培训电弧焊常见的焊接缺陷产生的原因及方法课件

电弧焊常见的焊接缺陷产生的原因及方法,修造公司焊工培训,二0一三年十月,目录,常见的焊接缺陷,焊接中有害气体的危害,焊接质量检验,无损探伤,1,2,3,4,1.1 表面尺寸不符合要求 表面高低不平、宽窄不齐、尺寸过大或过小、角焊缝单边及焊角尺寸不符合要求，均属于表面尺寸不符合要求。 原因: (1)坡口角度不对 (2)装配配间隙不均匀 (3)焊接速度不当或运条手法不正确 (4)焊条和角度选择不当或改变 (5)焊接工艺选择不正确 防治方法： (1)选择适当的坡口角度或装配间隙 (2)选择正确焊接工艺参数（焊接电流、运条手法和角度）,1 常见的焊接缺陷,错边和角变形 焊缝尺寸不合要求,不良的焊缝外观,焊缝不均匀,1.2 焊接裂纹 在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接接头局部地区的金属原子结合力遭到了破坏而形成新界面所产生的缝隙叫焊接裂纹。,1.2.1热裂纹：焊接过程中，焊缝的热影响区的金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹叫热裂纹 产生原因：是由于熔池冷却结晶时，收到拉应力作用，而凝固时，低熔点共晶体形成液态薄层共同作用的结果。（增大任何一方面的作用，都能促使形成热裂纹，因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。 ） 防治方法： （1）控制焊缝中有害杂质的含量（碳、硫、磷） （2）预热：以降低冷却速度，改善应力状况。 （3) 采用碱性焊条（熔渣具有较强的脱硫脱磷能力） （4）控制熔池形状，尽量避免得到深而窄的焊缝 （5）采用收弧板。即使发生弧坑裂纹也不影响焊件本身。,焊接热裂纹 (1)结晶裂纹 (2)高温液化裂纹 (3)多边化裂纹,1.2.2 冷裂纹：焊接接头冷却到较低温度时（对钢来说Ms温度下或200度-300度）产生的焊接裂纹（主要发生在中碳钢、低合金钢和中合金高强度钢中） 特征：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。 产生原因： （1）焊材本身具有较大的淬硬倾向 （2）焊接熔池中熔池溶解了多量的氢 （3）焊接接头在焊接过程中产生了较 大的拘束应力。,焊接冷裂纹 (1)延迟裂纹 (2)淬硬脆化裂纹 (3)低塑性脆化裂纹,防治方法：（减少这三个因素的的影响和作用着手） （1）烘干焊条和焊剂,焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈，以减少氢的来源。 （2）采用低氢型碱性焊条和焊剂 （3）焊接较强的低合金高强度钢时，采用奥氏体不锈钢焊条。 （4）焊前预热。 （5）后热（加热到250，保温26h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。） （6）适当增加焊接电流，减慢焊接速度，可减慢热影响区冷却速度，防止形成淬硬组织,1.2.3 再热裂纹 焊后焊件在一定温度范围再次加热（消除应力热处理或其他热过程如多层焊时）而产生的裂纹，叫再热裂纹。 再热裂纹一般发生在熔点附近，被加热至1200 1350的区域中，产生的加热温度对低合金高强度钢大 致为580650。当钢中含铬、钼、钒等含金元素较 多时，再热裂纹倾向增加。 防止措施：第一控制母材中铬、钼、钒等含金元素的 含量；第二减少结构钢焊接残余应力；最后在焊接过程中 采取减少焊接应力的工艺措施，如使用小直径焊条，小参 数焊接，焊接时不摆动焊条等。,再热裂纹,1.2.4 层状撕裂 焊接时焊接结构件中沿钢板扎层形成的阶梯状的裂纹叫层状撕裂。 原因：轧制钢板中存在着硫化物、氧化物和硅酸盐等 非金属夹杂物，在垂直厚度方向的焊接应力作用下，在夹 杂物的边缘产生应力集中，当应力超过一定数值时，某 些部位的夹杂物首先裂开并扩展，以后这种开裂在各层之 间相继发生，连成一体，形成层状撕裂的阶梯形。 防止措施：严格控制钢材的含硫量，在焊缝相连接的钢 材表面预先堆焊几层低强度焊缝和采用强度级别较低的焊 接材料。,层状裂纹,1.2.5 应力腐蚀裂纹(形成机理比较复杂，暂不讲述）,1.3 气孔 焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，残存下来形成的空穴叫气孔。 1、产生的原因 （1）铁锈和水分 对熔池一方面有氧化作用，另一方面又带来大量的氢。 （2）焊接方法 埋弧焊时由于焊缝大，焊缝厚度深，气体从容池中溢出困难，故生成气孔的倾向比手弧焊大得多。 （3）焊条种类 碱性焊条比酸性焊条对铁锈和水分的敏感性大得多，即在同样的铁锈和水分含量下，碱性焊条十分容易产生气孔。 （4）电流种类和极性 当采用未经很好烘干的焊条进行焊接时，使用交流电源，焊缝最容易出现气孔；直流正接气孔和倾向较小；直流反接气孔倾向最小。采用碱性焊条时，一定要用直流反接，如果使用直流正接，则生成气孔的倾向显著增大。,1.析出型气孔 如N2、H2气孔； 2.反应型气孔 如CO、H2O气孔。 FeO + C = CO+ Fe,气泡的上浮 必须满足 VC (气泡上浮速度) R（熔池结晶速度）,（5）焊接工艺参数 焊接速度增加，焊接电流增大，电弧电压升高都会使气孔倾向增加。 2，防治方法 （1）对手弧焊焊缝两侧各10，买弧自动焊两侧各20内，仔细清楚焊件上的铁锈等污物。 （2）焊条、焊剂在焊前按规定严格烘干，并放置保温桶中，做到随用随取。 （3）采用合适的焊接工艺参数，使用碱性焊条焊接时，一定要短弧焊接。,打磨去除此部分,修复方法:打磨去除该段焊缝，重新焊接。,打磨去除此部分,气孔（砂眼）,缩孔,1.4 咬边 由于焊接参数选择不当，或操作工艺参数不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷叫咬边 1、产生原因 主要是工艺参数选择不当，焊接电流过大，电弧过长电弧过长，运条速度和焊条角度不适当等。 2、防治方法 选择正确的焊接电流及焊接速度，电弧不能拉得太长，掌握正确的运条方法和运条速度。 埋弧焊一般不会产生咬边,咬边,1.5 未焊透 焊接时接头根部未焊透的现象叫未焊透 1、产生原因 （1）焊缝破口钝边过大 （2）破口角度太小,（3）焊根未清理干净 （4）间隙太小 （5）焊条或焊丝角度不正确 （6）电流过小 （7）速度过快、弧长过大 （8）焊接时有磁偏吹现象 （9）电流过大焊件金属尚未充分加热时，焊条已急剧融化 （10）层间或母材边缘的铁锈、氧化皮及油污等未清除干净，焊接位置不佳，焊接可达性不好等 2、防治方法 正确选用和加工破口尺寸，保证必须的装配间隙，正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作防止焊偏等。,1.6 未熔合 熔焊时，焊道与母材间或焊道与焊道间，未完全融合，的部分叫未融合。 1、产生原因 层间清查不干净，焊接电流太小，焊条偏心，焊条摆动幅度太窄等。 2、防治方法 加强层间清查，正确选择焊接电流，注意焊条摆动等。,1.7 夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣叫夹渣、 1、产生原因 焊接电流太小，以致液态金属和熔渣分不清；焊接速度过快，使熔渣来不及浮起；多层焊时，清渣不干净；焊缝形成系数过小以及手弧焊时焊条角度不正确等。 2、防治方法 采用具有良好工艺性能的焊条，正确选用焊接电流和运条角度，焊件破口角度不宜过小，多层焊时认真做好清渣工作等。,夹杂的危害 1)影响接头力学性能 大于临界尺寸的夹杂物使接头力学性能下降; 2)以硅酸盐形式存在的氧化物数量的增加,总含氧量增加,使焊缝的强度、塑性、韧性明显下降； 3)氮化物使焊缝的硬度增高，塑性、韧性急剧下降； 4)FeS是形成热裂纹及层状撕裂的重要原因之一。,1.8 焊瘤 焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未融化的母材上，所形成的金属瘤叫焊瘤。 1、产生原因 操作不熟练和运条角度不当。 2、防治方法 提高操作者的技术水平。正确选择焊接工艺参数，灵活调整焊条角度，装配间隙不宜过大。严格控制熔池温度，不失其过高。,1.9 塌陷 单面融化焊时，由于焊接工艺选择不当，造成焊缝金属过量透过背面，而使焊缝正面塌陷，背面凸起的现象叫塌陷。,产生原因 塌陷往往是由于装配间隙或焊接电流过大所致。 1.10 凹坑 焊后在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分叫凹坑。背面的凹坑通常叫内凹，凹坑会减少焊缝的工作截面。 产生的原因 电弧拉得过长，焊脚倾角不当和装配间隙太大等。 1.11 烧穿 焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫烧穿。 产生原因 对焊件加热过甚。 防治方法 正确选择焊接电流和焊接速度，严格控制焊件的装配间隙。另外还可以采用衬垫、焊剂垫、自熔垫或使用脉冲电流防止烧穿。,1.12 夹钨 钨极惰性气体保护焊时，由钨极进入焊缝中的钨粒叫夹钨。夹钨的性质相当于夹渣。 1、产生的原因 主要是焊接电流过大，使钨极端部融化。在焊接过程中钨极与熔池接触以及采用接触短路法引弧等。 防止方法 降低焊接电流，采用高频引弧。,其它缺陷的种类,焊鳞,事故1、因塔式起重机质量缺陷造成事故,2004年10月28日，哈尔滨市第三建筑工程公司在哈尔滨市道里区西十一道街中央大街欧罗巴风情街区A区施工现场使用的哈尔滨东建机械制造有限公司生产的QTZ80型塔式起重机，因该塔机塔帽使用的材质（15F）不符合GB/T9462要求，发生失稳破坏。塔机多处焊接接头存在未焊透、气孔、焊肉不足等焊接缺陷，尤其是1#、2#主弦杆的背板拼接焊缝严重未焊透等制作质量缺陷，造成倒塔倾覆事故，死亡1人。,事故2,2003年5月4日，黑龙江省黑建七公司施工的黑龙江乌苏里江制药有限公司哈尔滨分公司质检办公楼工程，使用的哈尔滨东建机械制造有限公司制造的QTZ63N型塔式起重机因塔机四个支架角焊缝补板与槽钢腿端焊缝未焊透，焊缝厚度过薄，焊缝焊角尺寸小，而产生疲劳裂纹，造成倒塔事故，死亡1人。,事故3,2005年3月17日，黑龙江旭阳建筑工程有限公司在绥化市黄河南路邮政新区使用的山东省乳山市第一建筑机械厂生产QTZ315型塔式起重机，因塔机液压顶升套架焊接质量缺陷、转盘固定销设计无可靠端部止挡，用手提环代替端部止挡功能，设计不合理，手提环的制造与设计图纸不符，存在陈旧性缺陷，使定位销功能丧失，致使在顶升作业时顶升套架全部下落，塔身失稳，大臂和配重臂坠落，造成2人死亡，2人重伤，塔机报废的重大事故。,2 焊接中有害气体的危害,2.1 氢的危害 1、来源 氢主要来源于焊条药皮、焊剂中的水分、药皮中的有机物、焊件和焊丝表面的污物（铁锈、油污）、空气中的水分。 