1、焊接缺陷 焊接缺陷是焊接過程中在焊接接頭產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連續(xù)不良的現(xiàn)象。 常見的焊接缺陷：裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔、咬邊及焊縫成形不良等。 在鍋爐壓力容器的焊接生產(chǎn)過程中，由于多種原因會在焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生各種缺陷。焊接缺陷的形成，不僅會降低結(jié)構(gòu)的性能，影響結(jié)構(gòu)的安全使用，嚴(yán)重時還將導(dǎo)致脆性破壞，引起重大事故。 因此，必須了解缺陷產(chǎn)生的原因，才能掌握預(yù)防措施，生產(chǎn)出合格的焊接產(chǎn)品。焊接缺陷示圖焊接裂紋氣孔咬邊焊縫外觀不良焊接缺陷分類焊接缺陷從宏觀上看，可分為：裂紋未熔合未焊透夾渣氣孔形狀缺陷（又稱焊縫金屬表面缺陷或叫接頭的幾何尺寸缺陷，如咬邊，焊瘤等。）1.裂紋（焊接裂紋）：

2、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)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面而產(chǎn)生縫隙，稱為焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和大的長寬比特征。裂紋是焊接缺陷中危害性最大的一種，焊接結(jié)構(gòu)的破壞大部分是由于裂紋造成。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為面積型缺陷，它的出現(xiàn)將顯著減少承載截面積，更嚴(yán)重的是裂紋端部形成尖銳缺口，應(yīng)力高度集中，很容易擴展導(dǎo)致破壞。產(chǎn)生機理：冶金因素 指的是由于焊縫產(chǎn)生不同程度的物理與化學(xué)狀態(tài)的不均勻，如低熔共晶組成元素S、P、Si等發(fā)生偏析、富集導(dǎo)致的熱裂紋。此外，在熱影響區(qū)金屬中，快速加熱和冷卻使金

3、屬中的空位濃度增加，同時由于材料的淬硬傾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力學(xué)因素下，這些都是生成裂紋的冶金因素。力學(xué)因素 由于快熱快冷產(chǎn)生了不均勻的組織區(qū)域，由于熱應(yīng)變不均勻而導(dǎo)至不同區(qū)域產(chǎn)生不同的應(yīng)力，造成焊接接頭金屬處于復(fù)雜的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。內(nèi)在的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和外加的拘束應(yīng)力，以及應(yīng)力集中相疊加構(gòu)成了導(dǎo)致接頭金屬開裂的力學(xué)條件。按其方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋，輻射狀（星狀）裂紋。按發(fā)生的部位可分為根部裂紋、弧坑裂紋，熔合區(qū)裂紋、焊趾裂紋及熱響裂紋。按產(chǎn)生的溫度可分為熱裂紋（如結(jié)晶裂紋、液化裂紋等）、冷裂紋（如氫致裂紋、層狀撕裂等）以及再熱裂紋。裂紋產(chǎn)生的特點（一）熱裂紋熱裂紋：焊接過程

4、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。這種裂紋的特征是沿奧氏體晶界開裂，裂紋多貫穿于焊縫表面；斷口被氧化，呈氧化色；裂紋末端略呈圓形。熱裂紋產(chǎn)生的部位：焊接熱裂紋通常產(chǎn)生于焊縫金屬內(nèi)，也可能在焊接熔合線鄰近的熱影響區(qū)組織內(nèi)(母材金屬)，發(fā)生在弧坑中的熱裂紋往往是星狀的。一般出現(xiàn)在低碳鋼、低合金鋼和奧氏體不銹鋼等熱裂紋的分類：結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋熱裂紋產(chǎn)生的原因：焊縫中低熔點共晶組成元素S、P、Si等發(fā)生偏析、富集，導(dǎo)致大量低熔點的共晶物聚集于晶界上,在冷卻結(jié)晶過程中,焊縫收縮而產(chǎn)生拉力,使焊縫在高溫時沿晶界開裂，從而產(chǎn)生熱裂紋。熱裂紋的預(yù)防措施冶金方面：控制焊

