焊接加工通病的分类和防止措施.doc

焊接加工通病的分类和防止措施焊接缺陷的种类很多，按其在焊缝中所处的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类，（外部缺陷也叫外观缺陷）。外部缺陷位于焊缝表面，借用肉眼或低倍放大镜就能观察到。内部缺陷位于焊缝内部，必须应用破坏性检验或专门无损检验方法才能发现。焊接缺陷的常见分类方法如下：焊接尺寸不符合要求咬边外部缺陷 焊瘤 弧疤焊接缺陷 弧坑气孔夹渣内部缺陷 裂缝末焊透末熔合2焊接外部缺陷2.1焊接尺寸不符合要求1）现象。焊缝尺寸不符合要求包括：焊缝外形高低不平、焊接波宽窄不齐、焊缝（脚）增高量过大或过小、焊缝宽度太宽或太窄、焊缝和母材之间的过渡不平滑等。见下图所示焊缝宽窄不平 焊缝高低不平 焊缝与母材过渡不平滑 焊脚尺寸粗糙过大2）原因分析产生焊缝尺寸不符合要求的原因往往是由于焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀。焊接规范选择不当，焊接时运条速度或操作不当以及焊条角度掌握不合适等造成的。3）危害性：尺寸过小的焊缝（脚），会降低焊接接头的强度，尺寸过大的焊缝（脚），不仅浪费焊接材料，也会增大焊接结构的变形。焊缝金属向母材的过渡处若不平滑，出现尖角，会造成应力集中，降低焊接结构的承载能力。4）防止措施： 对尺寸过小的焊缝应加焊到所要求的尺寸，坡口角度要合适，装配间隙要均匀，正确地选择焊接规范，手工操作人员要熟练地掌握焊接时运条速度和焊条角度，以获得成形美观的焊缝。2.2咬边1)。现象焊缝边缘母材上被电弧或火焰烧熔出凹陷或沟槽。见下图所示 咬边 咬边会减少焊缝的有效截面，因而降低接头的强度、同时还易产生应力集中，引起焊件断裂，因此这种现象必须加以限制。一旦出现咬边缺陷，其深度或长度已超过允许值时，应先将咬边处的熔渣等清理干净。采用直径较小、牌号相同的焊条，焊接电流可比正常焊接时略偏大，进行补焊填满。 2.3焊瘤 1）。现象 熔化金属流淌到焊缝以外末熔化的母材上形成金属瘤。该处常伴有局部末熔合，有时也称满溢。习惯上，还常将焊缝金属的多余凸起部分称之为焊瘤。见下图所示 焊瘤 2）。原因分析 形成焊瘤的原因，主要是坡口边缘污物末有清理干净，焊接电流过大，焊条金属熔化时母材还末充分熔化，焊接速度太慢以及装配间隙太大等。 3）。危害性： 焊瘤处应力集中，还易伴有裂缝等缺陷，焊瘤也破坏了焊缝平整光滑的外形。如管子内部的焊瘤，除降低强度外，还减少管道的有效内截面。 4）。防治措施： 焊接前应彻底清理坡口及其附近的污垢、组对间隙要合适、合理选择焊接电流、控制电弧长度、操作要熟练、严格掌握熔池温度、采用相应的运条手法。当出现焊瘤时，若伴有末熔合、裂缝等缺陷时，应使用电弧刨或其它方法彻底清除缺陷，然后进行补焊。对于焊缝金属的多余部分，可采用砂轮打磨的方法修整焊缝外形。在打磨时应注意观察内部是否伴有其它缺陷，一旦发现伴有缺陷应彻底清除。 2.4弧疤 1)。现象 弧疤也叫电弧擦伤或弧斑，多是由于偶然不慎使焊条或焊把与焊接工件接触，或地线与工件接触不良短暂地引起电弧，而在焊接工件表面下的伤痕。 2）。原因分析 弧疤处由于电弧的短暂引燃与急速熄灭，冷却速度快，在易淬火钢及低温钢的工件上，会形成脆性淬硬组织，可能成为脆性破坏的起源点。 3）。危害性： 在不锈钢等有耐蚀性能要求的工件上，弧疤会成腐蚀的起始点，降低材料的性能。所以在施焊过程中，要尽量不使电弧擦伤工件表面，形成弧疤。 4）。防治措施： 焊工要养成良好的操作习惯，经常检查焊接电缆及接地线的绝缘情况，发现破损处要及时采取措施，用电工绝缘带包扎好，接地线要安全可靠、焊接时，不允在破口以外的工件上随意引弧、暂时不焊时，要将焊钳置于绝缘木板上或适当挂起，并及时切断焊接电源。发现有电弧擦伤时，必须用砂轮机打磨。磨后出现的凹坑，可视具体情况予以补焊，补焊时注意相应的焊接工艺。 2.5弧坑 1)。