焊工培训（焊接缺陷）

焊接缺陷、焊接缺陷是焊接过程中焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象。 常见焊接缺陷：裂纹、未焊接、未熔合、熔渣、气孔、食端及焊接成形不良等。 在锅炉压力容器的焊接生产过程中，由于各种原因，在焊接和热影响部产生了各种缺陷。 焊接缺陷的形成不仅会降低结构的性能，还会影响结构的安全使用，严重时会导致脆性破坏，引起重大事故。 因此，必须了解缺陷的原因，掌握预防措施，生产合格的焊接产品。 焊接缺陷图、焊接裂纹、气孔、蚀端、焊接外观不良、焊接缺陷分类，焊接缺陷从宏观上看，裂纹可分为未焊接焊剂气孔形状缺陷(焊接金属表面缺陷或称为接头的几何尺寸缺陷，例如蚀端、焊接肿瘤等)。 1 .裂纹(焊接裂纹):在焊接应力和其他脆性因素的共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子的键合力被破坏形成的新界面上出现间隙，称为焊接裂纹。 具有尖锐间隙和大纵横比的特点。 裂纹是焊接缺陷中危害性最大的，焊接结构的破坏大部分是由裂纹造成的。 裂缝是面积型缺陷，具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸(三维尺寸极小)的缺陷称为面积型缺陷，其出现显着减少了装载截面积，更严重的是在裂缝端部形成锐缺口，应力集中，容易扩展，容易被破坏。 发生机理：冶金因素是焊接产生一定程度的物理和化学状态不均匀，例如低熔融共晶组成元素s、p、Si等偏析富集引起的热裂纹。 在热影响区金属中，快速加热和冷却会增加金属中的孔隙浓度，同时由于材料的淬火趋势会降低材料的抗裂性，在一定的力学因素下，这些都是产生裂纹的冶金因素。 力学因素被快速热冷却，产生不均匀的组织区域，热应变不均匀，导致不同区域产生不同的应力，焊接接头金属成为复杂的应力的应变状态。 构成了内在的热应力、组织应力和施加的约束应力以及应力集中重叠引起接头金属裂纹的力学条件。 根据其方向可分为纵裂、横裂、放射状(星状)裂。 根据发生的部位，可分为根裂纹、弧坑裂纹、熔接部裂纹、焊指裂纹、热影响裂纹。 根据产生的温度，可分为热裂纹(例如结晶裂纹、液化裂纹等)、冷裂纹(例如氢诱发裂纹、层状裂纹等)、再热裂纹。 裂纹的发生特点；(1)热裂纹热裂纹：焊接过程中，焊接和热影响区的金属被冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。 该裂纹的特征是沿着奥氏体晶界裂纹，裂纹贯通焊接表面的切口被氧化，呈氧化色的裂纹末端略呈圆形。 发生热裂纹的部位：焊接热裂纹通常发生在焊接金属内，与焊接熔线相邻的热影响部组织内(母材金属)也有可能发生，弧坑发生的热裂纹多为星状。 一般出现在低碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢等热裂纹的分类中：结晶裂纹、液化裂纹和多角化裂纹的热裂纹的产生原因：焊接中低熔点共晶组成元素s、p、Si等偏析浓缩，大量的低熔点共晶物聚集在晶界，在冷却结晶过程中焊接收缩而产生拉伸力，焊接高温时在晶界热裂纹的预防措施，冶金方面：控制焊接化学成分，严格控制形成低熔点共晶的杂质元素含量，改变焊接组织的状态，使晶粒微细化。技术：控制焊接形状，从焊接构件的设计和焊接工艺中合理选择尽可能减少脆性温度区间的拉伸应变的焊接材料(一般选择脱硫能力强的碱性焊条和焊剂)。 制定合理的焊接技术规范，选择合理的焊接方向和焊接顺序使用起弧板，尽量减少焊接热的作用。 (2)冷裂纹、冷裂纹：焊接接头冷却到低温度时(对钢来说MS温度，即奥氏体开始转变成马氏体的温度以下)发生的焊接裂纹。 最主要、最常见的冷裂纹是延迟裂纹(即焊接后延迟一段时间才发生的裂纹-氢是最活跃的诱发因素，因此氢向金属中扩散、凝聚、诱发裂纹需要一定的时间)。 发生冷裂纹的部位：热影响区和焊接区的根部，与焊接区的轴线大致垂直。 