焊接缺陷产生原因及预防措施

焊接缺陷产生原因及预防措施

根据焊接缺陷的性质，可分为形状尺寸缺陷、结构缺陷和性能缺陷。

形状尺寸缺陷：焊接变形；尺寸偏差（错边、角度偏差、焊缝尺寸过大或过小）；外形不良（焊缝高低不平、外表波形粗劣、焊缝宽窄不齐、焊缝超高、角焊缝焊脚不对称、焊缝形面不良、焊缝接头不良）；以及飞溅和电弧擦伤等。

结构缺陷：焊缝外表或内部的气孔、夹渣、未熔和、未焊透、焊瘤、凹坑、咬边和焊接缺陷。

性能缺陷：焊接接头的力学性能（如抗拉强度、屈服点、冲击韧性及冷弯角度）、化学成分以及其他如耐腐蚀性能等不符和技术标准。

焊接缺陷按其在焊接接头的部位，可分为外观缺陷（如咬边、焊瘤、满溢、内凹和下陷，以及焊缝表面形状和尺寸偏差）和内在缺陷（如裂纹、未焊透、夹渣和气孔等）。其中气孔、夹渣、裂纹等缺陷在焊缝表面亦会出现。

一、外观缺陷

1 咬边因焊接造成焊缝边缘（焊趾）出现的低于母材表面的凹陷或沟槽称为咬边。

咬边是由于焊接过程中，焊件边缘的母材金属被溶化后，未及时得到溶化金属的填充所至。咬边可出现于焊缝的一侧或两侧，可能是连续的或间断的。咬边是一种较为危险的缺陷，它将削弱焊接接头的强度，产生应力集中。在疲劳载荷作用下，使焊接接头的承载能力大大地降低。咬边往往又是引起裂纹的发源地和断裂失效的原因。因此，在许多有关技术条件中，规定了咬边的容限尺寸。

咬边的产生原因主要是焊接规范参数选择不当或操作工艺技术不正确所造成。如焊接电流过大、电弧电压太高（电弧过长）、焊接速度太快。在坡口焊缝焊接时，焊条或焊丝离坡口侧壁太近。焊条的运条手法及焊条角度不当等。

防止咬边的措施选择适当的焊接电流及焊接速度；采用短弧操作，电弧电压不宜过高；掌握正确的运条手法和焊条角度；在坡口焊缝焊接时，选择和保持合适的焊条或焊丝离侧壁的距离；选择合适的焊材。

2 焊瘤

焊接过程中，在焊缝根部背面或焊缝表面，出现熔化金属流淌到焊缝之外与母材金属未熔合所形成的突出部分称为焊瘤。焊瘤一般是单个的，有时也有可能形成长条的焊瘤，在立、仰、横焊时较多出现。焊瘤影响焊缝外观，并造成焊缝的几何尺寸不连续性，会形成应力集中的缺口，管道内部的焊瘤将影响管内介质的有效流通。

产生焊瘤的原因主要是焊工操作不熟练和焊接规范选择不当。如焊接电流过小，而立、横、仰焊时焊接电流则过大，焊接速度太慢，电弧过长，焊工操作时运条摆动不正确，以及焊条选择不当等因素。

防止焊瘤的措施调整合适的焊接电流及焊接速度；采用短弧操作；掌握正确的运条方法；选择合适的焊条型号及直径。

3 凹坑

凹坑是焊后在焊缝表面或焊缝背面形成低于母材表面的局部低洼缺陷。在焊缝背面低于母材表面的圆滑凹坑称为内凹，而焊缝表面低于母材表面的凹坑称下垂。内凹及下垂缺陷将会减小焊缝的有效工作截面，降低焊缝的承载能力。

形成凹坑的原因焊接电流过大、焊缝间隙太大以及填充金属添加量不足等。

防止凹坑的措施正确选择焊接电流和焊接速度；严格控制焊缝装配间隙均匀，适当加快填充金属的添加量。

4 烧穿

烧穿是焊接过程中部分熔化金属从焊缝背面流出，形成烧熔穿孔的缺陷，常发生于底层焊缝或薄板焊接中。造成烧穿的主要原因是焊件过热的缘故，与焊接坡口的装配和焊接规范选择有关。如坡口形状不良；装配间隙太大；焊接电流速度过慢；操作不当；电弧过长且在焊缝处停留时间太长等。