现象 弧坑是指焊缝收尾处所产生的低于基本金属表面的凹坑。见下图所示： 弧坑口 2）。 原因分析： 产生弧坑的原因主要是熄弧的时间过短或焊接薄板时使用的焊接电流过大。 3）危害性： 弧坑低于金属表面，降低了焊接接头的承载能力，并且弧坑内常伴有气孔、夹渣、微裂纹等缺陷。 4）。防治措施： 手工焊接收弧时，应在熔池处使焊条短时间的停留或作几次环形运条，使电弧不要突然熄灭，有足够的熔化金属填满熔池。气体保护焊时，可使用焊机上的电流衰减装置，使收弧时的焊接电流逐步减小，通过添加填充金属，就能获得饱满的焊缝收尾。2焊接内部缺陷 2.1气孔 1.）。现象： 焊接过程中，焊接金属中的气体在金属冷却过程中末能充分逸出，而残留在焊缝金属中形成孔穴。根据孔穴产生的部位，可分为外部气孔和内部气孔，根据分部情况，气孔又可分为单个气孔、连续气孔和密集气孔等。气孔缺陷见下图： 外部气孔 内部气孔 连续气孔 密集气孔 气孔 2）。原因分析： 一切能导致焊接过程中产生大量气体的因素，如环境大气、溶解于母材、焊丝和焊条钢芯中的气体、焊条药皮熔化时分解产生的气体、焊丝和母材上的油污、水分、锈斑等污物受热分解后产生的气体以及焊接冶金反应生成的气体等都是产生气孔的原因。具体来说，主要有以下两方面：， （1）焊接材料方面：焊条和焊剂受潮湿或末按规定要求烘干、焊条药皮变质或剥落、焊芯锈蚀、焊丝清理不干净。气体保护焊焊接时保护气体纯度低、杂质含量高。气焊时乙炔气中杂质和水分含量过高等。 （2）焊接工艺方面：手工电弧焊接时焊接电流过大，造成焊条发红而降低保护效果、电弧长度过长、电源电压波动过大，造成电弧不稳定燃烧，气体保护焊焊接时喷嘴结构不合理，保护气体流量过小，锥度不够或受环境气流干扰，影响保护效果。气焊时火焰调整不当，焊矩摆动的幅度过大，频率快，焊丝添加不均匀等。 3）。危害性： 存在焊缝内的气孔，减少了金属的有效截面，从而使焊接接头的强度降底，气孔的边缘可能发生应力集中，密集气孔使焊缝组织疏松，使接头的塑性降低，穿通性的气孔破坏了焊缝的致密性，造成渗漏。焊缝中的氢气孔还有可能导致裂缝的产生和扩展。4）。防治措施：（1）不允使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯严重锈蚀的焊条。（2）焊条和焊剂使用前，应按规定要求进行烘烤。一般酸性焊条烘烤温度为150-200C，保温一小时，碱性焊条烘烤温度为350-400C，保温二小时，烘干后放在100-150C的焊条保温筒内，随用随取。（严格按照焊条说明书的要求进行焊条烘烤、不允以较低的烘干温度、较长的烘烤时间来代替，也不宜重复烘干。（3）焊接前，应对焊丝、母材的坡口及其两侧进行清理，彻底除去油污、水分、锈斑等污物。（4）选用合适的焊接电流的焊接速度，采用短弧焊接。预热可减慢熔池的冷却速度，有利于气体的充分逸出，避免产生气孔缺陷。（5）焊接时应避免风吹雨淋等恶劣环境的影响。室外进行气体保护焊接时要设置挡风罩。焊接管子时，要注意管内的穿堂风的影响。（6）气体保护焊时，要注意气体的纯度和含水量必须符合有关标准规定。将二氧化碳气瓶倒置一段时间后，能从瓶阀内放出气瓶中的残存水，降低二氧化碳气体中的含水量，在气路系统中装设干燥器能降低保护气体或乙炔中的含水量。（7）碳素钢气焊时应选用中性焰，操作时要熟练、协调。 2.2夹渣： 1）。现象 残留在焊缝金属中的夹杂物称为夹渣，见下图所示 夹渣 2）原因分析： 焊缝中夹渣的来源： 1）外界带入的夹渣，如母材中的夹渣混入到焊缝中、焊条药皮中的高熔点组分以及坡口边缘氧化物及渣壳等末清理干净，焊接时滞留在熔化金属中造成夹渣.2）焊接过程中的冶金产物，焊接时进行一系列冶金反应的生成物(氧化物、硫化物、氮化物等)在熔池金属凝固时来不及浮到熔化金属表面，而残留在焊缝中，即形成夹渣。形成夹渣的原因是坡口角度小，焊接电流过小，熔池粘度大等使焊渣不能及时浮出，焊条药皮成块脱落后末被电弧熔化，多层多道时焊渣 清理不干净，气焊时火焰能率不够，焊件清理不干净，操作时末将焊渣及时拨出等均会引起焊缝夹渣。