2、影响 氢是焊缝十分有害的元素，它的主要危害有：（1）氢脆性：引起钢的塑形严重下降。（2）产生气孔和冷裂纹。（3）白点：碳钢和低合金钢焊缝如含氢量较多，常常会在焊缝金属的拉断面上出现鱼目状的白色圆形斑点，称为白点。直径一般为0.53。白点的出现使焊缝金属的塑性大大下降。,2.2 氧的危害 1、来源 焊接时，氧主要来自电弧中的氧化想气体（氧气、二氧化碳、水等）药皮中的氧化物以及焊接材料表面的氧化物。通常氧是以原子氧和氧化亚铁两种形式溶解在液态铁中。 2、影响 随着焊缝中含氧量的增加，其强度、硬度和塑性明显下降，同时还会引起金属的热脆、冷脆和时效硬化。氧对焊缝金属的物理化学性能也有影响，如降低焊缝金属的导电性、导磁性和抗腐蚀性等。溶解在熔池中的氧易形成co气孔，还会烧损焊接材料中有益的合金元素，使焊缝性能变坏。在熔滴中，含氧和碳过多时已造成飞溅，影响焊接过程中的稳定。 2.3 氮的危害 1、来源 焊接区周围的空气是氮的来源。； 2、影响 氮是提高焊缝金属强度，降低塑性和韧性的元素，并且是在焊缝中产生气孔的主要来源之一。,3 焊接质量检验,（一）焊前检查 母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水平；技术文件等； （二）施焊过程中的检查 焊接及相关工艺执行情况；设备运行 情况；结构与焊缝尺寸等； （三）焊后检验 是保证合格产品出厂的重要措施 外观检查； 内部探伤：射线探伤、 射线探伤、超声波探伤等； 近表面缺陷探伤：磁粉探伤、渗透探伤等； 渗漏检测：水压试验、气压试验等； 力学性能测试； 金相组织分析； 化学成分分析。,4 无损探伤,4.1 射线探伤 探伤原理 x 射线和射线都是电磁波，它们的波长很短（ x 射线为0.001-0.1nm，射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能 看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的 图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射 线照相探伤法。 射线穿过某一物质时，由于物质对射线 吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减， 被衰减能量的大小与射线的波长和被穿透物 质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度， 来观察物体内部缺陷存在的部位性质和程度， 以判断缺陷。,射线照相质量标准 根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级： 级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣； 级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透； 级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透； 级为焊缝缺陷超过级者。 各种射线照相的性能比较 x射线 射线 1.焊缝厚度小于50mm时，灵敏 1.穿透能力大,能透照300mm钢板； 度比射线高； 2.设备轻便,操作简便； 2.透照时间短,速度快； 3.不需要电源,可野外作业； 3.设备复杂,费用大； 4.环形焊缝可采用一次曝光； 4.穿透能力小； 5.透视时间长； 5.适用厚度30-50mm。 6.适用厚度50mm以上。,4.2 超声波探伤 超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波)能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探伤常使用的频率为2-5MHZ。 探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的 耦合剂（常用的有机油、变压器油、甘油、化学 浆糊、水及水玻璃等）将超声波传入工件，超声 波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就 反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传 到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏 转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和 底面反射波。通过始波和缺陷之间的距离便可确 定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高 度也可估算出缺陷的大小。,超声波探伤的应用范围 应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、铸件、焊接件的探伤。 在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。,4.3 磁粉探伤 磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无损探伤的方法。 探伤原理 磁粉探伤是利