5、縫化學(xué)成分，嚴(yán)格控制會形成低熔點共晶的雜質(zhì)元素含量；改變焊縫組織狀態(tài)，細化晶粒。工藝方面：控制焊縫形狀，從焊接構(gòu)件設(shè)計和焊接工藝上設(shè)法盡量減少在脆性溫度區(qū)間的拉伸應(yīng)變；合理選用焊接材料（一般選用具有較強脫硫能力的堿性焊條和焊劑）；制定合理的焊接工藝規(guī)范，選擇合理的焊接方向和焊接順序；使用引弧板，盡量減少焊接熱作用。（二）冷裂紋冷裂紋：焊接接頭冷卻到較低溫度時(對于鋼來說在MS溫度，即奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度以下)產(chǎn)生的焊接裂紋。最主要、最常見的冷裂紋為延遲裂紋（即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋-因為氫是最活躍的誘發(fā)因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發(fā)裂紋需要一定的時間）。 冷裂紋產(chǎn)生的部位：

6、在熱影響區(qū)和焊縫的根部，基本上與焊縫軸線垂直。主要發(fā)生在高、中碳鋼，低、中合金高強度鋼的焊接熱影響區(qū)。冷裂紋的特性： 起源多發(fā)生在具有缺口效應(yīng)的焊接HAZ或物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局部地帶； 可以在焊后立即出現(xiàn)，也有時要經(jīng)過一段時間才出現(xiàn)，開始少量出現(xiàn)，隨時間逐漸增多和擴散； 是無分叉的純裂紋，電子顯微鏡斷口檢查發(fā)現(xiàn)，它是一種穿晶型裂紋或穿晶與沿晶混合型裂紋，在淬硬性較大鋼中，一般是沿晶裂紋，而在淬硬性低的鋼中，則是穿晶裂紋。冷裂紋產(chǎn)生原因： 焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化； 組織對裂紋的敏感性大致按下列順序增大：F或PB下MLB上B粒島狀MA組元（M-A）高碳孿晶M 擴散氫含量較高，使接頭性

7、能脆化，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； 存在較大的焊接拉應(yīng)力。 冷裂紋的預(yù)防措施： 用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性； 減少氫來源，焊材要烘干，接頭要清潔（無油、銹、水）； 避免產(chǎn)生淬硬組織，焊前預(yù)熱、焊后緩冷； 降低焊接應(yīng)力，采用合理的工藝規(guī)范，焊后熱處理等； 焊后立即進行消氫處理（即加熱到250左右，保溫，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面）。高強鋼熱影響區(qū)（HAZ）延遲裂紋的形成過程示意圖（三）再熱裂紋再熱裂紋：焊后焊件在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱（消除應(yīng)力熱處理或其它加熱過程）而產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生的部位：通常在熔合線附近的粗晶區(qū)中，從焊趾部位

8、開始，延向細晶區(qū)停止。再熱裂紋產(chǎn)生的原因：鋼中碳化物形成元素Cr、Mo、V等的沉淀強化造成的晶內(nèi)二次強化作用。再熱裂紋機理：焊接時，熔合線附近的熱影響區(qū)金屬被加熱到1300以上的高溫，此時碳化物相繼分解，碳化物形成元素Cr、Mo、V等溶于奧氏體中。在快冷過程中，上述元素來不及析出而以過飽和的形式保留在奧氏體中。焊后再次加熱時，在溫度作用下碳化物從固溶體中析出，在原奧氏體晶粒內(nèi)呈彌散分布，使晶粒明顯強化，即晶粒強度升高，變形困難。由于應(yīng)力松馳而產(chǎn)生的塑性變形就會集中在強度較低的晶界，使之產(chǎn)生滑移，晶界移滑往往顯示出很低的抗變形能力，從而導(dǎo)致晶界開裂。防止產(chǎn)生再熱裂紋的方法：母材及焊接材料的選用。

