焊接缺陷

第二章焊接缺陷

教学目标：

一、了解常见焊接缺陷的分类、特征及分布；

二、了解产生焊接缺陷的主要因素；

三、了解焊接缺陷的危害和对产品质量的影响；

四、了解钢熔化焊焊接接头的基本要求和缺陷分级。

一、任务导入：

焊接结构（件）中一般都存在着缺陷。缺陷的存在将影响焊接接头的质量，而接头质量又直接影响到焊接结构（件〉的安全使用。对焊接缺陷进行分析，一方面是为了找出缺陷产生的原闪，从而在材枓，工艺、结构、设备等方面采取有效措施，以防止缺陷的产生；另一方面是为了在焊接结构(件〉的制造或使用过程中，能够正确地选择焊接检验的技术手段，及时地发现缺陷，从而定性或定量地评定焊接结构(件)的质量，使焊接检验达到预期的目的。

二、相关知识

知识点一：焊接缺陷的概念及分类

1、焊接缺陷的概念

在焊接结构（件）中要获得无缺陷的焊接接头，在技术上是相当困难的，也是不经济的。为了满足焊接结构（件）的使用要求，应该把缺陷限制在一定的范围之内，使其对焊接结构（件）的运行不致产生危害。由于不同的焊接结构（件）使用的场合不同，对其质量要求也不一样，因而对缺陷的容限范围也不相同。我们把焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷。

焊接结构（件）中由于缺陷的存在，影响着焊接接头的质量。评定焊接接头质量优劣的依据，是缺陷的种类、大小、数量、形态、分布及危害程度。若接头中存在着焊接缺陷，一般可通过补焊来修复，或者采取铲除焊道后重新进行焊接，有时直接作为判废的依据。

2、焊接缺陷的分类

焊接缺陷的种类很多，有熔焊产生的缺陷，也有压焊、钎焊产生的缺陷。焊接缺陷的分类方法较多，通常可按以下几种方法划分。

（1）按缺陷在焊缝中的位置

常见的缺陷按其在焊缝中位置的不同可分为两类，既外部缺陷和内部缺陷。

外部缺陷：位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可以观察到，如焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、下陷、弧坑、表面气孔、表面裂纹及表面夹渣等。

内部缺陷：位于焊缝内部，必须通过无损检测才能检测到，如焊缝内部的夹渣、未焊透、未熔合、气孔、裂纹等。

（2）按焊接缺陷的成因

按焊接缺陷的成因，焊接缺陷可分为构造缺陷、工艺缺陷和冶金缺陷三大类，各类缺陷的名称详见表2-1

表2-1 焊接工艺方法的重要因素、补加因素与焊接缺陷的关系

（3）按焊接缺陷的分布或影响断裂的机制

根据GB/T6417—1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》可将熔焊缺陷分为以下六类。

第一类裂纹

第二类孔穴

第三类固体夹杂

第四类未熔合和未焊透

第五类形状缺陷

第六类其它缺陷。

上述六类缺陷的名称见表2-2。

表2-2 熔焊焊接接头中常见缺陷名称

熔焊缺陷除了以上六类之外，还有金相组织不符合要求〈知晶粒粗大、金相组织的成分不合格等）及焊接接头的理化性能不符合要求的性能缺陷（包括化学成分、力学性能及不锈铜焊缝的耐腐蚀性能等）。这类缺陷大多是由于违反焊接工艺或错用焊接材料所引起的。

知识点二：焊接缺陷的特征及分布

常见的焊接缺陷类型有裂纹、气孔和一些工艺缺陷（如咬边、烧穿、烧穿、焊缝尺寸不足、未焊透等）。

1、裂纹

焊接裂纹是指金属在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是焊接结构（件）中最危险的缺陷。

（1）按裂纹的外观形貌和产生的部位来分各种裂纹的特征和分布见表2-3，其外观形貌如图2-1所示。

表2-3 熔焊焊接接头中常见裂纹特征及分布

名称特征分布横向裂纹裂纹长度方向与焊缝轴线相垂直位于焊缝、热影响区或母材中纵向裂纹裂纹长度方向与焊缝轴线相平行

弧坑裂纹形貌有横向、纵向或星形状位于焊缝收弧弧坑处

放射状裂纹从某一点向四周放射的裂纹

位于焊缝，热影响区或母材中枝状裂纹形貌呈树枝状

间断裂纹裂纹呈断续状态

微观裂纹在显微镜下才能观察到

图2-1 各种裂纹外观形貌

（2）按裂纹产生的温度范围来划分

按温度范围则可分为热裂纹、冷裂纹及再热裂纹。

1）热裂纹

在固相线附近高温区形成的裂纹称为热裂纹。主要分布于结晶晶界处。由于形成温度高，故表面被强烈氧化，一般呈蓝色或天蓝色，这是区别于冷裂纹的重要特征。根据裂纹形成机理，可将热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。

2）冷裂纹

焊接接头冷却到Ms点以下时形成的裂纹称为冷裂纹。主要分布于焊接热影响区。一般表面光滑，无氧化特征。常见的冷裂纹可分为氢致裂纹、淬火裂纹和

层状撕裂。

3）再热裂纹

工件焊接后，若再次被加热到一定温度而产生的裂纹称为再热裂纹。一般发生在含Cr、Mo、V的低合金结构钢，含Ni的奥氏体不锈钢以及析出硬化显著的Ni基耐热合金材料中。主要分布于粗晶区中，并沿粗大奥氏体晶粒边界扩展，且多半发生在咬边等应力集中处。可形成沿熔合线的纵向裂纹，也可形成粗晶区中垂直于熔合线的网状裂纹，断口有被氧化的颜色。

2、气孔

焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。气孔有时以单个出现，有时以成堆的形式聚集在局部区域，其形状有球形、条虫形等（图2-2）。气孔的特征与分布见表2-4。

图2-2 焊缝中气孔

表2-4 熔焊焊接接头中常见缺陷名称

名称特征分布

气孔（1）氢气孔的断面形状多为螺丝形，从焊

缝表面看呈圆喇叭形，其四周有光滑的内壁

（2）氮气孔与蜂窝相似，常成堆出现

（3）CO气孔的表面光滑，像条虫状

（4）在含氢量较高的焊缝金属中出现的鱼

眼缺陷，实际上是圆形或椭圆形氢气孔，在

其周围分布有脆性解理扩展的裂纹，形成围

绕气孔的白色环脆断区，形貌如鱼眼

（1）氢气孔出现在焊缝表面

上

（2）氮气孔多出现在焊缝表

面

（3）CO气孔多产生于焊缝

内部，沿其结晶方向分布

（4）横焊时，气孔常出现在

坡口上部边缘，仰焊时常分布

在焊道的接头部位及弧坑处

3、固体夹杂（1）夹渣