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：起源多发生于具有缺口效应的焊接HAZ或聚集了物理化学上不均匀的氢的局部地带焊接后可以立即出现，也可以随着时间的推移逐渐出现，也可以随着时间的推移而扩散在无分支的纯裂纹、电子显微镜的切口检查中或者是晶型裂纹和晶型裂纹的混合型裂纹，淬火性大的钢一般是晶型裂纹，淬火性低的钢发现了晶型裂纹。 冷裂纹产生的原因：在焊接接头存在淬火组织、性能脆化的组织对裂纹的敏感性方面，f或p-b下MLB上b粒岛状m-a组元素(M-A)高碳双晶m扩散氢含量高，使接头性能脆化，聚集在焊接缺陷中形成大量氢分子，引起非常大的局部压力冷裂纹的预防措施：应用碱性焊条，减少焊接金属中的氢含量，提高焊接金属塑性，减少氢源，干燥焊料，清洁接头(无油、锈、水)。 避免淬火组织的产生，焊接前预热，焊接后缓冷降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊接后热处理等，焊接后立即进行脱氢处理(即加热至250左右，保温，使焊接金属中的扩散氢从金属表面逸出)。 高强度钢热影响区(HAZ )延迟裂纹的形成过程示意图，(三)再热裂纹、再热裂纹：焊接后焊接物在一定温度范围内再加热(消除应力热处理和其他加热过程)产生的裂纹。 发生再热裂纹的部位：通常在熔接线附近的粗结晶区域，从焊趾部向细结晶区域停止。 再热裂纹的发生原因：钢中的碳化物形成元素Cr、Mo、v等的沉淀强化的晶内二次强化作用。 再热裂纹的机理：焊接时，熔接线附近的热影响部的金属被加热到1300以上的高温时，碳化物相继分解，碳化物形成元素Cr、Mo、v等熔化到奥氏体中。 急冷过程中，上述元素不能析出，以过饱和的形式残留在奥氏体中。 焊接后再加热时，碳化物会因温度不同而从固溶体析出，分散分布在旧奥氏体晶粒内，晶粒显着强化，即晶粒强度变高，变形困难。 应力松弛引起的塑性变形集中在强度低的晶界，产生滑动，晶界滑动显示低的变形阻力，多引起晶界裂纹。 防止再热裂纹发生的方法：母材及焊接材料的选择。 预热预热温度为200450。 焊接后如能立即发热，可适当降低预热温度。 例如，焊接18MnMoNb钢后，可以在180下进行2h热处理，将预热温度降低到180。 焊接线能量的控制。 一般来说，增大线能量可以降低约束力，减少再热裂纹的倾向线能量增大奥氏体晶粒的粗大化，再热裂纹的倾向变大。 应用低强度焊接，焊接强度低于母材，提高塑性变形能力。减少焊接应力，合理配置焊接顺序，减少馀高，避免底切和根部的未焊接等缺陷，减少焊接应力，2、未焊接和未焊接，1、未焊接焊接时接头根部未完全熔化的现象，即焊接物的间隙和钝边未熔化而残留的间隙，或母材金属之间熔化未焊透过分为双面焊未焊透过和单面焊未焊透过两种，单v坡口未焊、x坡口未焊、未焊透过缺陷的主要原因：焊接电流过小，焊接速度过快，坡口角度过小，间隙过小，根部钝边过大，焊条角度不适当，电弧过长，或未焊透的危害性：未焊透也是比较危险的缺陷，其危害性取决于缺陷的形状、深度和长度。 不仅降低焊接强度，而且在未焊接的贯通区域容易出现龟裂，导致材料破坏，尤其是连续未焊接是危险的缺陷。 2 .未熔接、熔接时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔接的部分。 点焊时母材与母材之间未完全熔融结合的部分。 未熔接可分为坡口未熔接、焊道间未熔接(包括层间未熔接)、焊道未熔接。 根据其间的成分，分为白色未熔接(不含纯气隙、熔渣)、黑色未熔接(不含熔渣)。坡口未熔接、焊道未熔接、焊根未熔接、产生未熔接缺陷的原因：电流过小或焊接速度过快(线能不足)。 电流过大，焊条的大半根都变红熔化过度，必须用母材还没熔化的温度复盖。 坡口有油锈的焊接物的散热速度过快，或者焊接处温度低的操作错误和电弧偏斜，焊条的偏弧等。 未融合的危害性：像裂缝这样极为危险的缺陷。 未熔接本身是虚焊，在交变负荷作用的状态下，应力集中，是容易破裂的最危险的缺陷之一。 