9、預(yù)熱 預(yù)熱溫度為200450。若焊后能及時后熱，可適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。例如，18MnMoNb鋼焊后在180熱處理2h，預(yù)熱溫度可降低至180。焊接線能量的控制。一般來說，增大線能量可以降低拘束力，能使再熱裂紋傾向有所減??；若線能量大得使奧氏體晶粒粗化嚴(yán)重，則促使再熱裂紋傾向增大。應(yīng)用低強度焊縫, 使焊縫強度低于母材以增高其塑性變形能力。減少焊接應(yīng)力, 合理地安排焊接順序、減少余高、避免咬邊及根部未焊透等缺陷以減少焊接應(yīng)力二、未焊透和未熔合1、未焊透焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙，或是母材金屬之間沒有熔化，焊縫熔敷金屬沒有進入接頭的根部造成的缺陷。未焊透

10、可分為雙面焊未焊透和單面焊未焊透兩種單V坡口未焊透X坡口未焊透產(chǎn)生未焊透缺陷的主要原因：焊接電流過小，焊接速度過快；坡口角度太小，間隙太小，根部鈍邊過大；焊條角度不當(dāng)；電弧太長或偏吹（偏?。┑龋浑p面焊背面清根不徹底。未焊透的危害性：未焊透也是一種比較危險的缺陷，其危害性取決于缺陷的形狀、深度和長度。它除降低焊縫的強度外，也容易在未焊透區(qū)域延伸成裂紋，導(dǎo)致材料斷裂，尤其連續(xù)未焊透更是一種危險缺陷。2.未熔合熔焊時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分。點焊時母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分。未熔合可分為坡口未熔合、焊道之間未熔合（包括層間未熔合）、焊縫根部未熔合。按其間成分不同

11、，可分為白色未熔合（純氣隙、不含夾渣）、黑色未熔合（含夾渣的）。坡口未熔合焊道未熔合焊縫根部未熔合產(chǎn)生未熔合缺陷的原因：電流太小或焊速過快（線能量不夠）；電流太大，使焊條大半根發(fā)紅而熔化太快，母材還未到熔化溫度便覆蓋上去。坡口有油污、銹蝕；焊件散熱速度太快，或起焊處溫度低；操作不當(dāng)或磁偏吹，焊條偏弧等。未熔合的危害性：是一種類似于裂紋的極其危險的缺陷。未熔合本身就是一種虛焊， 在交變載荷工作狀態(tài)下， 應(yīng)力集中，極易開裂，是最危險缺陷之一。 三、夾渣夾渣是指焊縫金屬中殘留有外來固體物質(zhì)所形成的缺陷，以及焊后殘留在焊縫中的金屬顆粒。夾渣是焊接過程中比較容易產(chǎn)生的缺陷，通常尤以殘留在焊縫金屬中的熔劑

12、形成的夾渣最為常見。 熔劑夾渣：是指焊條藥皮或焊劑不溶物而產(chǎn)生的夾渣物。金屬夾渣：是指焊縫金屬中殘留的金屬顆粒。 如：鎢金屬。夾渣在焊縫中的形狀有：單個點狀夾渣、條狀夾渣、鏈狀夾渣和密集夾渣等 。按形態(tài)：夾渣可分為點狀夾渣、塊狀夾渣、條狀夾渣等。單個點狀夾渣條狀夾渣產(chǎn)生非金屬夾渣的主要原因：焊接電流太小，焊接速度太快：熔池金屬凝固過快；運條不正確；鐵水與熔渣分離不好；層間清渣不徹底等。產(chǎn)生金屬夾渣的主要原因：焊接電流過大或鎢極直徑太?。粴鍤獗Ｗo不良引起鎢極燒損；鎢極觸及熔池或焊絲而剝落。夾渣的危害性： 夾渣是一種體積型缺陷，容易被射線照相檢出。夾渣會 減少焊縫受力截面。夾渣的棱角容易引起應(yīng)力集

13、中，成為交變載荷下的疲勞源。四、氣孔氣孔是指焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出，而殘留下來所形成的空穴。氣孔產(chǎn)生的機理：是由于氣體熔解于液態(tài)金屬內(nèi)，在冷卻中金屬熔解度降低，部分氣體企圖進入大氣，但遇到金屬結(jié)晶的阻力，使它不能順利的逸出而殘留于金屬內(nèi)，形成了內(nèi)氣孔，或逸在表面形成外氣孔。氣孔分類：氫氣孔、CO氣孔、氮氣孔氣孔的特性：氫氣孔由氫引起，可出現(xiàn)于焊縫表面，也存在于內(nèi)部，其斷面形狀多為螺釘形，表面呈圓喇叭口形，且氣孔四周有光滑的內(nèi)壁。CO氣孔多存在于焊縫內(nèi)部，且沿結(jié)晶方向，有的如條蟲狀、表面光滑。氣孔產(chǎn)生的原因：焊條或焊劑受潮，或者未按要求烘干。焊條藥皮開裂、脫落、變質(zhì)等；焊芯或焊絲生

