焊接缺陷及其預(yù)防

焊接技術(shù)焊接缺陷及其預(yù)防焊接缺欠

焊接接頭中一切不連續(xù)性、不完善性、不建全性、不均勻性等。缺欠就是有所欠缺?！叭鼻贰迸c“瑕疵”同義“焊接缺陷

一種或多種不連續(xù)性或缺欠，按其特性或累加效果，使得零件或產(chǎn)品不能符合所提出的最低合用要求，稱之為缺陷。缺陷是必須采取修理措施，否則就應(yīng)報(bào)廢。焊接缺陷的分類以熔化焊為例，GB/T6417-1998《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說(shuō)明》中，把熔化焊的缺陷分為如下六類：第一類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第六類上述以外的缺陷焊接缺陷按缺陷產(chǎn)生在焊縫中的位置不同，可分為：外部缺陷內(nèi)部缺陷外部缺陷

外部缺陷位于焊縫表面，用肉眼或低倍（5倍）放大鏡就可以看到。如焊縫尺寸不符合要求、咬邊、弧坑、表面氣孔和表面裂紋等。焊縫感觀應(yīng)達(dá)到：（GB50205-2001）外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與基本金屬間過(guò)渡平滑，焊渣和飛濺基本清除干凈。內(nèi)部缺陷

內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部，這類缺陷可以用破壞性試驗(yàn)或無(wú)損探傷的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)。如未焊透、未熔合、夾渣、內(nèi)部氣孔和內(nèi)部裂紋等。缺陷的危害裂紋焊接缺陷產(chǎn)生應(yīng)力集中的主要原因，當(dāng)應(yīng)力值超過(guò)缺陷前部金屬材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，材料就開(kāi)裂。材料斷裂是在應(yīng)力不斷疊加的過(guò)程中產(chǎn)生的。脆斷脆斷由焊接缺陷引起，是一種低應(yīng)力斷裂，沒(méi)有塑性變形，具有突發(fā)性的特點(diǎn)。焊接缺陷種類、產(chǎn)生的原因缺陷名稱特征產(chǎn)生原因焊縫尺寸超差焊縫過(guò)高、過(guò)低、過(guò)寬、過(guò)窄及不平滑過(guò)渡坡口不合適，操作運(yùn)條不當(dāng)；焊接電流不穩(wěn)定；焊接速度不均勻；焊接電弧高、低變化大

咬邊靠焊縫邊緣的缺陷，溝槽

焊接規(guī)范不當(dāng)；操作技術(shù)不正確；焊接電弧偏吹

焊瘤熔化金屬流淌到未熔化母材上形成的堆積焊接規(guī)范不正確；操作技術(shù)不熟練；如立焊時(shí)運(yùn)條不當(dāng)，容易形成焊瘤

燒穿焊接時(shí)母材熔化過(guò)深，致使從北面益處坡口角度、間隙過(guò)大、焊接電流過(guò)大、焊接速度太慢氣孔焊縫金屬表面或內(nèi)部產(chǎn)生的孔穴焊件清理不干凈，有銹和或氧化物；焊接區(qū)域保護(hù)不好；電弧過(guò)長(zhǎng)夾雜（渣）在焊縫金屬內(nèi)的金屬或非金屬夾雜物焊材質(zhì)量差；焊接電流過(guò)?。蝗墼芏却?；層間渣渣理不干凈缺陷名稱特征產(chǎn)生原因熱裂紋沿晶界面出現(xiàn)，斷口有氧化色，常出現(xiàn)在焊縫上，呈鋸齒狀母材抗裂性差，焊材不符合技術(shù)要求；熔渣密度大焊縫內(nèi)應(yīng)力太大冷裂紋斷口無(wú)明顯氧化皮，有金屬光澤，產(chǎn)生在過(guò)熱區(qū)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；焊接順序不當(dāng)；未預(yù)熱或焊后冷卻太快再熱裂紋沿晶界，且局限在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)焊后熱處理工藝不當(dāng)未焊透母材與焊縫金屬根部間的縫隙焊接電流太??；焊接速度太快；坡口太??；操作技術(shù)不熟練未熔合母材與焊縫金屬間未完全熔合在一起焊接電流過(guò)小，且焊接速度太快弧坑焊縫熄弧處低洼處收弧時(shí)未填滿弧坑背面凹陷焊縫背面形成的縮溝焊接電流大，且焊接速度太快焊接缺陷種類、產(chǎn)生的原因

