三、金属焊接缺陷课件

1、焊接缺陷及焊接检验焊接缺陷及焊接检验目录目录n概述n外部缺陷n内部缺陷n焊接缺陷的返修n焊接检验n焊接缺陷对构件的危害概述概述 焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头发生的金属不连续、不致密或连接不良的现象。焊接结构中一般都存在缺陷，缺陷的存在将影响焊接接头的质量，例如气孔影响焊缝的致密性，减小焊缝的有效面积，显著降低焊缝的强度和韧性；而裂纹的危害比气孔更为重要，因为裂纹两端的缺口效应会造成严重的应力集中，很容易引起扩展，形成宏观裂纹或整体断裂。因此，焊接缺陷的存在将直接影响到焊接结构的安全使用。 焊接缺陷的种类很多，按焊接缺陷在焊缝中位置的不同，可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。外部缺陷位于焊缝区的

2、外表面，肉眼或用低倍放大镜即可观察到。例如：焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、烧穿、下塌、表面气孔、表面裂纹等。内部缺陷位于焊缝的内部，需用破坏性试验或无损检测方法来发现，例如：未焊透、未熔合、夹渣、气孔、焊接裂纹等。外部缺陷外部缺陷1. 焊缝成型差 （1）现象 焊缝波纹粗劣，焊缝不均匀、不整齐，焊缝与母材不圆滑过渡，焊接接头差，焊缝高低不平。 （2）原因分析 焊缝成型差的原因有：焊件坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊口清理不干净；焊接电流过大或过小；焊接中运条（枪）速度过快或过慢；焊条（枪）摆动幅度过大或过小；焊条（枪）施焊角度选择不当等。2.焊缝余高不合格（1）现象 管道焊口和板对接焊缝

3、余高大于3；局部出现负余高；余高差过大；角焊缝高度不够或焊角尺寸过大，余高差过大。（2）原因分析 焊接电流选择不当；运条（枪）速度不均匀，过快或过慢；焊条（枪）摆动幅度不均匀；焊条（枪）施焊角度选择不当等。3. 焊缝宽窄差不合格（1）现象 焊缝边缘不匀直，焊缝宽窄差大于3。（2）原因分析 焊条（枪）摆动幅度不一致，部分地方幅度过大，部分地方摆动过小；焊条（枪）角度不合适；焊接位置困难，妨碍焊接人员视线。4.表面气孔（B.H） （1）现象 焊接过程中，熔池中的气体未完全溢出熔池（一部分溢出），而熔池已经凝固，在焊缝表面形成孔洞。 （2）原因分析 焊接过程中由于防风措施不严格，熔池混入气体；焊接材

4、料没有经过烘培或烘培不符合要求，焊丝清理不干净，在焊接过程中自身产生气体进入熔池；熔池温度低，凝固时间短；焊件清理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池；电弧过长，二氧焊时保护气体流量过大或过小，保护效果不好等。5.表面夹渣（Slag）（1）现象 在焊接过程中，主要是在层与层间出现外部看到的药皮夹渣。（2）原因分析 多层多道焊接时，层间药皮清理不干净；焊接操作手法不当；前一层焊缝表面不平或焊件表面不符合要求。6. 表面裂纹（Crack）（1）现象 在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区出现的表面开裂缺陷。（2）原因分析 产生表面裂纹的原因是因为不同的钢种、焊接方法、焊接环境、预热要求、焊接接头中

5、杂质的含量、装配及焊接应力的大小等不同，但产生表面裂纹的根本原因是产生裂纹的内部诱因和必须的应力有两点。7. 焊缝表面不清理或清理不干净，电弧擦伤焊件（1）现象 焊缝焊接完毕，焊接接头表面药皮、飞溅物不清理或清理不干净，留有药皮或飞溅物；焊接施工过程中不注意，电弧擦伤焊件造成弧疤。（2）原因分析 焊工责任心不强，质量意识差；焊接工器具准备不全或有缺陷。8. 焊瘤 产生原因：由于钝边薄，间隙大，击穿熔孔尺寸大。由于焊接电流过大，击穿焊接时电弧燃烧，加热时间过长，造成熔池温度增高，溶池体积增大，液态金属因自身重力作用下坠而形成焊瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。9. 咬边（1）现象 焊缝与板

