焊接工艺学第九单元

第九单元

焊缝和母材的不连续

裂纹

定义: 是最危险的不连续。

分类：热裂纹和冷裂纹。

热裂纹是在金属凝固时的高温下产生的，这种裂纹是在晶间扩展的，也就是说，这种裂纹是在晶粒间形成的。如果我们观察一个热裂纹的断裂面，我们会看到各种回火的颜色说明热裂纹是在高温下产生的。

冷裂纹是在金属冷却到室温后产生的。那些在在役条件下形成的裂纹也是冷裂纹。延迟裂纹、焊道下裂纹、氢致裂纹都是冷裂纹。冷裂纹可在晶粒间或晶粒内扩展。

裂纹的位置：焊喉、根部、焊趾、弧坑、焊道下、热影响区和母材的裂纹。

焊喉裂纹是因为裂纹是沿着焊喉延伸，或者是沿着焊缝截面的最小通经延伸。它们通常是纵向裂纹也是热裂纹。焊喉裂纹可在焊缝表面看得到。因此，术语“中心裂纹”通常就是指这种情况。

焊喉裂纹产生的原因：在垂直于焊缝轴线上拘束度大的接头，尤其当焊缝截面小的时候容易形成焊喉裂纹。

根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有关。因此，它们通常是热裂纹。

焊趾裂纹是指焊趾处开裂而扩展到母材。焊缝的几何形状，如焊缝加强高或内凹可能会在焊趾处形成应力集中。再加上热影响区的金相组织韧性较差，从而更易产生焊趾裂纹。焊趾裂纹通常是冷裂纹。焊趾开裂是由焊接横向收缩应力或在役应力造成的，或是两者兼而有之。

弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称为弧坑星状裂纹。

焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会在焊接很多小时以后才开始扩展。所以焊道下裂纹也称为延迟裂纹。焊道下裂纹是因为焊接区有氢的存在，焊件表面应清理干净以消除氢的来源。也可用预热的方法来消除裂纹。

热影响区裂纹：由于热影响区的韧性比焊缝和母材要差，所以即使没有氢也会在热影响区开裂。拘束度大的时候，收缩应力足以在热影响区产生裂纹，尤其是脆性材料，如铸铁。

未熔合

定义：未熔合是一种焊接不连续，即焊缝金属和熔合面或焊道间没有熔合。

产生的原因：由于焊工操作不当。有些焊接方法更易产生未熔合，因为加热不够集中，导致金属不能充分熔化。例如GMAW焊短路过渡时，对于必须熔合的接头部位，焊工应认真焊接。否则，有些区域的金属就不能熔化和熔合。另外，接头形状可能会限制熔合。比如对某一焊接方法的焊条直径，坡口的角度不够。再则，端面的污物，包括氧化皮和氧化层也会影响焊缝的熔合。

未焊透

定义：未焊透，如未熔合一样，也是一种不连续，仅跟坡口焊缝有关。

产生的原因：原因与未熔合一样，即操作不当，接头形状不当或是过量的污物。杂质

定义：杂质是残留的外界固体物质，如渣，焊剂，钨或氧化物。所以，杂质包括金属和非金属。

产生的原因：通常是由于焊工操作不当而形成的，比如运条不当和焊道间清理不干净可导致夹渣。通常，焊工运条不当或焊接参数不当会形成非预期的焊缝形状，从而影响了层间清理。后续焊道会覆盖住残留的焊渣而产生夹渣。

气孔

定义：由于在固化过程中气体残留而形成的空穴缺陷（不连续）。

产生的原因：气孔通常是由于焊接区域有潮汽或有杂质，由于焊接加热而分解形成气体造成的。这些杂质和潮汽来自于焊条，母材，保护气体或周边环境。但是，焊接技术的变化也可能形成气孔。

咬边

定义：咬边是靠近焊缝的母材上的表面缺陷。

产生的原因：这是由于在焊接过程中母材熔化后，没有足够的填充材料适当的填入所引起的沉陷而造成的。咬边通常是由于不正确的焊接技艺所引起的。特别是如果当焊接运行速度太快，与焊缝连接的母材金属的熔化所引起的凹穴没有充足的填充金属适当的填入，咬边更易产生。当焊接加热过高，引起母材金属过多熔化，或当运条不当，咬边也可产生。