三、焊剂、焊剂是指焊接金属中残留外来固体物质的缺陷，以及焊接后焊接中残留的金属粒子。 焊剂是焊接中比较容易发生的缺陷，通常以焊接金属中残留的焊剂形成的焊剂最为常见。 药芯渣：由焊条的药皮或药芯不溶物产生的渣。 金属焊剂：指焊接金属中残留的金属粒子。 例如钨金属。 焊接中的熔渣的形状为各个点状熔渣、筋状熔渣、链状熔渣、密集熔渣等。 形态不同：炉渣可分为点状炉渣、块状炉渣、筋状炉渣等。 产生单点状熔渣、条状熔渣、非金属夹杂熔渣的主要原因：焊接电流小，焊接速度过快：熔池金属凝固过快； 运行条件不正确的铁水与炉渣分离差的层间清渣不完全。 产生金属通量的主要原因是焊接电流过大或钨极径过小的氩气保护不良导致钨极烧损的钨接触熔池或焊丝而脱落。 熔渣的危害性：熔渣是体积型缺陷，容易用放射线照相检测。 焊剂会减少焊接受力的截面。 钢渣角易引起应力集中，成为交变载荷下的疲劳源。 四、气孔、气孔是指焊接时熔池中的气泡凝固时不逃逸，形成的空洞残留。 产生气孔的机理是，气体溶解在液体金属内，冷却中金属溶解度降低，一部分气体试图侵入大气中，但遇到金属结晶的阻力，不能顺利逃逸而残留在金属内，形成内气孔，或在表面形成外气孔。 气孔分类：氢孔、CO气孔、氮孔气孔的特性：氢孔是由氢引起的，既存在于焊接表面也存在于内部，其截面形状多为螺纹形状，表面为圆形喇叭形，气孔周围有光滑的内壁。 CO气孔多存在于焊接内部，沿晶体方向呈绦虫状，表面光滑。 气孔产生的原因：焊条或焊剂潮湿或未按要求干燥。焊条药皮开裂、脱落、变质等，在焊芯或焊丝的锈或表面有油，工件的坡口有锈、油、水分(锈中含有结晶水，高温时解氢、氧)等； 焊接参数不适当，电流小，焊接速度过快等熔池温度降低，熔池的存在时间短，电弧电压高，或者即使电弧偏移，碱性焊条的电弧吸引和电弧消除的方法错误，也容易产生气孔的单面焊接双面成形的底切焊接作业不熟练， 焊条角度不适当、熔池保护差、填充金属的供给过多时，熔池增大，消弧间歇时间变长时，会影响气体在有效时间内逃逸的埋弧焊电弧电压过高、网络电压晃动等气孔危害性：焊接中气孔的残留，导致焊接金属的有效截面特别是气孔密集时，焊接不会变得致密，接头的塑性和部件的焊接部的泄漏减少。 气孔与裂缝和未焊接相比，其危害性略差，标准允许存在限量。 但是，请尽量减少焊接中没有气孔或气孔的数量。 五、形状缺陷、形状缺陷是指焊接金属表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬入、烧穿、根部凹陷、收缩孔、弧坑、焊接肿瘤、未焊接、搭接不良等。 1 .底切焊接指的母材部分用电弧熔化时形成的槽和凹陷，被称为底切，有连续和断续的部分。 在负片的焊接边缘(焊接指的地方)，母材侧出现粗的黑条状的图像。 黑度不均匀，轮廓不清，形状不规则，两端无尖角。 底切是指焊趾的底切和根部(焊接根的底切，在复盖部分有衬垫)的底切。 如右图所示，咬边2 .凹陷(凹陷):将比焊接后形成于焊接表面或背面(根部)的母材低的部分称为凹陷(根部称为凹陷)，在底片上的焊接图像中大多呈现不规则的圆形黑化区域，黑色度从边缘向中心逐渐变大，轮廓变大发生底切的主要原因是焊条电弧焊接时焊接电流过大，电弧长度、焊条与焊条角度不当，立焊、横焊、背靠背焊接时常出现。 埋弧焊主要是因为焊接电流过大，焊接速度快，焊丝角度不合适。 凹陷是因为焊接没有完全焊接，焊接破裂，3 .焊接时熔融金属流过焊接以外的部分，形成未熔融母材的金属瘤。 由于厚度不同和内径不均匀(椭圆度)引起的间隙，大多出现在管子的接缝处。 负片的主要特征是在焊根的一侧出现直线性强的黑线。 轮廓清晰，黑度不均匀，从焊根的焊接指线向焊接中心逐渐减少，没有边界。 由焊接根形成的黑线是在除此以外的母材表面不与母材熔融的球状金属物。 底片上目前焊接指线(复盖焊接指)外侧光滑完整的白色半圆形图像较多，焊接瘤与母材之间无层状融合，肿瘤中常伴有密集的气孔。 焊瘤，4 .灼烧：焊接中，熔融金属是从焊接背面流出的空洞，称为灼烧。 可分为完全烧透(里面