焊接接头常见外观缺陷及防止措施-王静

焊接接头常见外观缺陷及防止措施王静胜利石油管理局油建职工培训和中心概述关键词---外观缺陷产生原因防止措施目录---未熔合、咬边、焊瘤、弧坑、凹坑、未焊透、烧穿、焊缝尺寸不符合要求结束语参考文献[1] 焊工手册编写小组.焊工手册.北京：机械工业出版社.1992[2] 陈祝年编著.焊接工程师手册.北京：机械工业出版社.1990概述：随着油田地面基础工程建设的发展，对工程施工质量要求越来越严，特别是对各种钢结构、管线及油气储罐的焊接质量要求越来越高，这就要求每名合格的电焊工不仅要掌握过硬的焊接技术，也要能分析产生焊接缺陷的原因及及制定有效的防止措施。

本文介绍了焊接接头常见的外观缺陷特征以及形成原因，详尽叙述了防止产生缺陷的措施，旨在使焊接接头外观缺陷控制到最低程度，以便提高焊接接头的质量，进而提高焊接施工的质量。

关键词：外观缺陷产生原因防止措施焊接接头外观缺陷是在焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，属于操作技术不良而产生的缺陷，与焊条、母材钢种及结构形状关系不大。

下面对常见焊接接头外观缺陷的特征、形成原因、防止措施进行逐一总结，以供参考。

1 未熔合1.1 特征未熔合主要是焊缝金属和母材之间或焊道金属和焊道金属之间未完全熔合的部分，即填充金属粘盖在母材上或者是填充金属层间而部分金属未熔合在一起（见图1）。

未熔合又可细分为：坡口边缘未熔合、焊道之间未熔合、焊缝根部未熔合。

未熔合是增大焊接速度后出现于焊缝内的初期缺陷, 一般间隙很窄，相当于裂纹，在外力的作用下很容易扩展到焊缝或母材，形成开裂。

1.2 产生原因1）焊接时电流过小，焊速过高、热量不够或者焊条偏于坡口之一侧，使母材或先焊焊缝金属未得到充分熔化就被熔化金属敷盖而造成。

2）母材坡口或先焊的焊缝金属表面有锈、氧化铁、熔渣及脏物等未清除干净，在焊接时由于温度不够，未能将其熔化而盖上了熔化金属而造成。

3）起焊温度低，先焊的焊缝开始端未熔化，也会产生未熔合。

4）手弧焊运条时偏离焊缝中心，熔化的金属流到未熔化表面上。

5）焊接坡口太小，焊根间隙太窄, 会造成未熔合。

1.3 可能产生的危害未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹。

1.4 治理措施对于根部未熔合可背面清根进行补焊，对于不能直接补焊的重要部件应当将焊缝去掉重新焊接。

1.5 防止措施1）稍减焊接速度，略增焊接电流, 使热量增加到足以熔化母材或前一层焊缝金属。

2）焊条角度及运条应适当，要照顾到母材两侧温度及熔化情况。

3）对由熔渣、脏物等所引起的未熔合，要加强清渣，将氧化皮等脏物清理干净。

4）对初学者应注意分清熔渣和铁水，焊条有偏心时应调整角度使电弧处于正确方向。

5）气体保护焊尤宜控制焊接速度不要过高，电弧电压偏低，维持一定的弧长，保持射流过渡，而且优先应用氦混合气体作为保护气体。

6）半自动焊或埋弧自动焊场合，焊丝直接对准接头根部以确保根部焊透。

2 咬边2.1 特征咬边是焊接过程中，电弧将焊缝边缘熔化后，没有得到填充金属的补充，在焊缝金属的焊趾区域或根部区域形成沟槽或凹陷。

咬边可以是连续的，也可以是间断的。

咬边减少了基本金属的有效面积，减弱了焊接接头强度，并且在咬边处形成应力集中，会成为开裂起点，承载后有可能在咬边处产生裂缝（见图2）。

2.2 产生原因1）平焊时焊接电流过大或焊接速度过慢。

2）焊接电弧过长，使熔宽增加并产生较大吹力，使母材产生凹坑，而填充金属未能将凹坑填补。

3）焊接角焊缝时，焊条角度和摆动不正确或电弧长度过长，而使焊缝上部边缘发生咬边。

4）在立、横、仰焊时，技术不熟练的焊工在电流较大时，由于运条时在坡口两侧停留时间较短，电弧长度太长，使焊缝中间铁水温度过高而下坠，两侧的母材金属被电弧吹去而未填满熔池所致，熔化金属下淌也会造成咬边。