焊縫表面不符合要求

焊縫表面高低不平；焊縫寬窄不齊、尺寸過(guò)大或過(guò)??；角焊縫單邊以及焊角尺寸不符合要求，均屬于焊縫表面尺寸不符合要求．

符合要求的焊縫外觀

焊接裂紋

在焊接應(yīng)力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接頭局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙叫焊接裂紋。焊接裂具有尖銳的缺口和大的長(zhǎng)寬比特征。

焊接冷裂紋

焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí)（對(duì)鋼來(lái)說(shuō)在Ms溫度一下或2000C-3000C，產(chǎn)生的焊接裂紋叫冷裂紋。主要發(fā)生在中碳鋼、低合金合中合金高強(qiáng)度鋼中。

原因是：焊材本身具有較大的脆硬傾向；焊接熔池中溶解了多量的氫；焊接接頭在焊接過(guò)程中產(chǎn)生了較大的拘束應(yīng)力。冷裂紋的特征冷裂紋表面沒(méi)有氧化色彩，產(chǎn)生的溫度區(qū)間200-3000C以下。冷裂紋產(chǎn)生的部位焊道下裂紋裂紋的方向與熔合線平行；焊趾裂紋裂紋的方向與焊縫縱向平行；焊根裂紋多發(fā)生在焊縫根部。冷裂紋預(yù)防措施

1、焊前按規(guī)定要求嚴(yán)格烘干焊接材料，以減少氫的來(lái)源；

2、采用低氫型堿性焊條和焊劑；

3、焊接脆硬性較強(qiáng)的低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，采用奧氏體不銹鋼焊條；

4、焊前預(yù)熱；

5、后熱；

6、適當(dāng)增加焊接電流，減慢焊接速度，可減慢熱影響區(qū)冷卻速度，防止形成淬硬組織；

焊接熱裂紋焊接過(guò)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)生的焊接裂紋叫熱裂紋.產(chǎn)生的原因:

由于熔池金屬結(jié)晶時(shí)，受到拉應(yīng)力的作用，而凝固時(shí)，低熔點(diǎn)共晶體形成的液態(tài)薄層共同作用的結(jié)果。增大任何一方的作用，都能促使形成熱裂紋。預(yù)防方法：

1、控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量既碳、硫、磷的含量，減少熔池中低溶點(diǎn)共晶體的形成；

2、預(yù)熱：以降低冷卻速度，改善應(yīng)力狀態(tài)；

3、采用堿性焊條：因?yàn)閴A性焊條的熔渣具有較強(qiáng)脫硫、脫磷的能力；

4、控制焊縫形狀，盡量避免得到深而窄的焊縫；

5、采用引弧板和收弧板。

氣孔

焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出，殘存下來(lái)而形成的孔穴叫氣孔。分為表面氣孔和內(nèi)部氣孔兩種。

焊縫表面氣孔焊縫內(nèi)部氣孔(X射線)產(chǎn)生原因鐵銹和水分對(duì)熔池一方面有氧化作用，另一方面又帶來(lái)大量的氫.焊接方法埋弧焊時(shí)由于焊縫大、焊縫厚度深，氣體從熔池中逸出困難，故生成氣孔的傾向比手焊焊大得多。堿性焊條比酸性焊條對(duì)鐵銹和水分的敏感大得多，即在同樣的鐵銹和水分含量下，堿性焊條十分容易產(chǎn)生氣孔。采用堿性焊條時(shí)，一定要用直流反接，如果使用直流正接，則生成氣孔的傾向顯著增大。焊接工藝參數(shù)焊接速度增加，焊接電流增大，電弧電壓升高都會(huì)使氣孔傾向增加。影響氣孔的因素電流種類和極性當(dāng)采用未經(jīng)烘干的焊條進(jìn)行焊條時(shí)，使用交流電源，焊縫最易出現(xiàn)氣孔；直流正接氣孔傾向比較??；直流反接氣孔傾向最小。