防止措施主要是减少根部间隙，适当加大钝边，严格控制装配质量；正确选择焊接电流，适当提高焊接速度；采用短弧操作，避免过热。

5 焊缝表面形状及尺寸偏差

焊缝表面形状及尺寸偏差属于形状缺陷，其经常出现的有：对接焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊缝宽窄不齐、焊缝表面粗劣和未焊满等。这类焊接不仅影响焊缝外观质量，如焊缝超高或凸度过大，还使焊缝与母材交界处突变，造成应力集中。

造成焊缝形状缺陷的原因焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接规范选择不正确；焊条或焊丝过热。防止焊缝形状缺陷产生的措施选择正确的焊接规范；选用适当的焊条和焊条直径；将电流和装配间隙调整到合适，以合适的焊接速度，均匀运条，进行正常的熔渣保护，避免焊条或焊丝过热。

二内在缺陷

1 气孔

由于焊接过程中高温时吸收和产生的气泡，在冷却凝固时未能及时逸出而残留在焊缝金属内所形成的孔穴，称为气孔。气孔是焊接过程中常见的一种缺陷，它不仅出现在焊缝表面，也可能出现在焊缝的内部与根部。气孔会影响焊缝的外观质量，削弱焊缝的有效工作截面，降低焊缝的强度和塑性，贯穿焊缝的气孔则使焊缝致密性破坏造成渗漏。形成气孔的气体来源于大气的侵入；溶解于母材、焊丝和焊条焊芯中的气体；潮湿的焊条药皮或焊剂熔化时产生的气体；焊丝和母材的油污和铁锈等脏物在受热后分解释放出的气体；焊接过程中的各种冶金化学反应产生的气体等。

气孔存在的部位可分外部气孔和内部气孔。

焊缝中气孔的产生与焊件的表面形态、焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数以及焊接电流种类和极性等因素密切相关。

气孔产生的主要原因焊接过程中焊接区是良好保护受到破坏，如埋弧焊的焊剂和气电焊的保护气体给送中断；母材焊接区和焊丝表面有油污、铁锈和吸附水等污染；焊接材料受潮，烘焙不充分；焊接电流过大或过小、焊接速度过快；使有低氢型焊条时，焊接电源极性错误，焊接电弧过长、电弧电压偏高；引弧方法或接头不良等。

防止气孔的措施提高焊工操作技能和责任心，防止焊剂或保护气体给送中断；焊前仔细清理母材焊接区和焊丝表面的油污、铁锈等污物，适当预热除去吸附水分；焊接材料在焊前应严格进行烘焙、低氢型焊条必须存放在焊条保温筒中；采用合适的焊接电流、焊接速度，并适当摆动；使用低氢型焊条应仔细校核电源极性，并短弧操作；采用引弧板或回弧法操作技术。

2 夹渣

焊后残留在焊缝中的非金属熔渣称为夹渣。夹渣与夹杂物不同，夹杂物是焊接冶金反应过程中产生残留在晶界或晶间的非金属杂质（如氧化物、硫化物、氮化物等），夹渣是一种宏观缺陷。

焊缝中的夹渣也有多种形式，可能是单个颗粒状夹渣、也可能是呈长条状或线状的连续夹渣。夹渣的形状有圆形的、椭圆形的或三角形的。夹渣可能存在于焊缝与母材坡口侧壁交接处，也可能存在于焊道于焊道之间。

夹渣在存在将减少焊接接头的工作截面，对焊缝的危害与气孔相似，影响焊缝的力学性能（如抗拉强度和塑性）。一些技术标准和规程中，在保证强度和致密性条件下，允许存在一定尺寸和数量的夹渣。

产生夹渣的原因多层焊时，每层焊道间的熔渣未清除干净；焊接电流过小、焊接速度过快；焊接坡口角度太小，焊道成形不良；焊条角度和运条技法不当；焊条质量不好。

防止产生夹渣的措施每层焊道间应认真清除熔渣；选用合适的焊接电流和焊接速度；适当加大焊接坡口角度；正确掌握焊条角度或焊丝位置，改善焊道成形；选用质量优良的焊条。

3 未熔合

熔化焊接时，在焊缝金属与母材之间或焊道金属的层间，未能完全熔化结合而留下的缝隙称为未熔和。未熔和的形式有侧壁未熔和、层间未熔和焊缝根部未熔和。未熔和属于一种面状缺陷，其危害程度类同于裂纹、易造成应力集中，是一种危害很大的缺陷。故一般的技术条件和规程中规定，焊缝中不允许存在未熔