常見(jiàn)的氣焊焊接缺陷及產(chǎn)生的原因

1、常見(jiàn)的氣焊焊接缺陷及產(chǎn)生的原因常見(jiàn)的氣焊焊接缺陷可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷兩大類。外部缺陷位于焊縫的外表面，一般用肉眼或低倍放大鏡即可以發(fā)現(xiàn)。常見(jiàn)的外部缺陷包括焊縫尺寸不符合要求、表面氣孔、裂紋、咬邊、未焊滿、凹坑、燒穿和焊瘤等；內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部，需用破壞性試驗(yàn)或無(wú) 損探傷等方法才能發(fā)現(xiàn)，如內(nèi)部氣孔、裂紋、夾渣、未焊透、未熔合等。一、焊縫尺寸不符合要求焊縫的尺寸與設(shè)計(jì)上規(guī)定的尺寸不符，或者焊縫成型不良，出現(xiàn)高低、寬窄不一、焊波粗劣等現(xiàn)象。焊縫尺寸不符合要求， 不僅影響焊縫的美觀， 還會(huì)影響焊縫金屬與母材的結(jié) 合，造成應(yīng)力集中，影響焊件的安全使用。焊縫尺寸不符合要求產(chǎn)生的原因主要有：接頭邊緣加

2、工不整齊、坡口角度或裝配間隙不均勻；焊接工藝參數(shù)不正確，如火焰能率過(guò)大或過(guò)小、焊絲和焊嘴的傾角配合不當(dāng)、氣焊焊接速度不均勻等；操作技術(shù)不當(dāng)，如焊嘴或焊絲橫向擺動(dòng)不一致等。防止焊縫高低、寬窄不一、焊波粗劣的措施有：正確調(diào)整火焰能率：將焊件接頭邊緣調(diào)整齊；氣焊過(guò)程中焊嘴、 焊絲的橫向擺動(dòng)要一致； 焊接速度要均勻且不要向熔池內(nèi)填充過(guò) 多的焊絲。、未焊透焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象稱為未焊透，詳見(jiàn)圖7 1。未焊透不僅降低了焊接接頭的機(jī)械性能，而且在未焊透的缺口及末端處形成應(yīng)力集中，進(jìn)一步引起裂紋的產(chǎn)生。在重要的焊縫中，若發(fā)現(xiàn)有未焊透缺陷，必須鏟除，重新補(bǔ)焊。產(chǎn)生未焊透的原因較多，通常有焊接接頭在氣焊

3、前未經(jīng)清理干凈，如存在氧化物、油 污等；坡口角度過(guò)小、接頭間隙太小或鈍邊過(guò)厚；焊嘴號(hào)碼過(guò)小，火焰能率不夠或焊接速度過(guò)快；焊件的散熱速度過(guò)快，使得熔池存在的時(shí)間短，以致填充金屬與母材之間不能充分地 熔合。防止未焊透采取的措施， 除了選擇合理的坡口型式和裝配間隙外， 應(yīng)在焊前進(jìn)行清理， 消除坡口兩側(cè)的氧化物和油污； 根據(jù)板厚正確選用相應(yīng)的焊嘴和焊絲直徑； 在焊接時(shí)選擇合 理的火焰能率和焊接速度；尤其是對(duì)導(dǎo)熱快、散熱面積大的焊件，要進(jìn)行焊前預(yù)熱和在焊接 過(guò)程中加熱焊件。圖M索輝透三、未熔合熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分稱為未熔合，詳見(jiàn)圖7 2。未熔合減小了焊縫有效工作截

4、面，使焊接接頭的承載能力下降；在未熔合處還可以引 起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。產(chǎn)生未熔合的主要原因是由于火焰能率過(guò)小，并且氣焊火焰偏向坡口一側(cè)，使母材或前一層焊縫金屬未熔化就被填充金屬敷蓋所造成的；若坡口或前一層焊縫表面有銹或污物 時(shí)，也會(huì)形成未熔合。在氣焊時(shí)，注意觀察坡口兩側(cè)熔化情況；采用稍大的火焰能率；焊接速度不宜過(guò)快，確保母材或前一層焊縫金屬熔化等措施可以有效地防止未熔合的產(chǎn)生。7-2未熔合四、咬邊由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，或操作技術(shù)不正確，沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷稱為咬邊，詳見(jiàn)圖 7 3。咬邊使母材金屬的有效截面減少，減弱了焊接接頭的強(qiáng)度， 并且咬邊處引起應(yīng)力集中,承載后有可能

