常见的焊接缺陷及其处理方法

缺 陷
使用时发生 的缺陷
通常指焊接热循环损 伤到焊道或邻近的热 影响区，造成焊件性 质劣于母材。当焊件 使用时，破裂起始于
这些缺陷存在原位置。
（2）按缺陷出现的位置来分
焊
外部缺陷
接
缺
陷
内部缺陷
焊瘤、咬边、烧穿、未焊透 、夹渣、表面气孔、焊接裂 纹 以及焊缝形状和尺寸不符 合要求
未焊透、夹渣、内部气孔、 焊接裂纹等
缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性减少偏析。
确定合理的焊接工艺参数，减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接应力。如采用小线能量， 焊前预热，合理的焊缝布置等。
2、冷裂纹
➢ 冷裂纹的定义 焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的裂纹。冷裂纹主 要发生在热影响区。对合金成分较多的高强钢来说，也可能发生在焊缝金属中。
1.2.3夹渣与夹杂
➢ 定义及特征 焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等） 以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净， 以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点 状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交 界处，也可能存在于焊缝内。
夹渣 夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。夹渣分为两种。
熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生CO气孔。 氮气孔：熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。
X射线探伤照片
点状气孔 链状气孔
焊缝内部 的气孔
CO气孔为条虫状，H2气孔为孤立圆形，N气孔为蜂窝状。
外部与内部气孔：
单个气孔
密集气孔
氮、氢的溶解度变化
➢ 气孔产生的一般原因和预防措施
焊接部位不洁净容易产生气孔。因此，焊接部位要求在焊接前清 除油污、铁锈等脏物；使用低氢焊条焊接时要求更为严格。
被焊结构刚性大、构件的焊接顺序不当也容易产生裂纹。当顺序安排不当时会形成焊接 收缩受阻，妨碍焊缝的自由收缩，以致产生较大的收缩应力而产生焊缝裂纹。 焊接时周围的环境温度低，或在风口散热条件过好造成散热过快也会引起裂纹。
➢ 分类 热裂纹、冷裂纹（氢致裂纹）、焊后热处理裂纹（再热裂纹）及延
性不足裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹等 。
（3）GB6417-86规定分类
第1类 第2类 第3类 第4类 第5类 第6类
裂纹； 孔穴； 固体夹杂； 未熔合和未焊透； 形状缺陷； 上述以外的其它缺陷。
分别用国际焊接学会（IIW）中缺陷字母代号做简化标记。
常见焊接缺陷示意图
（一）裂纹


