焊缝中典型缺陷产生原因分析及控制措施

夹杂物产生的原因
❖ 焊缝中夹杂物的的种类 ❖ (—).非金属夹杂物 ❖ （1）氧化物 ❖ 焊接钢铁材料时，氧化物夹杂是普遍存在，在
手工电弧焊和埋弧自动焊焊接低碳钢时，氧化 夹杂物的成分主要是SiO2; 这些氧化夹杂物主要 是在熔池反应过程中产生的。 ❖ （2）氮化物
夹杂物产生的原因
❖ 现在常用的熔焊方法保护效果好，焊缝中很少 出现氮化物夹杂，只有在保护不好时，焊缝中 才有较多的氮化物。
防止产生热裂纹的措施
❖ （1）限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的 含量，主要限制硫含量，提高锰含量．
❖ （2）提高焊条或焊剂的碱度，降低杂质含量，改变偏 析程度．
❖ （3）改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高 焊接收缩时的自由度．
❖ （4）焊接终了断弧时，弧坑冷却速度快，因偏析在弧 坑处形成热裂纹．采用与母材相同的引出板．
热裂纹产生的原因
❖ （１）冶金因素：焊接时熔池的冷却速度很快， 很容易造成偏析（偏析就是合金中纯金属或其 它杂质分布不均匀的现象，杂质集中）．被偏 析出的物质大多数为低熔点共晶和杂质，它们 的熔点比焊缝金属低，在结晶过程以“液态间 层”存在．
热裂纹产生的原因
❖ （２）力的因素：焊缝金属开始冷却时，体积 要缩小，由于焊缝金属受热不均匀，周围冷却 金属势必阻止它的收缩，产生拉应力，拉应力 随温度的降低而增大，拉应力在结晶尚未完成， 且有“液态间层”时呈现，就必然产生热裂 纹．
低、操作技术等。 ❖ 直流反接时气孔倾向最小，这时工件是负极 ❖ 下面对冶金因素、工艺因素这二种因素对气孔
的影响做具体讲解。
气孔产生的原因
❖ （1）焊条或焊剂受潮，使用前未按规定 烘干并保温易产生气孔。碱性焊条烘干 温度是350-4500C,酸性焊条烘干温度不超 过2000C,一般是70-1500C
❖ （3）施焊前未将母材（特别是焊缝坡口附近） 的金属铁锈、油污去除。或焊剂中混合异种造 气物质。
气孔产生的原因
❖ （4）熔化金属冷却速度过快，电弧热能小或焊 接速度过快。导致气体在熔池中来不及上浮溢 出。
❖ （5）采用过大电流，是焊条发红导致药皮失效， 或碱性低氢形焊条焊接时电弧过长。
❖ （6）手工钨极氩弧焊时氩气纯度低，保护不良。
❖ (6)焊接电流不要太小。
夹渣缺陷在底片上的影像描述
❖ 夹渣在底片上影像是黑点、黑条或黑块， 形状不规则，黑度变化无规律，轮廓不圆滑， 有的带棱角。 钨夹渣在底片上是白点。
夹渣物底片上的形态
❖ 点状夹渣物
夹渣物底片上的形态
❖
块状夹渣物
夹渣物底片上的形态
❖ 条状夹渣
夹渣物底片上的形态
❖ 夹钨
预防未焊透产生的措施
（1）合理选用坡口型式。 （２）装配间隙要适当。 （３）采用正确的焊接工艺。
未焊透在底片上的形态
❖ 未焊透
❖
未焊透在底片上的形态
❖ 未焊透
未焊透在底片上的形态
❖ 未焊透
裂纹的概念及分类
❖ 裂纹的概念 ❖ 裂纹是指在焊接过程中或焊后，在焊缝或热影
区中局部破裂的缝隙。
❖ 焊接裂纹是最危险的缺陷，它降低焊接接头的 强度，裂纹的末端呈尖锐的缺口，焊件承载后， 引起应力集中，成为结构断裂的起源。焊接结 构中不允许有裂纹存在。