14、銹或表面有油，工件坡口有銹、油、水分（鐵銹中含結(jié)晶水，高溫時分解出氫、氧）等；焊接參數(shù)不當(dāng)，如電流偏小、焊接速度過快等使熔池溫度降低，熔池存在時間短；電弧電壓高或電弧偏吹；堿性焊條引弧和熄弧方法不當(dāng)都容易產(chǎn)生氣孔；單面焊雙面成形打底焊操作不熟練，焊條角度不當(dāng)使熔池保護不好；填充金屬給送過多，導(dǎo)致熔池增大，滅弧間歇時間長影響氣體在有效時間內(nèi)逸出；埋弧焊電弧電壓過高或網(wǎng)路電壓擺動等氣孔的危害性： 焊縫中由于氣孔的殘留，必然減少焊縫金屬的有效截面，從而使焊接接頭的強度降低。特別是密集氣孔會使焊縫不致密，降低接頭塑性和引起構(gòu)件的焊縫處泄漏。 氣孔與裂紋和未焊透比較，它的危害性要差一些，所以標(biāo)準(zhǔn)中允許限

15、量存在。但是，要力求焊縫無氣孔或盡量減少氣孔數(shù)量。五、形狀缺陷形狀缺陷是指焊縫金屬表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬邊、燒穿，根部內(nèi)凹，冷縮孔、弧坑、焊瘤，未焊滿，搭接不良等。1.咬邊 沿焊趾的母材部位被電弧熔化時所成的溝槽或凹陷，稱咬邊，它有連續(xù)和斷續(xù)之分。在底片的焊縫邊緣（焊趾處），靠母材側(cè)呈現(xiàn)出粗短的黑色條狀影像。黑度不均勻，輪廓不明顯，形狀不規(guī)則，兩端無尖角。咬邊可為焊趾咬邊和根部（包部帶墊板的焊根內(nèi)咬邊）咬邊。如右圖咬邊2.凹坑（內(nèi)凹）： 焊后焊縫表面或背面（根部）所形成低于母材的局部低洼部分，稱為凹坑（根部稱內(nèi)凹），在底片上的焊縫影像中多呈現(xiàn)為不規(guī)則的圓形黑化區(qū)域，黑度是由邊

16、緣向中心逐漸增大，輪廓不清晰。咬邊產(chǎn)生的主要原因： 焊條電弧焊時，焊接電流過大、電弧長、運條和焊條角度不當(dāng)，多在立焊、橫焊、仰焊時出現(xiàn)。 埋弧焊主要是焊接電流過大、焊接速度快、焊絲角度不當(dāng)所造成。凹坑因未焊滿焊縫所造成，也因焊縫蹋落引起3.焊瘤： 焊接時熔化金屬流淌到焊縫以外，未熔化的母材上所形成的金屬瘤。由于厚度不同或內(nèi)徑不等（橢圓度）造成的錯口而引起的，大多出現(xiàn)在管子的對接環(huán)縫中。在底片上的主要特征是在焊根的一側(cè)出現(xiàn)直線性較強的（明顯可見鈍邊加工痕跡）黑線。輪廓清晰，黑度不均勻，從焊根的焊趾線向焊縫中心是逐漸減小，直至邊界消失?？亢父纬傻暮诰€，是之外的母材表面而未與母材熔合在一起所形成的球狀金屬物。在底片上多出現(xiàn)在焊趾線（并覆蓋焊趾）外側(cè)光滑完整的白色半圓形的影像，焊瘤與母材之間為層狀未熔合，瘤中常伴有密集氣孔。焊瘤4.燒穿： 焊接過程中，熔化金屬由焊縫背面流出后所形成的空洞，稱燒穿。它可分為完全燒穿