5）在埋弧自动焊时由于焊接速度过高而造成。

2.3 可能产生的危害减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。

2.4 治理措施轻微的、浅的咬边可用机械方法修锉使其平滑过渡，严重的、深的咬边应进行补焊。

2.5 防止措施1）选用合适电流，避免电流过大。

2）控制焊接速度，使其必须满足所熔敷的焊缝金属完全充填于母材所有已熔化的部分。

3）采用摆动工艺时，在坡口边缘运条稍慢些，焊条应做短时停顿，以使焊缝金属与邻接板料之间的温度相近，在坡口中间运条速度要快些，并使填充金属与基本金属混合均匀。

4）手工焊要控制焊条的位置，在角焊时，焊条要采用合适的角度和保持一定的电弧长度，保持运条均匀，既要保证完全熔化，又要使焊接熔池形成饱满的外形。

5）尽量采用短弧焊。

6）当有可能形成过量咬边时，应尽量避免在水平位置施焊角焊缝，而采用船形位置焊接。

7）过量的摆动也容易形成咬边，可采用多道焊工艺克服这一缺陷。

8）埋弧自动焊时，要正确选择焊接规范。

3 焊瘤3.1 特征焊瘤是过量的焊缝金属流出基体金属熔化表面而未熔合，这种金属是由于熔池温度过高，使液体金属凝固较慢，在自重作用下下坠而形成。

也就是在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。

在角焊缝中产生的频度多于对接焊缝。

焊瘤在立焊和仰焊中经常产生；在平焊对接时，第一层背面有时可能产生焊瘤；用埋弧自动焊焊接小直径的环缝时，也常常出现焊瘤。

焊瘤不仅影响了焊缝成形美观，而且往往造成接头尺寸突变，恶化了构件的使用性能，管壁内的焊瘤还会影响管内液体的畅通。

此外，焊瘤下面往往存在未焊透、未熔合等缺陷，过大的角接焊缝瘤还将因接头强度不足而断裂（见图3）。

图3焊瘤3.2 产生原因1）焊接工艺参数选择不当，焊接电流和电弧电压过大、过小都有可能造成焊瘤。

电流、电压过小时，电弧热量低且吹力小，使母材不能充分熔化，并难以将熔池中的液体金属吹开, 以致熔化金属不能与母材熔合而堆积；电流、电压过大时，焊缝底部的熔化金属被吹呈下坠，而形成背面的焊瘤。

2）坡口间隙过大。

3）背面焊瘤主要由于熔池温度过高，焊接时焊条伸入过深，熔化金属流向背面过多所致。

4）操作不熟练，如焊条角度不对或电极未对准焊缝，运条不当或电弧过长等。

3.3 可能产生的危害焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。

同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。

管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。

3.4 治理措施用铲、锉、磨等手工或机械的方法除去多余的堆积金属。

3.5 防止措施1）正确选择工艺参数，间隙不宜过大，选用较平焊小10%~15%的焊接电流，严格控制熔池温度，防止过高。

2）选用小直径焊条施焊，焊条左右摆动中间快些，两侧稍慢些，在边缘有稍停留的稳弧动作时间。

3）在对接焊第一层时，要注意熔池温度，密切观察熔池形状。

如发现开始有下坠迹象应立即灭弧，让熔池温度稍微下降，再引弧焊接。

4）选择合适的焊条倾角，使用碱性焊条时宜采用短弧焊接，运条速度要均匀。

5）提高焊工操作技能，加强基本功的训练。

4 弧坑4.1 特征弧坑是由于断弧或收弧不当，在焊缝末端形成的凹陷，而后续焊道焊接之前或在后续焊道焊接过程中未被消除，弧坑通常出现在焊缝尾部或接头处，弧坑不仅削弱焊缝截面，而且由于冷速较高，杂质易于集聚，而伴随产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷（见图4）。