氣孔的預(yù)防措施

1、對(duì)于手弧焊焊縫兩側(cè)各10mm，埋弧自動(dòng)焊兩側(cè)各20mm內(nèi)，仔細(xì)清除焊件表面上的鐵銹油脂等污物；2、焊條、焊劑在使用前按規(guī)定嚴(yán)格烘干，存在保溫筒中，做到隨取隨用。3、采用合適的焊接工藝參數(shù)，使用堿性焊條時(shí)，一定要短弧焊。內(nèi)部無(wú)缺陷的X射線片(RT)內(nèi)部無(wú)缺陷的X射線片內(nèi)部氣孔（RT）管子對(duì)接焊縫中的氣孔

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)生的溝槽或凹陷叫咬邊，見(jiàn)下圖。

產(chǎn)生原因主要是由于焊接工藝選擇不當(dāng)，焊接電力太大，電弧過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)條速度和焊條角度不適當(dāng)?shù)?。防止方法選擇正確的焊接電流和焊接速度，電弧要保持穩(wěn)定，不能拉的過(guò)長(zhǎng)，掌握正確的運(yùn)條方法和運(yùn)條角度。

焊縫根部未焊透

焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象叫未焊透，見(jiàn)下例對(duì)比圖。根部未焊透根部焊透雙面焊焊逢的未焊透焊縫內(nèi)部缺陷單面焊縫的未焊透

焊縫夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣叫夾渣，見(jiàn)下圖所示。產(chǎn)生的原因焊接電流太小，以致液態(tài)金屬和熔渣分不清；焊接速度過(guò)快，使熔渣來(lái)不及浮起；多層焊時(shí)，清渣不干凈；焊縫成形系數(shù)過(guò)小以及手弧焊時(shí)焊條焊條角度不正確等。防止方法采用具有良好性能的焊條，正確選用焊接電流和運(yùn)條角度，焊件坡角度不宜過(guò)小，多層焊時(shí)，認(rèn)真清理焊道熔渣。內(nèi)部夾渣（RT）焊縫中夾鎢

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，所形成的金屬瘤叫焊瘤，見(jiàn)下圖所示。

產(chǎn)生原因：操作不熟練和運(yùn)條角度不當(dāng)。防止方法：提高操作的技術(shù)水平；正確選擇焊接工藝參數(shù)，靈活調(diào)整焊條角度，裝配間隙不要過(guò)大。嚴(yán)格控制熔池溫度，不使其過(guò)高。焊穿

第六類缺欠：其他缺欠（GB/T6417-1998）

序號(hào)名稱說(shuō)明1電弧檫傷焊縫坡口外部母材金屬表面上的局部弧擊損傷外2飛濺熔焊過(guò)程中，熔化的金屬顆粒和熔渣向周圍飛濺的現(xiàn)象3鎢飛濺從鎢電極過(guò)渡到母材金屬表面或凝固金屬表面上的鎢顆粒4表面撕裂不按操作規(guī)程拆除另時(shí)焊接的附件時(shí)產(chǎn)生的母材金屬表面的損傷5磨痕打磨引起的金屬表面損傷6鑿痕不按操作規(guī)程使用扁鏟或其他工具鏟鑿金屬而產(chǎn)生局部損傷7打磨過(guò)量由于打磨引起的工件或焊縫的不允許的減薄8定位焊缺欠定位焊不符合焊接要求焊接區(qū)中有害氣體危害

氫的來(lái)源：氫主要來(lái)源于焊條藥皮、焊劑中的水分、藥皮中的有機(jī)物、焊件和焊件表面上的污物（油污、鐵銹）、空氣中的水分等。氫危害：氫是焊縫中十分有害的元素，它的主要有：氫脆性；引起鋼的塑性嚴(yán)重下降。產(chǎn)生氣孔；冷裂紋；白點(diǎn)；碳鋼和低合金鋼焊縫如含氫量過(guò)高，常常會(huì)在焊縫金屬的拉斷面上出現(xiàn)如魚目狀的一種白色圓形斑點(diǎn)，稱為白點(diǎn)。直徑一般為0.5mm-3mm。白點(diǎn)的出現(xiàn)使焊縫金屬的塑性大大下降。

