順序不合理，焊接速度太慢，根部間隙太大，鈍邊 太小等。防止措施是選擇合適的焊接電流和焊接速度，縮小根部間隙，提高 操作技能。（四）凹坑、未焊滿1.凹坑凹坑是指焊縫外表或反面局部低于母材的缺陷。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)，常在焊縫反面根部產(chǎn)生凹坑。凹坑如圖6-9所示。凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常常有弧坑裂紋或弧坑縮孔。防止 措施是：盡量選用平焊位置，選用合適的焊接參數(shù)，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。.

18、未焊滿未焊滿是指焊縫外表上縱向連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。填充金屬缺乏是產(chǎn)生 未焊滿的根本原因。未焊滿同樣減小了焊縫的有效截面積，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，由于規(guī) 范太小使冷卻速度增大，容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷。在實(shí)際焊接過程中， 通過加大焊接電流、加焊蓋面焊縫等措施來防止未焊滿的產(chǎn)生。（五）焊腳不對(duì)稱同在一側(cè)的角焊縫，其直角邊上的焊腳不對(duì)稱。這種缺陷會(huì)降低工件的 承載能力，并造成一定的應(yīng)力集中。在實(shí)際焊接中，應(yīng)按圖施工（六）焊縫幾何形狀不良幾何形狀不良主要是指焊縫超高、凸度過大、焊縫寬度不齊、外表不規(guī) 那么、錯(cuò)邊、角度偏差、焊縫接頭不良等缺陷。這些缺陷不僅影響焊縫外觀質(zhì) 量，而且極易造成應(yīng)力集中。缺陷形成原因主要是坡口角度不當(dāng)，裝配間隙不均勻，焊接參數(shù)選擇不 當(dāng)，焊接電流過大或過小，焊接速度不均勻，運(yùn)條手法不正確，焊條或焊絲 過熱等。在焊