5、在咬邊處產(chǎn)生裂紋，甚至引起結(jié)構(gòu)的破壞。在一般焊接結(jié)構(gòu)中，咬邊的深度通常不允許超過(guò)0.5mm ;對(duì)于承受載荷的重要的焊接構(gòu)件，如高壓容器、管道等，不允許存在咬邊。產(chǎn)生咬邊的原因是，火焰能率過(guò)大，焊嘴傾角不正確，焊嘴與焊絲擺動(dòng)不當(dāng)?shù)?。在?焊操作中，不論采用什么焊法，都要使焊絲帶住鐵水， 而不使其下流；火焰應(yīng)正對(duì)焊縫中心,保持熔池不過(guò)大而且使焊絲的運(yùn)動(dòng)范圍達(dá)到熔池的邊緣，就可有效地防止咬邊。五、燒穿在焊接過(guò)程中，熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷稱為燒穿，詳見(jiàn)圖7 4。產(chǎn)生燒穿的原因主要是接頭處間隙過(guò)大或鈍邊太薄；火焰能率過(guò)大；氣焊速度太慢。尤其是焊接薄板時(shí)， 容易發(fā)生燒穿。選擇合理的坡口，坡

6、口角度和間隙不宜過(guò)大，鈍邊不宜過(guò)??；火焰能率和焊接速度適當(dāng)； 薄板單面焊采用加銅墊板或焊劑墊等方法均可防止熔化金 屬自背面流出、形成穿孔即燒穿發(fā)生。六、凹坑焊后在焊縫表面或焊縫背面形成低于母材金屬表面的局部低洼部分稱為凹坑,詳見(jiàn)圖7 5。在凹坑內(nèi)不僅容易產(chǎn)生氣孔、夾渣和微小的裂紋，而且還會(huì)使該處焊縫的強(qiáng)度嚴(yán)重削短，未將熔池填滿均可形成凹坑。弱，尤其是在氣焊收尾時(shí)一定要將凹坑填滿。在氣焊薄板時(shí)，若火焰能率過(guò)大或收尾時(shí)間過(guò)七、過(guò)熱氣焊時(shí)，當(dāng)金屬被加熱到一定溫度時(shí)，其組織和性能會(huì)發(fā)生變化。金屬過(guò)熱的特征是 金屬表面變黑，氧化皮增多，金屬晶粒粗大，金屬變脆。有金屬過(guò)熱的地方應(yīng)用機(jī)械的方法 去除，然后補(bǔ)

7、焊。產(chǎn)生過(guò)熱的原因主要是：火焰能率過(guò)大，焊接速度過(guò)慢，焊炬在某處停留 時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采用氧化焰焊接等。防止過(guò)熱的主要措施有：嚴(yán)格選擇焊接工藝參數(shù)，根據(jù)焊件 的厚度選用合適的焊炬和焊嘴；采用中性焰或輕微碳化焰，正確掌握焊接速度，防止熔池金屬溫度過(guò)高等。八、焊瘤|在焊接過(guò)程中，熔化金屬流淌到焊縫金屬之外未熔化的母材上所形成的金屬瘤稱為焊瘤，詳見(jiàn)圖 7 6。焊瘤不僅影響焊縫的外觀，而且在焊瘤出現(xiàn)的同時(shí)還伴隨著未焊透的發(fā)生，因此，容易引起應(yīng)力集中。管道內(nèi)部的焊瘤，會(huì)使管內(nèi)流通面積減小，甚至造成堵塞。產(chǎn)生焊瘤的主要原因是，火焰能率太大；焊接速度太慢；焊件裝配間隙過(guò)大；焊絲和焊嘴角度不正確等。一般當(dāng)立焊或仰焊

8、時(shí).應(yīng)選用比平焊小的火焰能率；焊件的裝配間隙不能太大；焊絲和焊嘴 的角度適當(dāng)?shù)饶苡行У胤乐购噶?。九、夾渣焊后殘留在焊縫中的熔渣稱為夾渣，詳見(jiàn)圖7 7。夾渣與夾雜物不同，夾雜物是由于焊接冶金反應(yīng)產(chǎn)生的，焊后殘留在焊縫金屬中的非 金屬雜質(zhì)，如氧化物、硫化物、硅酸鹽等。夾雜物一般尺寸很小，呈分散分布。夾渣一般尺 寸較大，常為一毫米至幾毫米長(zhǎng)。夾渣在金相試樣磨片上可直接觀察到，用射線探傷也可以檢查出來(lái)。由于夾渣外形不規(guī)則，大小相差懸殊，對(duì)接頭性能影響就比較嚴(yán)重。夾渣會(huì)降低焊接接頭的塑性和韌性，夾渣的尖角引起應(yīng)力集中，特別是對(duì)于淬火傾向較大的焊縫金屬，容易在夾渣尖角處產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力而形成焊接裂紋。產(chǎn)

9、生夾渣的原因有：母材或焊絲的化學(xué)成分不當(dāng)；在坡口邊緣有污物存在、焊層和焊道間的熔渣未清除干凈；焊接時(shí)，火焰能率過(guò)小， 使熔池金屬和熔渣所得到的熱量不足，流動(dòng)性降低，使熔渣浮不上來(lái)；熔池金屬冷卻速度過(guò)快，使熔渣來(lái)不及浮出就已凝固；焊絲和 焊嘴角度不正確等。 防止產(chǎn)生夾渣的措施包括：選用合格的焊絲；焊前對(duì)坡口清理，徹底清除焊絲表面的銹蝕和油污，在焊接時(shí)應(yīng)徹底清除焊層間的熔渣；選擇合理的火焰能率和其它焊接工藝參數(shù)；在焊接時(shí)，注意熔渣的流動(dòng)方向，隨時(shí)調(diào)整焊絲和焊嘴的角度，并不斷地用焊絲將熔池內(nèi)的熔渣挑出來(lái)，使熔渣能順利地浮到熔池的表面。Z 7夾渣十、氣孔焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)所

