第一篇:浅谈焊接缺陷及采取的工艺措施剖析
浅谈焊接缺陷及采取的工艺措施
——————河北唐山科技班干部进修学院
孙春林
随着焊接技术的发展和进步,焊接结构的应用越来越广泛,几乎渗透到国民经济的各个领域,如石油与化工设备、起重运输设备、宇宙运载工具、车辆与船舶制造、冶金、矿山、建筑结构及国防工业建设等。在我们身边的许多事物可以触及到焊接的领域,我们生活的环境里存在许多焊接的产物,所以焊接质量的重要性不言而喻。由于焊接结构的特殊性,复杂性和质量的重要性,决定了为确保焊接结构的完整性,可靠性,安全性和使用性,这些就确定了研究焊接缺陷及采取的工艺措施的重要性。
一、焊接缺陷定义
焊接过程中,在焊接接头上产生的金属不连续、不致密或链接不良的现象称为焊接缺陷。焊接缺陷的产生原因十分复杂,既有冶金因素,也有工艺因素,还有应力因素。有时环境因素影响也很大。因此,焊接缺陷各种类较多。焊接检测人员必须熟悉缺陷的种类、特征,才能及时发现缺陷,保证生产顺利进行。焊接缺陷基本上可以分为三类:
1、尺寸上的缺陷:包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。
2、结构上的缺陷:包括气孔、夹渣、非金属夹渣物、融合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。
3、性质上的缺陷:包括力学性能和化学性质等不能满足焊件的使用要求的缺陷。力学的性能值的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。
二、常见的焊接缺陷
1、未焊透:母体金属接头处中间(X坡口)或根部(V、U坡口)的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度,在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点,在焊接件承受载荷时容易导致开裂。
2、未熔合: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,有时也常伴有夹渣存在。
3、气孔:在熔化焊接过程中,焊缝金属内的气体或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙,视其形态可分为单个气孔、链状气孔、密集气孔(包括蜂窝状气孔)等,特别是在电弧焊中,由于冶金过程进行时间很短,熔池金属很快凝固,冶金过程中产生的气体、液态金属吸收的气体,或者焊条的焊剂受潮而在高温下分解产生气体,甚至是焊接环境中的湿度太大也会在高温下分解出气体等等,这些气体来不及析出时就会形成气孔缺陷。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大,但是它破坏了焊缝金属的致密性,减少了焊缝金属的有效截面积,从而导致焊缝的强度降低。
4、夹渣与夹杂物:熔化焊接时的冶金反应产物,例如非金属杂质(氧化物、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。另外,在采用钨极氩弧焊打底+手工电弧焊或者钨极氩弧焊时,钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物(俗称夹钨)。
5、裂纹:焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。
根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同,可以把裂纹分为以下几类: a.热裂纹(又称结晶裂纹):产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中,主要发生在晶界上,金相学中称为沿晶裂纹,其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处,呈纵向或横向辐射状,严重时能贯穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条(填充金属)或母材中的硫含量过高有关。
b.冷裂纹:焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹,或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹(这种冷裂纹称为延迟裂纹,特别是诸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金钢种容易产生此类延迟裂纹,也称之为延迟裂纹敏感性钢)。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中,其取向多与熔合线平行,但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹(裂纹穿过晶界进入晶粒),其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂,或者焊缝中的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用导致开裂(称为氢脆裂纹),以及焊条(填充金属)或母材中的磷含量过高等因素有关
c.再热裂纹:焊接完成后,如果在一定温度范围内对焊件再次加热(例如为消除焊接应力而采取的热处理或者其他加热过程,以及返修补焊等)时有可能产生的裂纹,多发生在焊结过热区,属于沿晶裂纹,其成因与显微组织变化产生的应变有关
6、偏析:在焊接时因金属熔化区域小、冷却快,容易造成焊缝金属化学成分分布不均匀,从而形成偏析缺陷,多为条状或线状并沿焊缝轴向分布。
7、咬边与烧穿:这类缺陷属于焊缝的外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成的穿透(穿孔)即为烧穿。在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷,即是咬边。
根据咬边处于焊缝的上下面,可分为外咬边(在坡口开口大的一面)和内咬边(在坡口底部一面)。咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。
三、常见缺陷产生原因
1、未焊透
(1)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。
(2)焊接电源小,远条角度不当或焊接电弧偏向坡口一侧;气焊时,火焰能率过小或焊速过快。
(3)由于操作不当,使熔敷金属未能送到预定位置,号者未能击穿形成尺寸一定的熔孔。
(4)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。主要是由于接头时熔池溢度低,或采用一点法以及操作不当引起的。
2、未熔合
(1)手工电弧焊时,由于运条角度不当或产生偏弧,电弧不能良好地加热坡口两侧金属,导致坡口面金属未能充分熔化。
(2)在焊接时由于上侧坡口金属熔化后产生下坠,影响下侧坡口面金属的加热熔化,造成“冷接”。