6、材材熔合不好，出现沟槽，深度大于0.5，总长度大于焊缝长度的10或大于验收标准要求的长度。（2）原因分析 焊接焊接热输入大，电弧过长，焊条（枪）角度不当，焊条（丝）送进速度不合适等都是造成咬边的原因。10. 错口（1）现象 表现为焊缝两侧外壁母材不在同一平面上，错口量大于10母材厚度或超过4。（2）原因分析 焊件对口不符合要求，焊工在对口不合适的情况下点固和焊接。内部缺陷内部缺陷n1. 内部气孔（1）现象 在焊缝中出现的单个、条状或群体气孔，是焊缝内部最常见的缺陷。（2）原因分析 根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中。2. 内

7、部夹渣（1）现象 焊接过程中药皮等杂质夹杂在熔池中，熔池凝固后形成的焊缝中的夹杂物。（1）原因分析 焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等；电弧过长、焊接角度不对、焊层过厚、焊接焊接热输入小、焊速快等，导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。3.未熔合（1）现象 未熔合主要有根部未熔合、层间未熔合两种。根部未熔合主要是打底焊过程中焊缝金属与母材金属以及焊接接头未熔合；层间未熔合主要是多层多道焊接过程中层与层间的焊缝金属未熔合。（2）原因分析 造成未熔合的主要原因是焊接焊接热输入小，焊接速度快或操作手法不恰当。4.裂纹（1）现象 在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响

8、区出现的内部开裂缺陷。（2）原因分析 产生裂纹的原因是因为不同钢种、焊接方法、焊接环境、预热要求、焊接接头中杂质的含量、装配及焊接应力的大小等而不同，但产生裂纹的根本原因有两点：产生裂纹的内部诱因和必须的应力。5.未焊透产生原因：由于坡口角度小，钝边过大，装配间隙小或错口；所选用的焊条直径过大，使熔敷金属送不到根部。焊接电流小，运条角度不当或焊接电弧偏向坡口一侧；气焊时，火焰能量过小或焊速过快。由于操作不当，使熔敷金属未能送到预定位置，或者未能击穿形成尺寸一定的熔孔。用碱性低氢型焊条作打底焊时，在平焊接头部位也容易产生未焊透，主要是由于接弧时熔池溢度低，或采用一点法以及操作不当引起的。焊接缺陷

9、的返修焊接缺陷的返修 焊接缺陷的返修应遵循一定的程序，通常包括确定返修方案、清除焊接缺陷、补焊和检验等主要环节。 首先，应根据焊接检验结果确定缺陷的种类、部位和尺寸大小，并在实物上作出标记。然后根据返修工件的具体情况，确定返修焊采用的焊接工艺和焊接材料。返修焊采用的焊接材料通常与正式施焊的相同。返修焊的焊接工艺包括清除缺陷的方法、焊条型号、焊条直径、焊接电流、预热温度、后热及层间温度控制、焊接层次及次序、焊后热处理、焊接质量检验方法及合格标准等。重要工件的返修焊接工艺需进行工艺评定。 焊接缺陷的清除可用手工铲凿、电动角向磨光机修磨或碳弧气刨刨削的方法进行。在清除缺陷时，要随时注意观察，以求彻底

10、清除。在清除缺陷后，还要对补焊部位修整坡口，在头尾部位修磨成缓坡状，便于补焊操作。 不需要焊后热处理的焊缝返修时，每焊补一层可以伴随锤击工艺，以消除返修焊时的应力；要求热处理的焊缝，返修后应与原焊件的热处理要求一样进行热处理。热处理结束后，应仔细修磨焊缝，使其与原焊缝基本一致。 返修结束的焊缝，应按规定的检验方法检查，其质量不低于标准要求的规定。当再次发现有不允许的缺陷时，要进一步分析原因，采取措施，并办理必要的审批手续，然后再进行返修。重要结构的返修一般不得超过二次，以免影响焊接接头的综合性能。 返修焊接一般应由原焊工担任。但在特殊情况下，当确认原焊工不能保证返修焊质量时，也可选派操作技术水