（二）气孔
（三）夹渣

（四）未熔合
未焊透
（五）形状缺陷

咬边
焊瘤

烧穿和下塌


错边和角变形
焊缝尺寸不合要求
（六）其它缺陷 电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。
常见焊接缺陷
内部缺陷
裂纹 气孔 夹渣和夹杂
未焊透
未融合
外部缺陷
咬边 焊瘤
焊穿 凹坑 未焊满
尺寸和形状
1.2内部缺陷
位于焊缝内部缺陷，用破坏性试验或无损探伤 的方法可以发现。
熔合
焊缝金属和熔合 面或焊道间没有 熔合；也就是说， 熔合度低于规定 范围。由于未熔 合而呈线形并且 端部很尖锐，所 以未熔合是值得 注意的缺陷。它 存在于焊接区域 的很多部位。
未熔合俗称“假焊”
1.3外部缺陷
位于焊缝外表面，用目测或低倍放大镜可以看 到的缺陷
1.3.1咬边
➢ 定义及特征 在母材与焊缝熔合线附近因为熔化过强会造成熔敷金属与母材金 属的过渡区形成凹陷（沿焊趾的母材部位产生的沟槽和凹陷）， 沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。可分为外咬边和内咬边 。咬边不仅减少了焊接接头的有效工作截面，而且在咬边处造成 严重的应力集中。咬边缺陷多见于横、立、仰焊。
1.2.5未熔合
未熔合
未熔合 未熔合是指焊逢金属与母材金属或金 属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部 位，未熔合可分为坡口未熔合、层间未熔合和 根部未熔合三种。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 非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅 次于裂纹。
母材金属与 焊缝金属未
➢ 防止措施 合理的预热与焊后热处理规范。 控制材料成分，应用低强度焊缝 使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力。 缓和应力状态，减少拘束、应力集中，减少残余应力。
4、层状撕裂
➢ 层状撕裂的特征
焊接时，在焊接构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹称为层状撕 裂。
层状撕裂经常发生在厚板的T形接头和角接接头中。 ➢ 层状撕裂的原因
热裂纹可发生在焊缝区或热影响区,沿焊缝长度方向分布。 热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成， 所以有氧化色彩。 焊后立即可见。
➢ 热裂纹产生原因
焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体（含硫、磷、铜等杂质）。 接头中存在拉应力。
了解热裂纹的形成
➢ 防止措施 选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔点共 晶，其熔点为988℃，很容易产生热裂纹。 严格控制焊缝截面形状，避免突高，扁平圆弧过渡。
采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等，焊后进行清除 应力的退火处理。
焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温2～6h，使焊缝金属中的扩散氢 逸出金属表面。
3、焊后热处理裂纹
➢ 热裂纹的特征及原因 焊接完成后，在一定温度范围内对焊件再次加热。 多发生在焊接过热区，属于沿晶裂纹，裂纹生成时产生很少或无变形。 发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢，钢中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素会促 使形成再热裂纹。 裂纹起源于未焊透根部、焊趾及咬边等应力集中处。
未焊透
1.2.4未焊透
未焊透 未焊透指母材金属未熔化，焊缝金属 没有进入接头根部的现象。未焊透的危害之一 是减少焊缝的有效截面积，使接头强度下降。 其次，未焊透引起的应力集中所造成的危害， 比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低金 属的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源，是造 成焊逢破坏的重要原因。
坡口根部 未焊透
三、焊接裂纹的分类