(3)横接操作时,在上、下坡口面击穿顺序不对,未能先击穿下坡口后击穿上坡口,或者在上、下坡口面上击穿熔孔位置未能错开一定的距离,使上坡口熔化金属下坠产生粘接,造成未熔合。
(4)气悍时火焰能率小,氩弧焊时电弧两侧坡口的加热不均,或者坡口面存在污物等。
3、焊瘤
(1)由于钝边薄,间隙大,击穿熔孔尺寸大。
(2)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烛瘤,焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。
4、冷缩孔:
(1)由于钝边薄,间隙大,击穿熔孔尺寸大。
(2)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烛瘤,焊瘤大多存在于平焊、立焊速度过慢等。
5、气孔
(1)因熔池温度低,熔池存在时间短,气体未能在有效时间内逸出,这种情况主要与焊接规范等因素有关。(2)打底击穿焊时,熔敷金属给送的过多,使熔池液态金原较厚,灭弧停歇时间长,造成气体难以全部逸出。
(3)由于运条角度不适当,影响了电弧气氛的保护用用,或操作不熟练,不稳以及沿熔池前六坡口间隙方向灭弧都会导致产生气孔。
(4)碱性低氢型焊条的药皮比酸性的薄干燥温度又高,因此药皮较脆。采用撞击法引弧很容易将焊条引弧端药皮撞掉,使熔滴失去或减电弧气氛以及熔溢的保护作用,引起焊缝产生气孔,此外,在焊条引弧端的粘接处,也会产生密集的气孔。
(5)气焊或氢弧焊时,由于焊口清理不干净,有锈、油污质等,同时操作时,焊接速度过快,焊丝和焊炬的角度,以及摆动不适当等也会产生气孔。
6、夹渣
(1)手工电弧焊时,由于运条角度,或操作不当,使熔渣和熔池金属不能良好地分离。
(2)由于焊条药皮受潮;药皮开裂或变质,药皮或坡脱落进入熔池又未能充分熔化或反应不完全,使熔?不能浮出熔池表面,而造成夹渣。
(3)在中间焊层作填充焊时,由于前层焊道过渡不平调、高低、凹凸不均或焊道清渣不彻底,焊接时熔渣未能熔化浮出而形成层间夹渣。
(4)气焊时火焰能率太小或氩弧焊时规范不适当;以及焊丝焊炬角度不适当,焊丝摆动、搅拌熔池操作不当等。
7、咬边
(1)主要是焊接电流过大,电弧过长,远条角度不适当等。
(2)运条时,电弧在焊缝两侧停顿时间短,液态金属未能填满熔池,横焊时电弧在上坡口面停顿的时间过长,以及运条、操作不正确也会造成咬边。
(3)气焊时火焰能率过大,焊嘴倾斜角度不当,焊炬和焊丝摆动不适当等。
8、背面凹陷
(1)产生背面凹陷,一般在板状试件的仰、横焊位置和管状试件的仰焊、仰立焊位置焊接时产生,其主要原因有:
a.间隙过大,钝边偏小,熔池体积较大,液态金属因自重而产生下坠。b.条直径或焊接电流偏大,灭弧慢或连弧焊接,使熔池温度增高,冷却慢,导致熔池金属重力增加而使表面张力减小。
c.焊条角度不当,减弱了电弧对熔池金属的压力,或焊条未运送至坡口根部。
9、焊道背面成形不良,焊道背面除了可能产生凹陷外,还可能出现宽窄不匀、凹凸不平,甚至形成焊瘤或呈竹节形状等。(1)击穿两侧坡口面所形成的熔孔尺寸大小不均,或者击穿焊接速度不均匀。(2)击穿焊接时的电弧加热时间,电弧穿透过背面的多少控制不均匀等。
四、常见焊接缺陷防止措施
1、未焊透
(1)选择合适的坡口角度,装配间隙及钝边尺寸并防止错口。
(2)选择合适的焊接电源,焊条直径,运条角度应适当;气焊时选择合适的火焰能率。如果焊条药皮厚度不均产生偏弧时,应及时更换。
(3)掌握正确的焊接操作方法,对手工电弧焊的运条和气焊,氩弧焊丝的送进应稳,准确,熟练地击穿尺寸适宜的熔孔,应把熔敷金属送至坡口根部。(4)用碱性低氢型焊条焊接16MN尺寸钢试板,在平焊接关时,应距离焊缝收尾弧?10~15MM的焊缝金属上引弧;便于使接头处得到预热。当焊到接头部位时,将焊条轻轻向下一压,听到击穿的声音之后再灭弧,这样可消除接头处的未焊透。如果将接头处铲成缓坡状,效果更好。
2、未熔合
(1)选择适宜的运条角度,焊接电弧偏弧时应及时更换焊条。(2)操作时注意观察坡口两侧金属熔化情况,使之熔合良好。
(3)横焊操作时,掌握好上、下坡口面的击穿顺序和保持适宜的熔孔位置和尺寸大小,气焊和氩弧悍时,焊丝的送进应熟练地从熔孔上坡口拉到下坡口。
3、焊瘤
(1)选择适宜的钝边尺寸和装配间隙,控制熔孔大小并均匀一致,一般熔孔直径为0.8~1.25倍的焊条直径,平焊打底焊时不应出现可见的熔孔,否则背面会形成焊瘤。
(2)选择合理的焊接规范,击穿焊接电弧加热时间不可过长,操作应熟练自如,运条角度适当。
(3)气焊时焊丝角度、送丝速度及其摆动应适当,可利用气体火焰的压力来控制?水的溢出。
4、冷缩孔:
为防止冷缩孔的产生,主要应从操作工艺上采取措施,在更换焊条灭弧前应在原熔池上或池背面连续点弧二、三次,以填充满熔池,然后将电弧向坡口面一侧后拉,逐渐衰减灭弧,这样可稍微提高熔池及周围的温度,减缓冷却速度,从而防止冷缩孔产生。
5、气孔
(1)选择稍强的焊接规范,缩短灭弧停歇时间,灭弧后,当熔池尚未全部凝固时,就及时再引弧给送熔滴,击穿焊接。
(2)输送熔敷金属不要太多,使熔池的液态金属保持较薄,利于气体的逸出。(3)运条角度要适当,操作应熟练,不要将熔渣拖离熔池,要换焊条后采用划擦法引弧,用短弧焊接。
(4)气焊和氩弧焊操作时,焊丝和焊炬的角度应适当,摆劲正确,焊连保持均匀适宜。
6、夹渣
(1)选择适当的运条角度,操作应熟练,使熔渣和液态金属良好地分离。(2)遇到焊条药皮成块脱落时,必须停止焊接,查明原因并更换焊条。
(3)打底层焊道或中间层焊道成形成控制均匀,圆滑过渡,接头或焊瘤应该用电弧割掉或用手砂轮磨隙。
(4)选择合适的火焰能率或规范,注意保持适宜的焊丝和焊炬角度,焊丝作正确摆,搅拌熔池,使熔渣顺利地浮出溶池。
7、咬边
(1)选择适宜的焊接电源、运条角度、进行短弧操作。
(2)焊条摆动至坡口边缘,稍作稳弧停顿,操作应熟练、平稳。(3)气焊火焰能率要适当,焊炬和焊丝的角度及摆动要适宜。
8、背面凹陷
(1)保证装配尺寸符合要求,特别是间隙和纯边尺寸,操作要熟练、准确。(2)严格控制击穿时的电弧加热时间及运条角度,熔孔大小要适当,采用短弧施焊。
9、焊道背面成形不良,焊道背面除了可能产生凹陷外,还可能出现宽窄不匀、凹凸不平,甚至形成焊瘤或呈竹节形状等。
(1)严格控制击穿孔的尺寸大小,并使击穿焊接的速度均匀一致。
(2)严格控制电弧的穿透程度,掌握好电弧燃烧,加热时间使之均匀一致。
2015年10月13日
论文:
浅谈焊接缺陷及采取的工艺措施
题目:浅谈焊接缺陷及采取的工艺措施
单位:河北唐山科技班干部进修学院
姓名:
孙春林
2015年10月13日
第二篇:焊接缺陷及防止措施
本文源自:中国无损检测论坛http://bbs.ndtcn.org
1、外观缺陷:外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。
矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。
防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。C、凹坑
凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。D、未焊满
未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。
未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。E、烧穿
烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。
焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。
烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。
选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。F、其他表面缺陷:(1)成形不良
指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。
(2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。(3)塌陷
单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。
(4)表面气孔及弧坑缩孔。
(5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。
2、气孔和夹渣 A、气孔
气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
本文摘自: 中国无损检测论坛(http://bbs.ndtcn.org)详细出处请参考:http://bbs.ndtcn.org/forum.php?mod=viewthread&tid=528&extra=page%3D4
第三篇:焊接缺陷及防治措施
焊接缺陷及防治措施
目录
外观缺陷: 气孔和夹渣: 裂纹: 未焊透: 未熔合: 其他缺陷: 外观缺陷: 气孔和夹渣: 裂纹: 未焊透: 未熔合: 其他缺陷: 展开
编辑本段外观缺陷:
外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
咬边:
咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。
矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
焊瘤:
焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。
防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
凹陷:
凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。未焊满:
未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。
未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
烧穿:
烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。
焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。
烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。
选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
其他表面缺陷:
(1)成形不良 指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。
(2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
(3)塌陷 单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。
(4)表面气孔及弧坑缩孔。
(5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。编辑本段气孔和夹渣:
气孔:
气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
(4)气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施a.清除焊丝,工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。b.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。c.采用直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热,减缓冷却速度。e.用偏强的规范施焊。
夹渣:
夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。
(1).夹渣的分类a.金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、夹铜。b.非金属夹渣:指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全,脱渣性不好。
(2)夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣
(3)夹渣产生的原因a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.多层焊时,层间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快,液态金属凝固过快;f.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高;g.钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电、流密度大, 钨极熔化脱落于熔池中。h.手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
(4)夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端还会发展为裂纹源,危害较大。编辑本段裂纹:
裂纹的分类:
根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
从产生温度上看,裂纹分为两类:
(1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。