11、平较高的有经验焊工担任。焊接质量检验是保证焊接产品质量优良、防止废品出厂的重要措施。通过检验可以发现制造过程中发生的质量问题，找出原因，消除缺陷，使新产品或新工艺得到应用，质量得到保证；在正常生产中，通过完善的质量检验制度，可以及时消除生产过程中的缺陷，防止类似的缺陷重复出现，减少返修次数，节约工时、材料，从而降低成本。所以说焊接质量检验是焊接生产必不可少的重要工序。焊接检验焊接检验1. 焊接接头质量检验的内容和方法 焊接质量检验贯穿整个焊接过程，包括焊前、焊接过程中和焊后成品检验三个阶段。(1) 焊接质量检验的内容和要求 焊前检验 焊前检验是指焊件投产前应进行的检验工作，是焊接检验的第一阶段

12、，其目的是预先防止和减少焊接时产生缺陷的可能性。包括的项目有：检验焊接基本金属、焊丝、焊条的型号和材质是否符合设计或规定的要求；检验其他焊接材料，如埋弧自动焊焊剂的牌号、气体保护焊保护气体的纯度和配比等是否符合工艺规程的要求；对焊接工艺措施进行检验，以保证焊接能顺利进行；检验焊接坡口的加工质量和焊接接头的装配质量是否符合图样要求；检验焊接设备及其辅助工具是否完好，接线和管道联接是否合乎要求；检验焊接材料是否按照工艺要求进行去锈、烘干等；对焊工操作技术水平进行鉴定；检验焊接产品图样和焊接工艺规程等技术文件是否齐备。n 焊接生产过程中的检验 焊接过程中的检验是焊接检验的第二阶段，由焊工在操作过程中

13、进行，其目的是为了防止由于操作原因或其他特殊因素的影响而产生的焊接缺陷,便于及时发现问题并加以解决。包括项目有：检验在焊接过程中焊接设备的运行情况是否正常；对焊接工艺规程和规范规定的执行情况；焊接夹具在焊接过程中的夹紧情况是否牢固；操作过程中可能出现的未焊透、夹渣、气孔、烧穿等焊接缺陷；焊接接头质量的中间检验，如厚壁焊件的中间检验等。n 焊前检验和焊接过程中检验，是防止产生缺陷、避免返修的重要环节。尽管多数焊接缺陷可以通过返修来消除，但返修要消耗材料、能源、工时、增加产品成本。通常返修要求采取更严格的工艺措施，造成工作的麻烦，而返修处可能产生更为复杂的应力状态，成为新的影响结构安全运行的隐患。

14、 n成品检验 成品检验是焊接检验的最后阶段，需按产品的设计要求逐项检验。包括的项目主要有：检验焊缝尺寸、外观及探伤情况是否合格；产品的外观尺寸是否符合设计要求；变形是否控制在允许范围内；产品是否在规定的时间内进行了热处理等。成品检验方法有破坏性和非破坏性两大类，有多种方法和手段，具体采用哪种方法，主要根据产品标准、有关技术条件和用户的要求来确定。（2）焊接质量检验的方法 焊接质量的检验方法分为非破坏性和破坏性两类n1）非破坏性检验 主要是对产品进行检验。包括：na.外观检查nb.无损检验n表面检查：磁粉探伤（MT）、渗透探伤（PT）、渗透探伤包括着色和荧光检验。【涡流检测(ECT,原ET)。】

15、n内部检查：超声探伤（UT）、射线探伤（RT），射线探伤包括X射线、射线和高能射线。【声发射检测（AE）、衍射波时差法超声检测（TOFD）。】nc.接头的强度试验：水压试验；气压试验nd.致密性检验：气密性试验；氨渗漏试验等。ne.硬度检验。2）破坏检验 主要是对试样进行检验。包括：a.机械性能试验：拉伸（室温或高温）试验、弯曲试验、硬度试验、冲击试验、断裂韧性试验、疲劳试验及其它试验。b.化学分析试验：化学成分分析试验、腐蚀试验、含氢量测定。 c.金相检验：宏观组织检验、微观组织检验、断口分析（成分和形貌）检验。d.其它：如焊接性试验、事故分析等。3) 焊接接头的非破坏性试验方法a. 外观检