焊接缺陷的危害
❖ 焊接缺陷对产品构件，尤其是锅炉压力容器和 压力管道在使用中带来的隐患和危害是不能低 估的。
❖ 1、由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积， 削弱了静力拉伸强度。
❖ 2、由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集 中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。
❖ 3、缺陷可能穿透筒壁，发生泄露，影响致密性。
被铁水覆盖。 ❖ （５）母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属
与母材间的熔化结合。
预防未熔合产生的措施
❖ （１）增加焊接线能量。 ❖ （２）将坡口边缘充分熔透。 ❖ （３）焊接规范正确，操作得当，焊接速度快
慢均匀，焊条摆动到位。 ❖ （４）将坡口表面或坡口底部边缘污物处理干
净。
未熔合在底片上的影像描述
❖ 层间未熔合的典型影像是黑度不大的块状阴影， 形状不规则，如伴有夹渣时，夹渣部位的黑度 较大。
未熔合在底片上形态
❖ 层间未熔合
未熔合在底片上形态
❖ 根部未熔合
未熔合在底片上形态
❖ 坡口未熔合
未焊透的概念及危害
❖ 未焊透是指母材金属之间没有熔化，焊缝金属 没有进入接头的根部造成的缺陷。
❖ 未焊透分为双面未焊透，单面未焊透 ❖ 未焊透缺陷是一种比较危险的缺陷，其危害性
气孔的概念
❖ 气孔：焊接时的，熔池中的气泡在凝固时未能 溢出而残留下来所形成的空穴称之为气孔。
❖ 气孔是焊接时严重的工艺缺陷之一。 ❖ 气孔削弱焊接接头的有效工作面积,同时还会带
来应力集中,降低接头的强度、塑 性及疲劳强度。
气孔分类
❖ 根据气孔产生的部位不同可分为表面气孔和内 部气孔。
❖ 根据气孔分布状态不同可分为单个气孔、疏散 气孔、密集气孔、连续气孔。
不要太短,防止熔池金属凝固过快。 ❖ （2）多层焊接时，要注意消除前层焊缝的熔
渣。。
防止焊缝中产生夹渣物的措施
❖ （3）焊条要适当摆动，随时调整焊条角度和运 条方法，使铁水与熔渣分离,以利于熔渣浮出。
❖ （4）操作时要注意保护熔池，防止空气侵入熔 池。
❖ (5)焊接速度不易太快，保证熔池内的熔渣有充 分的时间上浮。
焊接缺陷的危害
❖
❖ 对一些结构件轻者在很大程度上降低产品 的力学性能和缩短产品的使用寿命；重者，还 可能产生脆断，导致危及生命财产安全的灾难 性事故，给国民经济带来巨大损失。
焊缝缺陷的分类
❖ 焊缝表面缺陷和焊缝内部缺陷 ❖ 常见缺陷：气孔、夹渣、未熔合、未焊透、裂
纹以及咬边、焊瘤、烧穿、凹坑等。
❖ 根据气孔的形态可分为条状气孔 、针状气孔和 球形、椭圆形气孔等。
气孔缺陷在底片上的影像描述
❖ 气孔在底片上影像是黑色圆点，也有呈黑长条 状的或其它不规则形状，气孔的轮廓比较圆滑， 其黑度中心较大，至边缘稍减少。
❖。
密集气孔在底片上的形态
❖ 密集气孔
单个气孔在底片上的形态
❖ 单个气孔
连续气孔在底片上的形态
❖ 焊条领用要使用焊条保温筒。
❖ 埋弧自动焊时如果焊剂受潮在焊道中产 生连续气孔.