4.2 产生原因操作时收弧或接头技术不熟练，断弧过早或薄板焊使用的电流过大，熔池金属在电弧吹力下形成的凹陷，而又没有足够的熔化金属补充。

在埋弧自动焊时，主要是没有分两步按下“停止”按钮。

4.3 可能产生的危害1）减少焊缝的截面积；2）弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚，因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。

4.4 治理措施采用合适的收弧措施。

4.3 防止措施1）正确地选择焊接电流。

2）采用断续灭弧法或用收弧板，将弧坑引至焊件外面。

3）手工电弧焊在收弧过程中焊条在收尾处作短时间停留或作几次环形运条，使足够的焊条金属填满熔池。

4）在埋弧自动焊时，分两步按下“停止”按扭，目的是为了填满弧坑。

5 凹坑5.1 特征焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑，焊缝背面的凹坑通常又叫内凹（图5）。

5.2 产生原因原因是由于电弧拉得过长，焊条倾角不当和装配间隙过大，在焊条收尾时未填满弧坑而使焊缝在该处有较明显的缺肉。

5.3 可能产生的危害凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。

5.4 治理措施凹坑处有裂纹或缩孔的用机械方法打磨后补焊。

5.5 防止措施1）压短弧长、调整焊条倾角和适当减少装配间隙。

2）焊条在收尾处稍多停留一会，为避免因停留时间过长，导致熔池温度过高，而造成熔池过大或焊瘤，应采用几次断续灭弧来填满，即在该处稍停留后就灭弧，待其稍冷后再引弧, 并填充一些熔化金属，这样几次便可将凹坑填满。

但碱性直流焊条不宜采用断续灭弧法，否则易产生气孔。

6 未焊透6.1 特征未焊透是指基本金属之间，或者基本金属与熔敷金属之间的局部未熔合现象，它和未熔合有些相似，有时很难区别。

在根部，由于电弧未将母材熔化或未填满熔化金属所引起，称为根部未焊透，电弧未将各层间完全熔化，亦未填满熔化金属称层间未焊透，同样在边缘有未焊透时称边缘未焊透。

未焊透是最为严重的焊接缺陷之一，它使焊缝截面减小，而且未焊透部位往往形成尖锐的缺口，缺口处为应力集中点，在拉力的作用下，极易扩展成宏观或整体断裂（见图6）。

6.2 产生原因1）坡口尺寸不正确，如坡口角度偏小、间隙太窄、钝边过大等。

2）焊接工艺参数选用不当，如焊接电流过小、焊速太快，因热量不足而造成母材根部未能充分熔化。

3）操作时焊条或焊丝偏离坡口中心或焊条角度不正确以及电弧太长或电弧磁偏吹，使电弧热能散失或偏于一边等。

4）焊件有氧化皮及熔渣等，阻碍焊层之间、基本金属边缘及根部的熔化。

5）埋弧自动焊焊偏也很容易引起未焊透。

6.3 可能产生的危害未焊透减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降；引起应力集中；严重降低焊缝的疲劳强度。

未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。

6.4 治理措施对开敞性好的结构的单面未焊透，可在焊缝背面直接补焊。

对于不能直接补焊的重要焊件，应铲去未焊透的焊缝重新焊接。

6.5 防止措施1）正确选择坡口型式和装配间隙, 注意坡口两侧及焊层之间的清理。

2）正确选择焊接电流的大小。

3）随时调整运条中焊接的角度，使熔化金属之间及熔化金属与基本金属之间充分熔合。

4）认真操作，防止焊偏。

7 烧穿7.1 特征焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。

烧穿在手工电弧焊或埋弧焊过程中常见，多发生在第一层焊道或薄板的对接接头中, 是一种不允许存在的焊接缺陷。

烧穿不仅影响焊缝外观，减小焊缝截面，破坏焊缝致密性，而且烧穿部位附近往往伴随有夹渣、焊瘤、气孔等缺陷（见图7）。