按温度范围和机理进行的焊接裂纹的分类

氢致裂纹

冷裂纹
淬火裂纹

层状撕裂

结晶裂纹

焊接裂纹
热裂纹
液化裂纹

高温失效裂纹


再热裂纹
1、热裂纹（又称结晶裂纹）
➢ 热裂纹的定义 焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹。
热裂纹主要发生在晶界处。 ➢ 热裂纹的特征
焊道之 间未焊
透
缺陷名称 未焊透
定义
在熔焊时， 接头根部未完全 熔透的现象，如 图9-5所示。
图9-5 未焊透
原因
坡口角度小，焊 件装配间隙小，钝边 太大；焊接电流小， 焊接速度太快，母材 金属未充分熔化；焊 条偏离焊道中心或焊 条角度不正确。
防止方法
严格焊件 装配工艺规程； 合理选择焊接 参数；提高焊 工操作技术水 平。
前言
众所周知，焊接结构(件)在现代科学技术和生产中得到了广泛
应用。随着锅炉、压力容器、化工机械、海洋构造物、航空航天 器和原子能工程等向髙参数及大型化-方向发展，工作条件日益苛 刻、复杂。显然，这些焊接结构(件)必须是髙质量的，否则，运行 中出现事故必将造成惨重的损失。诚然，迅速发展的现代焊接技 术，已能在很大程度上保证其产品质量， 但由于焊接接头为不均 匀体，应力分布又复杂，制造过程中亦作不到绝对的不产生焊接 缺陷，更不能排除产品在役运行中出现新的缺陷。
存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。 由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。
了解冷裂纹的形成
➢ 防止冷裂纹的措施 选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊缝金属塑性。 焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈，减少氢的来源。
工件焊前预热，焊后缓冷（大部分材料的温度可查表），可降低焊后冷却速度，避免 产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。
多层焊时,加强焊接过程的层道清理，仔细观察坡口两侧熔化情况,每 一层都要认真清理焊渣。
使用合适规格的焊条、选用适宜的坡口形式及尺寸。
提高焊工的操作技术水平。
W18Cr4V（高速工具钢）-45钢棒 对接电阻焊缝中的夹渣断口照片
钢板对接焊缝X射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，两侧线状夹渣
钢板对接焊缝X射线照相底片 V型坡口，钨极氩弧焊打底+手工电弧焊，夹钨
轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐 等低熔点非金属夹杂物。
垂直于厚度方向的焊接应力作用。 ➢ 防止措施
严格控制钢材的含硫量。
预热和使用低氢焊条,采用强度级别较低 的焊接材料。
在与焊缝相连接的钢板表面堆焊几层低 强度焊缝金属作为过渡层，以避免夹杂 物处于高温区。
1.2.2焊接气孔
➢ 定义 焊接时，熔池中的气体在金属凝固时未能逸出而形成的空穴。
【案例】
如果焊接质量要出现问题，所造成的危害是毁灭性的。比方讲四川重庆的綦虹桥，突然断 裂，有焊接质量问题，韩国的汉江大桥突然断裂，也有焊接质量问题。
四川重庆的綦虹桥突然断裂
事故原因分析
主拱钢管焊接问题
主拱钢管加工层层转包，既无经济合同有无数面技 术质量要求，加工采用包干承包，加工前未进行合理的 工艺试验和必要的质检工作，在钢管标准节段弯曲成型 时就多次发生焊缝断裂。经现场勘察取样，对焊缝进行 X射线探伤、金相、强度等检验证明焊缝有裂纹、未焊 透、未融合、气孔、夹渣、陈旧型裂纹等严重缺陷、焊 缝质量不能达到施工及验收规范的二级焊缝检验标准的 要求。故主拱钢管焊缝低劣是导致主拱垮塌的直接原因 。
1.2.1焊接裂纹
➢ 定义
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
的金属原子结合力遭到破坏而形成新界面产生的裂缝。
接
头
形
式
对
裂
纹
倾
向
的
影
响
焊接裂纹的宏观状态及其分布
常见的裂纹形状与射线底片 横向裂纹 纵向裂纹 根部裂纹
着色探伤显示产生的裂纹
二、焊接裂纹的一般原因
与母材的化学成分、结晶组织、冶炼方法等有关。如钢的含碳 量越高或合金量越高，钢材的硬度就越高，通常越容易在焊接 时产生裂纹。 焊接时冷却速度高容易产生裂纹。所以焊接时应避开风口和避 免被雨水淋湿。在焊接中，高碳钢或合金钢时，要根据母材的 成分或特性，有的要采取加热保温措施后方可施焊。 焊条内含硫、磷、碳高时焊缝容易产生裂纹。硫磷是有害元素, 含硫高焊缝有热脆性，含磷高焊缝有冷脆性，焊条含硫磷量都 必须在0.0035以下。
【思考】焊接缺陷如何产生，在哪些地方出现？
你曾今见过吗？
一、常见焊接缺陷及其处理方法
常见焊接缺陷及其处理方法
1.1焊缝缺陷的分类
1.2内部缺陷
1.3外部缺陷 1.4 GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》的 规定
1.1焊缝缺陷的分类
பைடு நூலகம்
（1）按缺陷出现的时间来分
焊
制造缺陷
接
裂纹、孔穴、夹渣、 凹陷、熔接不足或渗 透不足等。
（1）金属夹渣 指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中，习惯称为夹钨、夹铜。 （2）非金属夹渣 指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金 反应不完全，脱渣性不好。
线状夹渣
单个夹渣
➢ 预防措施
清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干燥，控制 铁水与熔渣分离。
按焊接工艺数据要求，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动 要适当。
➢ 冷裂纹的特征 多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，多为穿晶裂纹。 冷裂纹无氧化色彩。 冷裂纹发生于碳钢或合金钢，高的含碳量和合金含量。 冷裂纹具有延迟性质，主要是延迟裂纹。
➢ 冷裂纹产生原因 焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能 脆化。
焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力， 使接头脆化；磷含量过高同样产生冷裂纹。
焊条和焊剂一定要严格按照规定的温度进行烘焙和保温。
要求采取适宜的焊接规范，不要采用过大的焊接电流。
注意控制母材及焊材的化学成分。
焊接速度过快，焊接时操作不当，电弧拉得过长，使得有较多气 体溶入金属溶液内。
焊波接头气孔，使用低氢焊条往往容易在焊缝接头处出现表面和 内部气孔。
气体保护焊时应调节气体流量至适当值。
➢ 气孔分类 焊缝气孔有三种：氢气孔、一氧化碳气孔、氮气孔。
氢气孔： 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊缝熔池中，而焊 缝熔池在热源离开后快速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生氢气孔 。 一氧化碳气孔：当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，在熔池温度下降时 ，将发生如下反应：
FeO+C = Fe+CO↑ 此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸出，便产生CO气孔。