(2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为:(1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。
(2)层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。
(3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。
裂纹的危害:
裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。
热裂纹(结晶裂纹):
(1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓“液态薄膜”,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。
热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
(2)影响结晶裂纹的因素
a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。
b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会;
c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
(3)防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。b.加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。e.采用合理的装配次序,减小焊接应力。
再热裂纹:
(1)再热裂纹的特征
a.再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。
b.再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃
c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。
d.最易产生于沉淀强化的钢种中。
e.与焊接残余应力有关。
(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。
冷裂纹:
(1)冷裂纹的特征 a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.瘁硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。
含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。
(3)防止冷裂纹的措施 a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。编辑本段未焊透:
未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进人,接头根部的现象。
产生未焊透的原因:
(1)焊接电流小,熔深浅。(2)坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。(3)磁偏吹影响。(4)焊条偏芯度太大(5)层间及焊根清理不良。
未焊透的危害:
未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。其次,未焊透焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。
未焊透的防止:
使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,1用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
编辑本段未熔合:
未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种。
产生未熔合缺陷的原因:
(1)焊接电流过小;(2)焊接速度过快;(3)焊条角度不对;(4)产生了弧偏吹现象;旺,(5)焊接处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水复盖;(6)母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
未熔合的危害:
未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹。
未熔合的防止:
采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。编辑本段其他缺陷:
焊缝化学成分或组织成分不符合要求:
焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能。
过热和过烧:
若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。
白点:
在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑,即为自点F白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。常见的焊接缺陷
偶然间看到有常见的焊接缺陷资料,贴上来供大家分享.外部缺陷
一、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。
3、防治措施
⑴焊件的坡口角度和装配间隙必须符合图纸设计或所执行标准的要求。⑵焊件坡口打磨清理干净,无锈、无垢、无脂等污物杂质,露出金属光泽。⑶加强焊接联系,提高焊接操作水平,熟悉焊接施工环境。
⑷根据不同的焊接位置、焊接方法、不同的对口间隙等,按照焊接工艺卡和操作技能要求,选择合理的焊接电流参数、施焊速度和焊条(枪)的角度。
4、治理措施
⑴加强焊后自检和专检,发现问题及时处理; ⑵对于焊缝成型差的焊缝,进行打磨、补焊;
⑶达不到验收标准要求,成型太差的焊缝实行割口或换件重焊; ⑷加强焊接验收标准的学习,严格按照标准施工。
二、焊缝余高不合格
1、现象
管道焊口和板对接焊缝余高大于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、防治措施
⑴根据不同焊接位置、焊接方法,选择合理的焊接电流参数;
⑵增强焊工责任心,焊接速度适合所选的焊接电流,运条(枪)速度均匀,避免忽快忽慢; ⑶焊条(枪)摆动幅度不一致,摆动速度合理、均匀; ⑷注意保持正确的焊条(枪)角度。
4、治理措施
⑴加强焊工操作技能培训,提高焊缝盖面水平; ⑵对焊缝进行必要的打磨和补焊; ⑶加强焊后检查,发现问题及时处理;
⑷技术员的交底中,对焊角角度要求做详细说明。
三、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。
3、防治措施