氧的來(lái)源氧主要來(lái)自電弧中的氧化性氣體（O2、CO2、H2O等），藥皮中的氧化物以及焊接材料表面的氧化物。通常氧是以原子氧和氧化亞鐵（Fe0）兩種形式溶解在液化鐵中。危害隨著焊縫中含氧量的增加，其強(qiáng)度、硬度和塑性明顯下降，同時(shí)還會(huì)引起金屬的熱脆、冷脆和時(shí)效硬化。氧對(duì)焊縫金屬的物理化學(xué)性能也有影響，如降低焊縫的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和抗腐蝕性等。溶解在熔池中的氧還易形成CO氣孔，還會(huì)燒損焊接材料中的有益的合金元素，使焊接性能變壞。在熔滴中，含氧和碳過(guò)多時(shí)易造成飛濺，影響焊接過(guò)程穩(wěn)定。氮的來(lái)源焊接區(qū)周圍的空氣是氮的主要來(lái)源。危害氮是提高焊縫金屬?gòu)?qiáng)度，降低塑性和韌性的元素，并且是焊縫中產(chǎn)生氣孔的主要原因之一。鋁合金焊接的特點(diǎn)

鋁合金重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無(wú)磁性、成形性好及低溫性能好等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中，采用鋁合金代替鋼板材料焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上。

焊接方法焊接材料保護(hù)氣體或熔劑預(yù)熱溫度OC焊條電弧焊銅107，焊芯為紫銅（T2、T3）400~500TIG焊絲201(特制紫銅焊絲)和絲202，也采用紫銅絲，如T2。氬氣（Ar）氣焊（中性焰）絲201、絲202氣劑301MIG焊釬焊電阻焊碳弧焊先進(jìn)焊接方法鋁合金的攪拌摩擦焊接

攪拌摩擦焊，是由英國(guó)焊接研究所1991年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝。攪拌摩擦焊接工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位，通過(guò)攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)與工件間的攪拌摩擦，摩擦產(chǎn)生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài)，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流動(dòng)，從而使焊件壓焊在一起。鋁合金的激光焊接

鋁及鋁合金激光焊接技術(shù)是近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，與傳統(tǒng)焊接工藝相比，它具有功能強(qiáng)、可靠性高、無(wú)需真空條件及效率高等特點(diǎn)。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，特別對(duì)熱處理鋁合金有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)?？商岣呒庸に俣炔O大地降低熱輸入，從而可提高生產(chǎn)效率，改善焊接質(zhì)量。

鋁合金的電子束焊接

電子束焊是指在真空環(huán)境下，利用會(huì)聚的高速電子流轟擊工件接縫處產(chǎn)生的熱能，使被焊金屬熔合的一種焊接方法。

同傳統(tǒng)電弧焊接鋁合金相比，電子束焊能量密度高3～4

個(gè)數(shù)量級(jí)，與另外一種高能量密度焊接工藝——激光焊接相當(dāng)。因此焊接接頭的熱影響區(qū)非常小，接頭強(qiáng)度較傳統(tǒng)焊接方法提高很多。電子束的穿透性能好，可對(duì)大厚度的鋁合金進(jìn)行施焊，焊后接頭力學(xué)性能良好。鋁合金焊縫金屬的抗裂性能隨著焊接能量密度的增加和熱輸入的減少而增加。所以鋁合金電子束焊接接頭的抗裂性能要比采用傳統(tǒng)焊接方法的焊接接頭高很多，一般要比氬弧焊焊縫高出1～1.5倍。鋁合金電子束焊焊后殘余應(yīng)力小，變形小，對(duì)薄板焊后幾乎可做到不變形。鋁合金焊接難點(diǎn)：

1、鋁合金焊接接頭軟化嚴(yán)重，強(qiáng)度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應(yīng)用的最大障礙；2、鋁合金表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜（Al2O3

其熔點(diǎn)為2060℃），這就需要采用大功率密度的焊接工藝；

3、鋁合金焊接容易產(chǎn)生氣孔；

4、鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋；

5、線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生焊接變形；

6、鋁合金熱導(dǎo)率大（約為鋼的4倍），相同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大2～4倍。

鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。

銅合金焊接

工藝要點(diǎn)：1、銅的熱導(dǎo)熱率比碳鋼大7～11倍，當(dāng)采用的工藝參數(shù)與焊接同厚度碳鋼差不多時(shí)，則銅材很難熔化，填充金屬和母材也不能很好地熔合（未熔合）。2、焊接接頭的熱裂傾向大。焊接時(shí)，熔池內(nèi)銅與其中的雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)共晶物，使銅及銅合金具有明顯的熱脆性，產(chǎn)生熱裂紋。

