焊工培训(焊接缺陷)

h
7
产生机理：
冶金因素 指的是由于焊缝产生不同程度的物理与化学 状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、 富集导致的热裂纹。此外，在热影响区金属中，快速加热 和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾 向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都 是生成裂纹的冶金因素。 力学因素 由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由 于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力，造成焊 接接头金属处于复杂的应力——应变状态。内在的热应力、 组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相叠加构成了 导致接头金属开裂的力学条件。
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的新界面而产生缝 隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。
裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种，焊接结构的破坏大 部分是由于裂纹造成。裂纹是一种面积型缺陷，具有三维 尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸 极小）的缺陷称为面积型缺陷，它的出现将显著减少承载 截面积，更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集 中，很容易扩展导致破坏。
焊接缺陷
焊接缺陷是焊接过程中在焊接接头产生的金属不连续、 不致密或连续不良的现象。
常见的焊接缺陷：裂纹、未焊透、未熔合、夹渣、气孔、 咬边及焊缝成形不良等。
在锅炉压力容器的焊接生产过程中，由于多种原因会在 焊缝及热影响区产生各种缺陷。焊接缺陷的形成，不仅会降 低结构的性能，影响结构的安全使用，严重时还将导致脆性 破坏，引起重大事故。
h
13
高强钢热影响区（HAZ）延迟裂纹的形成过程示意图
h
14
（三）再热裂纹
再热裂纹：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。
再热裂纹产生的部位：通常在熔合线附近的粗晶区中，从 焊趾部位开始，延向细晶区停止。
再热裂纹产生的原因：钢中碳化物形成元素Cr、Mo、V等 的沉淀强化造成的晶内二次强化作用。
h
12
冷裂纹产生原因： ➢ 焊接接头存在淬硬组织，性能脆化；
组织对裂纹的敏感性大致按下列顺序增大：F或P—B下—ML—B上—B粒——岛状M—A组元 （M-A）—高碳孪晶M
➢ 扩散氢含量较高，使接头性能脆化，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； ➢ 存在较大的焊接拉应力。
冷裂纹的预防措施： ➢ 用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性； ➢ 减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、锈、水）； ➢ 避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷； ➢ 降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等； ➢ 焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃左右，保温，使焊 缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
h
8
按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星 状）裂纹。
按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区 裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。
按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂 纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再 热裂纹。
h
9
裂纹产生的特点
（一）热裂纹
热裂纹：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焊接裂纹。这种裂纹的特征是沿奥氏
冷裂纹产生的部位：在热影响区和焊缝的根部，基本上与 焊缝轴线垂直。主要发生在高、中碳钢，低、中合金高强 度钢的焊接热影响区。
冷裂纹的特性： ①起源多发生在具有缺口效应的焊接HAZ或物理化学不均 匀的氢聚集的局部地带； ②可以在焊后立即出现，也有时要经过一段时间才出现， 开始少量出现，随时间逐渐增多和扩散； ③是无分叉的纯裂纹，电子显微镜断口检查发现，它是一 种穿晶型裂纹或穿晶与沿晶混合型裂纹，在淬硬性较大钢 中，一般是沿晶裂纹，而在淬硬性低的钢中，则是穿晶裂 纹。
再热裂纹机理：焊接时，熔合线附近的热影响区金属被加 热到1300℃以上的高温，此时碳化物相继分解，碳化物形 成元素Cr、Mo、V等溶于奥氏体中。在快冷过程中，上述 元素来不及析出而以过饱和的形式保留在奥氏体中。焊后 再次加热时，在温度作用下碳化物从固溶体中析出，在原 奥氏体晶粒内呈弥散分布，使晶粒明显强化，即晶粒强度 升高，变形困难。由于应力松驰而产生的塑性变形就会集 中在强度较低的晶界，使之产生滑移，晶界移滑往往显示 出很低的抗变形能力，从而导致晶界开裂。
上设法尽量减少在脆性温度区间的拉伸应变；②合理选用 焊接材料（一般选用具有较强脱硫能力的碱性焊条和焊 剂）；③制定合理的焊接工艺规范，选择合理的焊接方向 和焊接顺序；④使用引弧板，尽量减少焊接热作用。
h
11
（二）冷裂纹
冷度裂，纹即：奥氏焊体接开接始头转冷变却为到马较氏低体温的度温时度(对以于下钢)来产说生在的焊MS接温 裂纹。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延 迟一段时间才发生的裂纹---因为氢是最活跃的诱发因素， 而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。
体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝表面；断口被氧化，呈氧 化色；裂纹末端略呈圆形。
热裂纹产生的部位：焊接热裂纹通常产生于焊缝金属内， 也可能在焊接熔合线邻近的热影响区组织内(母材金属)， 发生在弧坑中的热裂纹往往是星状的。一般出现在低碳钢、 低合金钢和奥氏体不锈钢等
热裂纹Hale Waihona Puke Baidu分类：结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹
因此，必须了解缺陷产生的原因，才能掌握预防措施， 生产出合格的焊接产品。
h
1
焊接缺陷示图
焊接裂纹
h
2
气孔
h
3
咬边
h
4
焊缝外观不良
h
5
焊接缺陷分类
焊接缺陷从宏观上看，可分为： 裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔 形状缺陷（又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺 陷，如咬边，焊瘤等。）
h
6
1.裂纹（焊接裂纹）：
热裂纹产生的原因：焊缝中低熔点共晶组成元素S、P、Si 等发生偏析、富集，导致大量低熔点的共晶物聚集于晶界 上,在冷却结晶过程中,焊缝收缩而产生拉力,使焊缝在高温 时沿晶界开裂，从而产生热裂纹。
h
10
热裂纹的预防措施
➢ 冶金方面：控制焊缝化学成分，严格控制会形成低熔点共
晶的杂质元素含量；改变焊缝组织状态，细化晶粒。 ➢ 工艺方面：①控制焊缝形状，从焊接构件设计和焊接工艺