气孔产生的原因
❖ 埋弧自动焊焊剂中混有垃圾。 ❖ 埋弧自动焊焊剂覆盖层厚度不当。 ❖ 埋弧自动焊焊剂漏斗堵塞。 ❖ 埋弧自动焊焊丝表面清理不净。
气孔产生的原因
❖ （2）焊条药皮失效、剥落或烘干温度过高、使 药皮中部分成份变质。
防止冷裂纹产生的措施
❖ （１）焊前预热，焊后缓慢冷却．
❖ （２）焊后即时进行低温退火，去氢处理，消 除焊接时产生的应力，使氢及时扩散到外界 去．加强焊接时的保护和被焊处的处理．
❖ （３）选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不 锈钢焊条焊丝，焊材按规定烘干，清理坡口．
❖ （４）选用合理的焊接规范，采用合理的装焊 顺序，改善焊件的应力状态．
防止产生气孔的措施
❖ （1）焊前将坡口两侧20-30mm范围内的油污、 锈、水分清除干净。
❖ （2）严格按焊条说明书规定的温度和时间烘干 焊条。
❖ （3）正确选择焊接工艺参数，正确操作。 ❖ （4）要预热。
防止产生气孔的措施
❖ （4）尽量采用短弧焊接，野外焊接施工要有防 风设施。
❖ （5）不允许使用失效的焊条，如焊芯锈蚀，药 皮开裂，剥落，偏心度过大等。
❖ （3）硫化物 ❖ 硫化物主要来源于焊条药皮或焊剂，经冶金反
应后转入熔池，有时也是由于母材或焊丝中的 含硫量偏高而形成的硫化物夹杂。
夹杂物产生的原因
❖ (二).金属夹渣物 ❖ （4）夹渣 ❖ 上面讲的夹杂物都是析出或反应生成的，都属
于微观夹杂物。还有一种因工艺不当由熔渣直 接混入的，通常称夹渣，如手工电弧焊时，运 条不当，坡口边缘会出现夹渣，横焊时经常出 现。 ❖ (5)钨夹渣
裂纹的概念及分类
❖ 裂纹ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分类 ❖ 按照裂纹产生的时间和温度的不同可将裂纹分
为下列三种。 ❖ （1）热裂纹。 ❖ （2）冷裂纹。 ❖ （3）再热裂纹。
热裂纹的概念
❖ 热裂纹又称结晶裂纹，产生在结晶时的冷却过 程中，主要发生在晶界，为沿晶裂纹，具有晶 间破坏性质，大多产生在焊缝金属中心和弧坑 处纵向为多
❖ 有时坡口钝边有部分熔化，影像轮廓就变得不 很整齐，现宽度和黑度局部发生变化，但只要 能判断是处于焊缝根部的线性缺陷，应判断为 未焊透。
未焊透在底片上的影像描述
❖ 未焊透在底片上处于焊缝根部的投影位置， 一般在焊缝中部，因透照偏，焊偏等原因也可 能偏向一侧，未焊透呈断续或连续分布，有时 能贯穿整张底片。
夹杂物产生的原因
❖ 由于钨极氩弧焊中的钨极烧损,钨极触及熔池或 焊丝剥落熔入焊缝中生成。
❖ (1)焊接电流过大。 ❖ (2)钨极直径太小。 ❖ (3)氩气保护不良。
防止焊缝中产生夹渣物的措施
❖ 防止焊缝中产生夹渣物最重要的措施是正确选 择焊条，焊剂的种类，。
❖ 其次是注意工艺方面的操作。 ❖ （1）选择合适的焊接规范，使熔池存在的时间
气孔产生的原因
❖ 焊接区有水，油锈等。 ❖ 电弧过长，电弧电压高。 ❖ 焊丝含硅、锰量不足。 ❖ (7)电弧过长或偏吹，熔池保护效果不好，空气
侵入熔池。低氢型焊条焊接时要采用短弧焊， 配合摆动利于气体逸出。
气孔产生的原因