16、查（VE） 借助样板或用低倍（约10倍）放大镜及量具观察焊件，用肉眼检查焊缝的外形尺寸合不合格，以及有无焊缝外气孔、咬边、满溢以及焊接裂纹等表面缺陷的方法。外观检查也称为目视检查。b. 表面及近表面缺陷的检查 有渗透探伤和磁粉探伤两种方法，不过磁粉探伤只适用于检查碳钢和低合金钢等磁性材料焊接接头，渗透探伤则更适合于检查奥氏体钢、镍基合金等非磁性材料焊接接头。渗透探伤（PT）是利用毛细现象来检查工件表面缺陷（主要是裂纹），包括着色法、荧光法、煤油渗透法等。一般可发现宽度0.01mm以上、深度0.030.04mm以上的表面缺陷。 磁粉探伤（MT）和渗透探伤一样，是对材料近表面缺陷进行检测。不过，磁

17、粉探伤只适于磁性材料，而且它对裂纹、未焊透较灵敏，对气孔、夹渣不太灵敏。磁粉探伤是利用缺陷部位发生的漏磁吸引磁粉来进行探伤的。c.内部缺陷的检查 常用的有射线探伤和超声波探伤。射线探伤（RT） 射线可分为X射线、射线和高能射线三种。 射线探伤是利用射线能穿透金属、使底片感光的原理来检验焊缝中的缺陷的。将射线源对准受检部位，使射线透过焊件照射到胶片上。焊件的厚度或组织不同，射线透过时的衰减程度也不同，胶片感光程度也不同。如焊缝内存在缺陷（比如气孔），则由于缺陷处密度比金属小，所以射线在有缺陷的地方透过的强度比没有缺陷的地方大。由于底片感光程度不同，有缺陷处显得比较黑，没有缺陷的地方就比较亮，由此

18、可发现缺陷的位置、大小和种类。 超声波探伤（UT） 超声波是频率超过20kHz的机械振动波，具有能透入金属材料深处的特性，而且由一种介质进入另一种介质时，在界面发生反射和折射，同时在传播中被介质部分吸收，使能量发生衰减。超声波探伤就利用了超声波的上述特性。d. 承压设备焊接接头强度试验 这是通过对产品进行超载试验来判断接头强度以及受压元件（一个结构，比如整个容器）是否合格。（1）水压试验 目的是检查焊缝和密封元件的紧密性和接头以及受压元件的强度，所以试验应在除最终热处理工序外所有生产工序完成后进行。（2）气压试验 用于对气密性要求特别高的容器或排水困难的容器。e. 致密性检查（泄漏试验） 主要

19、是对焊缝致密性和结构密封性进行检查，应在外观检查后进行，用于检查容器焊缝内是否有贯穿性裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷。按结构设计要求及制造条件可以有：（1）气密性试验（2）氨渗漏试验（3）煤油渗漏试验（4）真空试漏法4)焊接接头的破坏性试验方法 破坏性检验是指直接从产品的焊接接头取样进行各种理化性能检验。a.力学性能试验 拉伸试验 拉伸试验是为了测定接头或焊缝金属的抗拉强度、屈服极限、断面收缩率和延伸率等力学性能指标。 弯曲试验 是为了测定焊接接头或焊缝金属的塑性变形能力。 冲击试验 是测定焊接接头各区的缺口韧性，从而检验接头的抗脆性断裂能力，冲击韧性试验对压力容器是必不可少的。b.金相检验 金相检验和硬度试验一样，都是检验产品焊接接头质量的一种方法，对有淬硬倾向的钢材，可以检查HAZ是否有不允许存在的脆硬马氏体组织、微裂纹以及接头内部缺陷。国内现行压力容器制造规程并没有明确规定要做金相检验。c.化学分析 化学分析的目的是检查焊缝金属的化学成分。通常只有在接头力学性能及无损探伤不合格或制定焊接新工艺