⑴加强焊工焊接责任心,提高焊接时的注意力; ⑵采取正确的焊条(枪)角度;
⑶熟悉现场焊接位置,提前制定必要焊接施工措施。
4、治理措施
⑴加强练习,提高焊工的操作技术水平,提高克服困难位置焊接的能力; ⑵提高焊工质量意识,重视焊缝外观质量;
⑶焊缝盖面完毕,及时进行检查,对不合格的焊缝进行修磨,必要时进行补焊。
四、咬边
1、现象
焊缝与木材熔合不好,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
焊接线能量大,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。
3、治理措施
⑴根据焊接项目、位置,焊接规范的要求,选择合适的电流参数; ⑵控制电弧长度,尽量使用短弧焊接; ⑶掌握必要的运条(枪)方法和技巧; ⑷焊条(丝)送进速度与所选焊接电流参数协调; ⑸注意焊缝边缘与母材熔化结合时的焊条(枪)角度。
4、治理措施
⑴对检查中发现的焊缝咬边,进行打磨清理、补焊,使之符合验收标准要求; ⑵加强质量标准的学习,提高焊工质量意识; ⑶加强练习,提高防止咬边缺陷的操作技能。
五、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。
3、防治措施
⑴加强安装工的培训和责任心; ⑵对口过程中使用必要的测量工器具;
⑶对于对口不符合要求的焊件,焊工不得点固和焊接。
4、治理措施
⑴加强标准和安装技能学习,提高安装工技术水平;
⑵对于产生错口,不符合验收标准的焊接接头,采取割除、重新对口和焊接。
六、弯折
1、现象
由于焊缝的横向收缩或安装对口偏差而造成的垂直于焊缝的两侧母材不在同一平面上,形成一定的夹角。
2、原因分析
⑴安装对口不合适,本身形成一定夹角; ⑵焊缝熔敷金属在凝固过程中本身横向收缩; ⑶焊接过程不对称施焊。
3、防治措施
⑴保证安装对口质量;
⑵对于大件不对称焊缝,预留反变形余量; ⑶对称点固、对称施焊; ⑷采取合理的焊接顺序。
4、治理措施
⑴对于可以使用火焰校正的焊件,采取火焰校正措施; ⑵对于不对称焊缝,合理计算并采取预留反变形余量等措施; ⑶采取合理焊接顺序,尽量减少焊缝横向收缩,采取对称施焊措施;
⑷对于弯折超标的焊接接头,无法采取补救措施,进行割除,重新对口焊接。
七、弧坑
1、现象
焊接收弧过程中形成表面凹陷,并常伴随着缩孔、裂纹等缺陷。
2、原因分析
焊接收弧中熔池不饱满就进行收弧,停止焊接,焊工对收弧情况估计不足,停弧时间掌握不准。
3、防治措施 ⑴延长收弧时间; ⑵采取正确的收弧方法。
4、治理措施
⑴加强焊工操作技能练习,掌握各种收弧、停弧和接头的焊接操作方法; ⑵加强焊工责任心;
⑶对已经形成对弧坑进行打磨清理并补焊。
八、表面气孔
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
⑴焊接过程中由于防风措施不严格,熔池混入气体;
⑵焊接材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; ⑶熔池温度低,凝固时间短;
⑷焊件清理不干净,杂质在焊接高温时产生气体进入熔池;
⑸电弧过长,氩弧焊时保护气体流量过大或过小,保护效果不好等。
3、防治措施
⑴母材、焊丝按照要求清理干净。⑵焊条按照要求烘培。⑶防风措施严格,无穿堂风等。
⑷选用合适的焊接线能量参数,焊接速度不能过快,电弧不能过长,正确掌握起弧、运条、息弧等操作要领。⑸氩弧焊时保护气流流量合适,氩气纯度符合要求。
4、治理措施
⑴焊接材料、母材打磨清理等严格按照规定执行; ⑵加强焊工练习,提高操作水平和操作经验;
⑶对有表面气孔的焊缝,机械打磨清除缺陷,必要时进行补焊。
九、表面夹渣
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
⑴多层多道焊接时,层间药皮清理不干净; ⑵焊接线能量小,焊接速度快; ⑶焊接操作手法不当;
⑷前一层焊缝表面不平或焊件表面不符合要求。
3、防治措施
⑴加强焊件表面打磨,多层多道焊时层间药皮必须清理干净方可进行次层焊接; ⑵选择合理的焊接电流和焊接速度; ⑶加强焊工练习,提高焊接操作水平。
4、治理措施
⑴严格按照规程和作业指导书的要求施焊;
⑵对出现表面夹渣的焊缝,进行打磨清除,必要时进行补焊。
十、表面裂纹
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因为不同的钢种、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。
3、防治措施
⑴严格按照规程和作业指导书的要求准备各种焊接条件; ⑵提高焊接操作技能,熟练掌握使用的焊接方法; ⑶采取合理的焊接顺序等措施,减少焊接应力等。
4、治理措施
⑴针对每种产生裂纹的具体原因采取相应的对策; ⑵对已经产生裂纹的焊接接头,采取挖补措施处理。
十一、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,电弧擦伤管壁等焊件造成弧疤。
2、原因分析
⑴焊工责任心不强,质量意识差; ⑵焊接工器具准备不全或有缺陷。
3、防治措施
⑴焊接前检查工器具,准备齐全并且正常;
⑵加强技术交底,增强焊工责任心,提高质量意识。
4、治理措施
⑴制定防范措施并严格执行;
⑵加大现场监督检查力度,严格验收制度,发现问题及时处理。
十二、支吊架等T型焊接接头焊缝不包角
1、现象
T型焊接接头不包角焊接。
2、原因分析
⑴技术人员交底不清楚或未交底;
⑵施焊焊工经验不足或质量意识差,对其危害认识不够。
3、防治措施
⑴焊接施工前进行技术交底,明确焊接质量; ⑵焊工严格按照质量标准施焊。
4、治理措施
⑴加强技术交底,提高焊工的质量意识并认识其中的危害性; ⑵加强过程监督和焊接验收,发现问题及时处理。
十三、焊接变形
1、现象
焊接变形因焊件的不同而表现为翘起、角变形、弯曲变形、波浪变形等多种型式。
2、原因分析
造成焊接变形的原因有:装配顺序不合理、强力对口、焊接组有收缩自由度小、焊接顺序不合理等。
3、防治措施
⑴施焊前制定严格的焊接工艺措施,确定好装配顺序、焊接顺序、焊接方向、焊接方法、焊接规范、焊接线能量等; ⑵焊前进行技术交底,焊工严格按照措施施工; ⑶适当利用反变形法。
4、治理措施
⑴严格按照措施施工;
⑵焊接技术人员在现场指导焊接; ⑶发现问题及时采取必要措施。
焊接内部缺陷
一、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。
3、防治措施
预防措施主要从减少焊缝中气体的数量和加强气体从熔池中的溢出两方面考虑,主要有以下几点: ⑴焊条要求进行烘培,装在保温筒内,随用随取; ⑵焊丝清理干净,无油污等杂质;
⑶焊件周围10~15㎜范围内清理干净,直至发出金属光泽; ⑷注意周围焊接施工环境,搭设防风设施,管子焊接无穿堂风; ⑸氩弧焊时,氩气纯度不低于99.95%,氩气流量合适; ⑹尽量采用短弧焊接,减少气体进入熔池的机会; ⑺焊工操作手法合理,焊条、焊枪角度合适; ⑻焊接线能量合适,焊接速度不能过快; ⑼按照工艺要求进行焊件预热。
