常见的焊接缺陷及其处理方法 PPT课件

➢未熔合产生的一般原因 焊接热输入太低，电弧指向偏斜，坡口侧壁有锈垢及
污物，层间清渣不彻底等。
➢预防措施 正确选择焊接工艺参数，采用合理的焊接电流。 加强焊工基本技能的培训，认真操作，消除根部未熔合缺陷
产生。 注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。 正确处理焊接停留时间。
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、
起重机制造过程中常见的焊接缺陷 及其处理方法
➢前言 1. 起重机事故教训。 2. 焊接接头的重要性。
➢ 焊接接头缺陷的定义及分类。 1. 焊接缺陷的定义。 2. 焊接缺陷的分类。 2.1 按照缺陷的出现时间来分类。 2.2 按照缺陷相对于焊缝的位置来分类。 2.3 根据GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》的规
➢ 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。 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。
➢ 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。
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。
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。
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。
焊条和焊剂一定要严格按照规定的温度进行烘焙和保温。
➢ 层状撕裂的原因 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。
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。
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。
➢夹渣与夹杂的一般原因 坡口角度或焊接电流太小。 焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣，边缘清理不净，有残留
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。
未焊透
➢定义及特征 焊接时焊接接头底层未完全熔透的现象。未焊透缺陷有
不彻底。 焊工操作技术差。
➢防止未焊透产生的措施 正确选用和加工坡口尺寸。 选择合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当，随时注
意调整焊条角度。 认真清除坡口边缘两侧污物，封底焊清根要彻底。 提高焊工的操作技术水平。
未熔合
➢定义及特征 固体金属与填充金属之间（焊道与母材之间），或者
填充金属之间（多道焊时的焊道之间或焊层之间）局部未完 全熔化结合，或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完 全熔合在一起，未熔合常伴有夹渣存在。
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
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。
未焊透、夹渣、内部 气孔、焊接裂纹等
第1类 第2类 第3类 第4类 第5类 第6类
GB6417-86规定分类
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。
3、 焊接缺陷的影响因素及预防措施
钢材和焊条质量、坡口加工和装配精度、坡口表面 清理状况及焊接设备、工艺参数、工艺规程、焊接技 术、天气状况等等 。机械化焊接方法同精密焊接设 备结合使用防止坡口发生位移、避免焊接区在集中能 量作用产生明显张应力。扩大射束能源利用范围，制 订合理的焊后热处理规范，保证各种新型焊条的质量， 以保证达到焊缝金属特定的物理性能，满足材料的可 焊性 。
➢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。
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。
烧穿
➢定义及特征 母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿，常见于薄
板焊接。 ➢产生的一般原因
电流过大而焊速太慢。 焊件装配间隙太大。
➢防止措施 正确选择焊接电流和焊接速度。 严格控制焊件的装配间隙并保持均匀一致。 电弧在焊缝接头处不能长时间停留，要匀速运条。
焊缝的形状和尺寸
➢定义及特征 焊缝外表沿长度方向高低不平,焊波宽窄不齐, 焊缝截面不丰满
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。
➢ 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。
➢产生的一般原因 焊接电流过大、电压过高、电弧过长且偏吹。 运条角度不当、手法不稳及焊速不合适。
➢防止措施 严格按焊接工艺规程要求，选择合适的焊接电流和焊接速度，电弧不应过
长，选用正确的焊条角度和运条方法。 角焊缝更应随时注意控制焊条角度和电弧长度。 加强焊工基本技能培训；加强焊接标准和评定缺陷标准的学习，正确判断
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。
➢ 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。
➢ 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。
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。
➢ 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。
咬边的深度和长度，加强焊工的自检工作，正确处理咬边缺陷。
钢板对接焊缝X射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，外部咬边
钢板对接焊缝X射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，内部咬边
焊瘤
➢定义及特征
焊瘤是焊接时有过多熔化金属流到焊缝附近没有熔化的母材上 的现象；焊瘤在横、立、仰焊中最为常见，常伴有未熔合和夹渣产生。 ➢焊瘤产生的一般原因及危害
时为表面缺陷（单面焊缝），有时为内部缺陷(双面焊缝)。 未焊透主要影响和削弱截面积引起应力集中，消弱焊接连接 的强度可达60%-80%。没有熔透的缺陷在施工中经常有发生， 重要结构均不允许存在未焊透。
➢未焊透产生的一般原因 坡口角度或间隙过小，钝边过大、坡口边缘不齐或装配
不良。 焊接工艺参数选用不当。 焊件坡口表面清理不净、有较厚的油和锈蚀,背面清根
氧化物铁皮和碳化物等。 酸性焊条时,由于电流小或运条不当形成糊渣。 碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。
➢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。
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。
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。 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 。
1、热裂纹（又称结晶裂纹）
➢ 热裂纹的特征 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，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。
定分类。
按缺陷出现的时间来分
裂纹、孔穴、夹渣、
焊
制程缺陷
凹陷、熔接不足或渗 透不足等。
接
缺
通常指焊接热循环损
陷
伤到焊道或邻近的热
使用时发生 的缺陷
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。
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
操作不熟练和运条方法不当。 电流过大、电弧拉得过长、焊速太慢、熔池温度过高。 它使焊缝的实际尺寸发生偏差，尺寸变化较大处易引起应力集中。
➢防止措施 选择合适的焊接电流，适当加快焊速使熔池温度不至过高。 掌握熟练的操作技术，严格控制熔池温度,尽量采用短弧焊接（弧长≤焊
条直径）。 保持正确的运条角度（与焊件夹角45度为宜）。 根据不同的焊接位置要，严格地控制熔池的大小。
或增强高过高，焊缝外形尺寸过大，成形粗劣, 错边量、焊后变形较大， 变形量等不符合标准规定的尺寸等。
➢危害 焊缝的增强高过高会引起应力集中，易产生裂纹。 尺寸过小的焊缝，有效工作截面减少，焊接接头强度降低。 错边和变形过大，有可能使传力扭曲及产生应力集中，造成强度下降。
➢缺陷原因 焊件坡口角度不当, 钝边、及装配间隙不均，焊件边缘切割不齐。 焊接电流过大或过小。 运条速度和角度不当、不正确的摇动和移动不均匀。