未焊满

定义：未焊满也是一种由于材料横截面上的损失而形成表面缺陷。

产生的原因：引起未焊满的主要原因是焊工所采用的技术。过快的焊速（移动）使得无足够的填充金属熔化并填平焊接区域。

焊瘤

定义：另一种由于焊接技巧不当而引起的表面缺陷是焊瘤。

产生的原因：焊瘤的出现通常是由于焊工使用了不适当的焊接技术。这就是说，如果焊接移动速度太慢，大量熔化的填充金属就将过多填入接头。结果就是过多的金属溢出并留在母材表面而没有熔合。有些类型的填充金属更容易出现这种缺陷。因为熔化时，流动性太大无法抗拒重力。

焊缝凸起

定义：这种焊接缺陷仅用于角焊缝。焊缝凸起是大量的焊接金属堆积在角焊缝面上，从而超过了所预期的齐平度。

产生的原因：当焊接速度太低时，当热输入太少或当运条不当时，凸面会产生。这导致过多的填充金属填入，母材表面没有适当润湿。在母材金属表面有杂质或使用的保护气体没有把这些杂质充分清除，也会形成不希望出现的角焊缝外形

焊缝加强高(余高)

危害：由于焊缝加强高的增加而引起的加强角度的增加，焊接接头的抗疲劳很大减弱。

引弧烧伤（电弧触击）

定义：引弧烧伤是非常有害的母材上的不连续，特别是在低合金和高强度钢上。引弧烧伤是由于有意无意地在远离焊接接头的母材上起弧而造成的。

危害：它的出现是由于在母材表面局部的熔化，然后由于大量的热量被周围的母材吸收而迅速冷却。在某些材料上，特别是高强度钢，引弧烧伤可以产生含有马氏体的局部热影响区。如果变硬，脆性化的显微结构就产生，产生裂纹的倾向就增大。

飞溅

定义：在熔焊时，金属颗粒喷出而没有形成焊缝的部分。

产生的原因：飞溅是由于焊接电流过大造成。因为大电流在焊接区域过度紊乱。一些焊接工艺被认为会比其他工艺产生更多的飞溅。

分层

定义：分层是由于在钢的制造过程中有非金属杂质的存在而造成的。

层状撕裂

尺寸的不连续

划伤和结疤

引弧烧伤－由电弧所引起的不连续，包括任何局部再熔化的金属，受热影响的金属，或任何金属表面形状的改变。

原子氢－氢的离子形式，如H＋，它所对应的是含两个氢原子的氢分子，氢分子为H2。氢原子的同义词是新生氢。

夹头－是一个焊接术语，它是焊炬的一部分，形成了夹套

凸度－是从凸起的角焊缝面至连接焊趾线的最大垂直距离。

裂纹－开口锐尖，长宽比很高的破裂型不连续。

弧坑裂纹－在焊缝终点处形成的裂纹

缺陷－超过了规范允许限度的不连续；是不合格的不连续，需要修复或替换。剥离－在应力下分层的脱离。

密度－物体质量与体积的比，通常是以每立方厘米克或每立方英吋磅记；也指射线照片的黑度；越暗的区域，其黑度越高。

不连续－材料中的任何不规则，均匀物体的任何中断。

夹渣－陷入的的外来固体材料，如渣，焊剂，钨或氧化物。

未熔合－是一种焊接不连续，即焊缝金属和熔合面或焊道间没有熔合。

未焊透接头－坡口焊缝根部的焊接金属没有完全贯穿整个接头的厚度。

晶间－是出现在晶间或沿着晶间的一种状态。晶间裂纹在晶界形成并沿着晶界扩展。

层状撕裂－处于母材表面下，层状的，逐渐开裂。并基本与由拉伸应力引起的锻造表面相平行。该拉伸应力是在母材厚度方向上的。母材是

由于散布状，平面状，非金属夹渣平行于金属表面的存在而被削

弱。

分层－一般平行于金属工作表面的一种不连续，分离或削弱了金属。