4、治理措施
⑴严格按照预防措施执行;
⑵加强焊工练习,提高操作水平和责任心;
⑶对在探伤过程中发现的超标气孔,采取挖补措施。
二、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。
2、原因分析
⑴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;
⑵电弧过长、焊接角度部队、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等,导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
3、防治措施
⑴焊件焊缝破口周围10~15㎜表面范围内打磨清理干净,直至发出金属光泽; ⑵多层多道焊时,层间药皮清理干净;
⑶焊条按照要求烘培,不使用偏芯、受潮等不合格焊条; ⑷尽量使用短弧焊接,选择合适的电流参数; ⑸焊接速度合适,不能过快。
4、治理措施
⑴焊前彻底清理干净焊件表面;
⑵加强练习,焊接操作技能娴熟,责任心强;
⑶对探伤过程中发现的夹渣超标缺陷,采取挖补等措施处理。
三、未熔合
1、现象
未熔合主要时根部未熔合、层间未熔合两种。根部未熔合主要是打底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线能量小,焊接速度快或操作手法不恰当。
3、防治措施
⑴适当加大焊接电流,提高焊接线能量; ⑵焊接速度适当,不能过快;
⑶熟练操作技能,焊条(枪)角度正确。
4、治理措施
⑴加强练习,提高操作技术,焊工责任心强;
⑵针对不同的母材、焊材,制定处理不同位置未熔合缺陷相应的措施并执行。
四、管道焊口未焊透
1、现象
焊口焊接时,焊缝熔深不够,未将母材焊透。
2、原因分析
造成未焊透的主要原因是:对口间隙过小、坡口角度偏小、钝边厚、焊接线能量小、焊接速度快、焊接操作手法不当。
3、防治措施
⑴对口间隙严格执行标准要求,最好间隙不小于2㎜。
⑵对口坡口角度,按照壁厚和DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》的要求,或者按照图纸的设计要求。一般壁厚小于20㎜的焊口采用V型坡口,单边角度不小于30°,不小于20㎜的焊口采用双V型或U型等综合性坡口。⑶钝边厚度一般在1㎜左右,如果钝边过厚,采用机械打磨的方式修整,对于单V型坡口,可不留钝边。⑷根据自己的操作技能,选择合适的线能量、焊接速度和操作手法。⑸使用短弧焊接,以增加熔透能力。
4、治理措施
⑴对口间隙、坡口制备、钝边厚度符合标准要求;
⑵加强打底练习,熟练掌握操作手法以及对应的焊接线能量及焊接速度等。
五、管道焊口根部焊瘤、凸出、凹陷
1、现象 这些缺陷一般出现在吊焊或斜焊焊口根部,在平焊及斜平焊位置出现根部焊缝凸出或焊瘤,在仰焊部位出现凹陷。
2、原因分析
造成这些缺陷的原因是:对口间隙大,钝边薄、宽,熔池温度过高,熔池存在一个地方时间过长,对熔池的控制不当造成的,在形成凹陷缺陷时,电弧的推力不够也是重要原因。
3、防治措施
⑴对口间隙符合标准要求,一般为2~3㎜;对于对口间隙不均匀的焊口,用机械打磨等方法设法修整到规定要求。⑵对于坡口钝边不符合要求的进行打磨修整至规定要求。
⑶选择合适的焊接线能量以及合适的焊接速度,控制熔池温度在合适的范围,不过高。⑷仰焊部位焊接尽量采用短弧焊接,增强电弧推力。
4、治理措施
⑴对口点焊前检查对口间隙和坡口钝边厚度及宽度符合标准要求; ⑵加强练习,增强掌握合适的电流参数及控制熔池合适温度的能力; ⑶打底过程中发现上述缺陷及时采取相应处理措施。
六、内部裂纹
1、现象
在焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区出现的内部开裂缺陷。
2、原因分析
产生裂纹的原因因为不同钢种、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。
3、防治措施
⑴严格按照规程和作业指导书的要求准备各种焊接条件; ⑵提高焊接操作技能,熟练掌握使用焊接方法; ⑶采取合理的焊接顺序等措施,减少焊接应力等。
4、治理措施
⑴针对每种产生裂纹的具体原因采取相应对策;
⑵对已经产生裂纹的焊接接头,制定处理措施,采取挖补等处理。
第四篇:焊接缺陷及防止措施
焊接缺陷及防止措施
1、外观缺陷:外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位臵(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。
矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位臵更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位臵,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
C、凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位臵,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。
D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。
未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。
焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。
选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。F、其他表面缺陷:(1)成形不良 指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。(2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位臵,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
(3)塌陷 单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。(4)表面气孔及弧坑缩孔。
(5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。
2、气孔和夹渣
A、气孔 气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
(4)气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施a.清除焊丝,工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。b.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。c.采用直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热,减缓冷却速度。e.用偏强的规范施焊。