❖ （8）运条方法不当，收弧动作太快，易产生缩 孔，接头引弧动作不正确，易产生密集气孔。 （9）焊接电流太小或焊接速度过快，熔池存在 时间太短，气体来不及从熔池金属中逸出。 （10）基本金属和焊条钢芯含碳量高，焊条药 皮脱氧能力差。
气孔产生原因
❖ 具体分为二种类型 ❖ （1）冶金因素对气孔的影响。 ❖ 焊接时，焊缝金属发生冶金反应产生气孔。焊
条电弧焊焊条药皮起保护作用时发生化学反应 也生成气孔。 ❖ 母材表面油、锈及污物分解，焊剂的化学成分 等都有可能产生气孔。
气孔产生原因
❖ （2）工艺因素对气孔的影响。 ❖ 工艺因素包括：焊接规范、电流种类、电弧高
气孔产生的原因
❖ 焊接时要采用纯度为99.99%的氩气。 ❖ 焊接时要提前送气，滞后停气。 ❖ 正确连接气管、水管不可混淆。 ❖ 做好焊前的清理工作。 ❖ 选择好保护气流量、喷嘴尺寸、电极伸出长度
等。
气孔产生的原因
❖ CO2气体保护焊产生气孔的原因： ❖ 气体不纯或供气不足。 ❖ 焊接时卷入空气。 ❖ 预热器不起作用。 ❖ 野外施工时风大，保护不完全。 ❖ 喷嘴被飞溅物堵塞，不通畅。 ❖ 喷嘴与工件距离过大。
冷裂纹的概念
❖ 冷裂纹是在焊后冷却３００℃以下产生的，有 时在焊后立即出现，有时在焊后几天，几周甚 至更长的时间才出现，此种裂纹也称延迟裂纹 或氢致裂纹，裂纹常产生在热影响区熔合线附 近的过热区中，裂纹平行熔合线穿晶扩展．
冷裂纹产生的原因
❖ （１）淬硬组织： ❖ （２）氢的作用． ❖ （３）焊接应力的作用．
未熔合的概念及危害
❖ 未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属 之间未熔化结合在一起的缺陷。
❖ 未熔合可分为坡口未熔合，根部未熔合，层间 未熔合。
❖ 未熔合是一种面积型缺陷，坡口未熔合，根部 未熔合对承载面积的减小都非常明显应力集中 比较严重，危害大。
未熔合产生的原因
❖ （１）焊接电流过小．焊接速度过快。 ❖ （２）焊条角度不对。 ❖ （３）产生弧偏吹现象。 ❖ （４）焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已
再热裂纹的概念及产生原因
❖ 焊后，焊件在一定温度范围内再次加热（消除 应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹叫 再热裂纹．
❖ 根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，线的 一侧轮廓整齐且黑度较大，为坡口钝边痕迹， 另一侧轮廓可能较规则也可能不规则。根部未 熔合在底片上的位置应是焊缝根部的投影位置， 一般在焊缝中间，因坡口形状或投影角度等原 因也可能偏向一边。
未熔合在底片上的影像描述
❖ 坡口未熔合的典型影像是连续或断续的黑线， 宽度不一，黑度不均匀，一侧轮廓较齐，黑度 较大，另一侧轮廓不规则，黑度较小，在底片 上的位置一般在焊缝中心至边缘的1/2处，沿焊 缝纵向延伸。
取决于缺陷的形状、深度和长度。
未焊透产生的原因
❖ （１）焊接电流过小,焊接速度过快。 ❖ （２）坡口角度太小。 ❖ （３）根部钝边太厚。 ❖ （４）坡口间隙太小。 ❖ （５）焊条角度不当。 ❖ （６）电弧太长。
未焊透在底片上的影像描述
❖ 未焊透的典型影像是细直黑线，两侧轮廓都很 整齐，为坡口钝边痕迹，宽度恰好为钝边间隙 宽度。