焊缝中夹渣外形很不规则 ，则应规定条状夹渣的长度、条形夹渣总长及条形夹渣间距的允许范围。夹渣的允许范围参见GB3323（钢焊缝射线照及底片等级分类法）3）。危害性：焊缝中的夹渣，降低了接头的承载能力，容易引起应力集中，影响了焊缝金属的致密性，还可能造焊缝的渗漏。由于夹杂物与焊缝金属的线膨胀系数相差悬殊，温度剧烈变化时，有可能产生较大应力而导致裂缝。4）。防止措施（1）严格清理母材坡口及其附近表面的污物、氧化渣、彻底清理前一焊道的熔渣，防止外来夹渣混入。（2）选择中等的焊接电流，使熔池达到一定温度，防止焊缝金属冷却过快，以使熔渣充分浮出。（3）熟练掌握操作技术，正确运条，始终保持熔池清晰可见，促进熔渣与铁水良好分离。（4）气焊时采用中性焰，操作中应用焊丝将熔渣拨出熔池。（5）采用工艺性良好的焊条，有利于防止夹渣的产生。2.3裂缝1)。现象： 在焊缝或近缝区，由于焊接的影响，在焊接过程或焊接以后，在焊接接头区域内所出现的金属局部破裂现象称为焊接裂缝。它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。裂缝按其产生的部位可分为纵向裂 横向裂缝、弧坑裂缝、根部裂缝、熔合区裂缝及热影响区裂缝等，按其产生的温度和时间，又可分为热裂缝、冷裂缝和再热裂缝。2）。危害性裂缝是一种危害最大的缺陷，除了降低焊接接头的承载能力，还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中，促使裂缝扩展，最终会导致焊接结构的破坏。通常，在焊接接头中，裂缝是一种不允许存在的缺陷。一旦发现即应彻底清除，进行返修焊接。3）。原因分析和防治措施裂纹产生原因多种，如焊接材料的化学成分不当、熔合金属冷却太快、焊件结构设计不合理（焊缝过多、分布不合理等），焊接过程中阻碍了焊件的自由膨胀和收缩、对口不符合规范要求 。由于裂缝的产生原因和形成机理的不同，下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝分别讨论：热裂缝一般是指高温下所产生的裂缝，又称高温裂缝或结晶裂缝。热裂缝通常在焊缝内产生，有时也可能出现在热影响区。见下图所示 纵向裂缝 横向裂缝 根部裂缝 弧坑裂缝 热影响区裂缝 2.4末焊透 1）现象 焊接接头根部或母材与熔敷金属之间末完全熔透的现象叫做末焊透，见下图所示 末焊透2）。危害性 末焊透降低了接头的机械性能，同时由于末焊透部位的缺口及末端会产生严重的应力集中，导致产生裂缝。 3）。原因分析 末焊透产生的原因是坡口角度或组对间隙过小、纯边过大、焊接电流或火焰能率过小、焊接(运条)速度过快，从而不能充分熔合、焊件散热太快，焊条角度不对或电弧偏吹，从而造成电弧覆盖不到的地方就不易熔合、双面焊接时背面清根不彻底或氧化物、熔渣等阻碍了金属层间充分熔合等。 4）。防治措施 防止末焊透产生的措施有控制接头坡口尺寸，彻底清理焊根，选择合适的焊接电流和焊接速度。例如单面焊双面成形的对接接头，其组对间隙一般应等于焊条直径，纯边高度应为焊条直径的1/2左右。 在焊接质量标准中，双面焊或加垫板的单面焊中是不允许末焊透缺陷存在的。对于不加垫板的单面焊，允许的末焊透缺陷与焊缝的重要程度有关。重要焊缝不允许单面末焊透，较重要的焊缝允许存在的末焊透深度不得超过母材厚度的10-15%（随焊缝级别而定），并不得超过2mm，末焊透长度应小于或等于同级焊缝所允许的夹渣总长，一般焊缝末焊透深度应小于母材厚度的20%，并且不超过3mm，长度也应小于允许的夹渣 的总长。2.5末熔合1现象焊缝中，焊道与母材或焊道与焊道之间末能完全熔合的部分称为末熔合，见下图所示 边缘末熔合 层间末熔合 根部末熔合 2危害性末熔合减少了接头承载的有效截面，降低了机械强度。3原因分析产生末熔合的是焊接线能量或火焰能率过小，焊条偏心或操作不时不注意，