B、夹渣 夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。(1).夹渣的分类a.金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、夹铜。b.非金属夹渣:指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全,脱渣性不好。
(2)夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣
(3)夹渣产生的原因a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.多层焊时,层间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快,液态金属凝固过快;f.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高;g.钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电、流密度大, 钨极熔化脱落于熔池中。h.手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
(4)夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端还会发展为裂纹源,危害较大。
3、裂纹 焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。A、.裂纹的分类
根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
从产生温度上看,裂纹分为两类:(1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。
(2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为:(1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。
(2)层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。(3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。
B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。C、.热裂纹(结晶裂纹)(1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓“液态薄膜”,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。
热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
(2)影响结晶裂纹的因素
a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会;
c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
(3)防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。b.加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。e.采用合理的装配次序,减小焊接应力。D、.再热裂纹
(1)再热裂纹的特征
a.再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。
b.再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃ c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。d.最易产生于沉淀强化的钢种中。e.与焊接残余应力有关。(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。E、.冷裂纹.(1)冷裂纹的特征 a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.瘁硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。(3)防止冷裂纹的措施 a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。
4、未焊透
未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进人,接头根部的现象。A、产生未焊透的原因(1)焊接电流小,熔深浅。(2)坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。(3)磁偏吹影响。(4)焊条偏芯度太大(5)层间及焊根清理不良。
B、.未焊透的危害 未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。其次,未焊透焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。
C、.未焊透的防止 使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,1用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
5、未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种。
A、.产生未熔合缺陷的原因(1)焊接电流过小;(2)焊接速度过快;(3)焊条角度不对;(4)产生了弧偏吹现象;旺,(5)焊接处于下坡焊位臵,母材未熔化时已被铁水复盖;(6)母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。B、未熔合的危害 未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹。
C、.未熔合的防止 采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。
6、其他缺陷
(1)焊缝化学成分或组织成分不符合要求: 焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能。(2)过热和过烧: 若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。