3、產(chǎn)生氣孔的缺陷比碳鋼嚴(yán)重得多，主要是氫氣孔。4、焊接接頭性能的變化。晶粒粗化，塑性下降，耐蝕性下降。紫銅的手工氬弧焊

焊前應(yīng)對(duì)工件焊接邊緣和焊絲表面的氧化膜、油等臟物都必須清理干凈，避免產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷。清理的方法有機(jī)械清理法和化學(xué)清理法。

紫銅手工氬弧焊，通常是采用直流正接，即鎢極接負(fù)極。為了消除氣孔，保證焊縫根部可靠的熔合和焊透，必須提高焊接速度，減少氬氣消耗量，并預(yù)熱焊件。板厚小于3mm時(shí)，預(yù)熱溫度為150~300℃；板厚大于3mm時(shí)，預(yù)熱溫度350~500℃。預(yù)熱溫度不宜過(guò)高，否則使焊接接頭的機(jī)械性能降低。黃銅的手工電弧焊

焊接黃銅除了用銅227及銅237外，黃銅電弧焊時(shí)，應(yīng)采用直流電源正接法，焊條接負(fù)極。焊前焊件表面應(yīng)作仔細(xì)清理。坡口角度一般不應(yīng)小于60~70o，為改善焊縫成形，焊件要預(yù)熱150~250℃。操作時(shí)應(yīng)當(dāng)用短弧焊接，不作橫向和前后擺動(dòng)，只作直線移動(dòng)，焊速要高。與海水、氨氣等腐蝕介質(zhì)接觸的黃銅焊件，焊后必須退火，以消除焊接應(yīng)力。鑄鐵焊接

鑄鐵可分類：

①灰口鑄鐵。

②白口鑄鐵

③可鍛鑄鐵。

④球墨鑄鐵。

⑤蠕墨鑄鐵。

⑥合金鑄鐵。

鑄鐵的焊接性鑄鐵含碳量高，塑性差，組織不均勻，焊接性很差，在焊接時(shí)，一般容易出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1、焊后易產(chǎn)生白口組織

2、焊后易出現(xiàn)裂紋

3、焊后易產(chǎn)生氣孔

因此,在生產(chǎn)中,鑄鐵是不作為焊接材料的，一般只用來(lái)焊補(bǔ)鑄鐵件的鑄造缺陷以及局部破壞的鑄鐵件。鑄鐵的焊補(bǔ)一般采用氣焊或焊條電弧焊。鑄件焊補(bǔ)常分為熱焊法和冷焊法兩種。

焊接接頭易出現(xiàn)白口及淬硬組織焊縫區(qū)當(dāng)焊縫成分與灰鑄鐵鑄件成分相同時(shí)，則在一般電弧焊情況下，由于焊縫冷卻速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鑄件在砂型中的冷卻速度，焊縫主要為共晶滲碳體+二次滲碳鐵+珠光體，即焊縫基本為白口鑄鐵組織。

防止措施：

1、采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣?lái)減慢焊逢的冷卻速度。如：增大線能量。2、調(diào)整焊縫化學(xué)成分來(lái)增強(qiáng)焊縫的石墨化能力。

3、異質(zhì)焊縫若采用低碳鋼焊條進(jìn)行焊接，就是采用較小焊接電流，母材在第一層焊縫中所占百分比也將為1／3～1／4。采用異質(zhì)金屬材料焊接時(shí)，必須要設(shè)法防止或減弱母材過(guò)渡到焊縫中的碳產(chǎn)生高硬度組織的有害作用。改變C的存在狀態(tài)，使焊縫不出現(xiàn)淬硬組織并具有一定的塑性，例如使焊縫分別成為奧氏體，鐵素體及有色金屬是一些有效的途徑。

鑄鐵焊補(bǔ)裂紋

通常發(fā)生在焊縫和熱影響區(qū)，產(chǎn)生的原因是鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性很差（400℃以下基本無(wú)塑性），而焊接應(yīng)力較大，且接頭存在白口組織時(shí)，由于白口組織的收縮率更大，裂紋傾向更加嚴(yán)重，甚至可使整條焊縫沿熔合線從母材上剝離下來(lái)。防止裂紋的主要措施有：

1、采用純鎳或銅鎳焊條、焊絲，以增加焊縫金屬的塑性；

2、加熱減應(yīng)區(qū)以減小焊縫上的拉應(yīng)力；

3、采取預(yù)熱、