(3)白点:在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑,即为自点F白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。
第五篇:焊接缺陷及预防措施
焊接缺陷及预防措施
王露露
(延安职业技术学院,陕西 延安 717100)
摘要:焊接缺陷的产生过程是十分复杂的,既有冶金的原因,也受到应力和变形的,缺陷对焊接结构承载能力有非常显著影响,更为重要的是应力和变形与缺陷同时存在。焊接缺陷容易出现在焊缝及附近地区,而那些地方正是结构中拉伸残余应力最大的地方。焊接缺陷是平面的或是立体的,平面类型的缺陷比立体类型的缺陷对应力增加的影响大的多,因而也危险的多。为此,在分析焊接缺陷对结构产生影响的基础上,结合焊接实际提出了相应的预防措施。
关键词:焊接缺陷;气孔;裂纹;预防措施
焊接缺陷英文名welding defect,指焊接过程中在焊接接头中产生的未焊透、未熔合、夹渣、气孔、咬边、焊瘤、烧穿、偏析、未填满、焊接裂纹等金属不连续、不致密或连接不良的现象。
一、外观缺陷:
外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
二、内部缺陷
焊接的内部缺陷主要有气孔、夹渣、裂纹、未熔合等现象。
(一)气孔:
气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气
前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈,另一方面应尽可能使用含水分低的CO2气体。CO2气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。
另外,氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时,熔池为负极,它发射大量电子,使熔池表面的氢离子又复合为原子,因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时,焊缝中含氢量为正极性时的1/3~1/5,产生氢气孔的倾向也比正极性时小。
3、氮气孔
氮气的来源:一是空气侵入焊接区;二是CO2气体不纯。试验表明:在短路过渡时CO2气体中加入φ(N2)=3%的氮气,射流过渡时CO2气体中加入φ(N2)=4%的氮气,仍不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少,φ(N2)≤1%。由上述可推断,由于CO2气体不纯引起氮气孔的可能性不大,焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏,大量空气侵入焊接区所致。
造成保护气层失效的因素有:过小的CO2气体流量;喷嘴被飞溅物部分堵塞;喷嘴与工件的距离过大,以及焊接场地有侧向风等。因此,适当增加CO2保护气体流量,保证气路畅通和气层的稳定、可靠,是防止焊缝中氮气孔的关键。
另外,工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高,空气侵入的可能性越大,就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊接速度慢,熔池结晶也慢,气体容易逸出;焊接速度快,熔池结晶快,则气体不易排出,易产生气孔。
(二)裂纹:焊接件中最常见的一种严重缺陷。金属的焊接性中包括了两大类的问题:一类是焊接引起的材料性能变坏,使焊件失掉了材料原来特有的性能,如不锈钢焊后失掉其耐蚀性等;另一类是在焊接接头或其附近的母材内产生裂纹和气孔等缺陷.裂纹影响焊接件的安全使用,是一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹不仅发生于焊接过程中,有的还有一定潜伏期,有的则产生于焊后的再次加热过程中。焊接裂纹根据其部位、尺寸、形成原因和机理的不同,可以有不同的分类方法。按裂纹形成的条件,可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。
热裂纹多产生于接近固相线的高温下,有沿晶界分布的特征;但有时也能在低于固相线的温度下,沿“多边形化边界”形成。热裂纹通常多产生于焊缝金属内,但也可能形成在焊接熔合线附近的被焊金属(母材)内。按其形成过程的特点,又可分为下述三种情况。
在严重应力集中的焊件根部和缝边,以及过热区。防止的措施包括:①降低焊缝中的含氢量,例如采用低氢焊条,严格烘干焊接材料等;②合理的预热及后热;③选用碳当量较低的原材料;④减小拘束应力,避免应力集中。
变形裂纹这种裂纹的形成不一定是因为氢含量偏高,在多层焊或角焊缝产生应变集中的情况下,由于拉伸应变超过了金属塑性变形能力而产生。
(3)再热裂纹
产生于某些低合金高强度钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金焊后的再次高温加热过程中。其主要原因一般认为当焊后再次加热到 500~700℃时,在热影响区的过热区内,由于特殊碳化物析出引起的晶内二次强化,一些弱化晶界的微量元素的析出,以及使焊接应力松弛时的附加变形集中于晶界,而导致沿晶开裂。因此,这种裂纹具有晶间开裂的特征,并且都发生在有严重应力集中的热影响区的粗晶区内。为了防止这种裂纹的产生,首先在设计时要选择再热裂纹敏感性低的材料,其次从工艺上要尽量减少近缝区的内应力和应力集中问题。
(4)层状撕裂
主要产生于厚板角焊时,见附图。其特征为平行于钢板表面,沿轧制方向呈阶梯形发展。这种裂纹往往不限于热影响区内,也可出现在远离表面的母材中。其产生的主要原因是由于金属中非金属夹杂物的层状分布,使钢板沿板厚方向塑性低于沿轧制方向,另外由于厚板角焊时在板厚方向造成了很大的焊接应力,所以引起层状撕裂。通常认为片状硫化物夹杂危害最大,而层状硅酸盐和过量密集的氧化铝夹杂物也有影响。防止这种缺陷,主要应在冶金过程中严格控制夹杂物的数量和分布状态。另外,改进接头设计和焊接工艺,也有一定的作用
裂纹的危害:
c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。d.最易产生于沉淀强化的钢种中。e.与焊接残余应力有关。(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。
冷裂纹:
(1)冷裂纹的特征 a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.瘁硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。
含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹[3]。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。
(3)防止冷裂纹的措施 a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。