10、形成的空穴稱為氣孔。氣孔又 可分為密集氣孔、 條蟲(chóng)狀氣孔和針狀氣孔等。 處于焊縫表面的氣孔稱為表面氣孔， 處于焊縫 內(nèi)部的氣孔稱為內(nèi)部氣孔。根據(jù)產(chǎn)生氣孔的氣體不同，可將氣孔分為氫氣孔、一氧化碳?xì)饪缀偷獨(dú)饪?。氫氣孔?產(chǎn)生是由于在焊接時(shí)， 原先溶于熔池中的氫在熔池結(jié)晶時(shí)， 由于氫的熔解度急劇下降又不能 大量析出， 便在焊縫中形成氫氣孔。 對(duì)于低碳鋼， 氫氣孔在通常情況下出現(xiàn)在焊縫表面，在 個(gè)別情況下，氫氣孔也可能出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部，但對(duì)于有色金屬，氫氣孔大部分在焊縫內(nèi)部。 氫氣孔的斷面一般為螺釘狀， 從焊縫表面看呈圓喇叭口狀。 在氣焊碳鋼時(shí)， 由于冶金反應(yīng)會(huì) 產(chǎn)生一定量的一氧化碳， 在熔池結(jié)晶過(guò)程中

11、來(lái)不及逸出的一氧化碳?xì)埩粼诤缚p內(nèi)部形成一氧 化碳?xì)饪?。多?shù)情況下，一氧化碳?xì)饪壮霈F(xiàn)在焊縫內(nèi)部，并沿結(jié)晶方向分布，呈條蟲(chóng)狀。氣孔不僅使焊縫金屬的有效工作截面減少，從而使焊縫的機(jī)械性能下降，而且還破壞 了焊縫的致密性， 容易造成泄漏。 條蟲(chóng)狀氣孔和針狀氣孔比圓形氣孔的危害性會(huì)更大， 在這 類氣孔中的邊緣有可能發(fā)生應(yīng)力集中，致使焊縫的塑性降低。產(chǎn)生氣孔的原因是，熔池周圍的空氣、火焰分解及燃燒的氣體產(chǎn)物、焊件上的雜質(zhì)產(chǎn) 生的氣體和返潮的熔劑受熱分解后產(chǎn)生的氣體通過(guò)溶解和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)入熔池，在熔池結(jié)晶 時(shí)，這些氣體以氣泡的形式往外逸出， 如果在熔池凝固前來(lái)不及逸出氣泡， 就會(huì)在焊縫中形 成氣孔。防止氣孔產(chǎn)

12、生的措施有： 選用合格的焊絲、 熔劑；在焊前應(yīng)將坡口兩側(cè) 2030mm 范圍內(nèi)的油、 銹、和水及其它污物清除干凈， 填加焊絲要均勻， 焊嘴的擺動(dòng)不能過(guò)快和過(guò)大， 注意加強(qiáng)火焰對(duì)熔池的保護(hù)；氣焊熔劑要妥善保存，防止受潮；焊前對(duì)工件預(yù)熱，焊接時(shí)選用合適的焊接速度， 在焊接終了和焊接中途停頓時(shí)， 應(yīng)慢慢撤離焊接火焰， 使熔池緩慢冷卻， 從而使氣體充分從熔池中逸出。減少氣孔的產(chǎn)生。十一、裂紋 在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到 破壞而形成的新界面而產(chǎn)生的縫隙稱為焊接裂紋， 焊接裂紋具有尖銳的缺口和大的長(zhǎng)寬比特 征。焊接裂紋是最危險(xiǎn)的焊接缺陷， 嚴(yán)重地影響著焊接結(jié)

13、構(gòu)的使用性能和安全可靠性， 焊接 裂紋是引起許多焊接結(jié)構(gòu)破壞事故的直接原因。 裂紋除了降低焊接接頭的強(qiáng)度外， 還因裂紋 末端的尖銳缺口，引起應(yīng)力集中，促使裂紋的發(fā)展直至焊接接頭破壞。根據(jù)形成焊接裂紋的溫度可分為熱裂紋和冷裂紋，根據(jù)裂紋發(fā)生的位置可分為焊縫金 屬中的裂紋和熱影響區(qū)中的裂紋。（一）熱裂紋焊接過(guò)程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接 裂紋稱為熱裂紋。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊件材料大多都是合金，而合金凝固開(kāi)始到最終結(jié)束，是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn) 行的，這就是熱裂紋產(chǎn)生的基本原因。 焊縫金屬中許多雜質(zhì)的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝 固溫度，因而首先凝固的

14、焊縫金屬把低熔點(diǎn)雜質(zhì)推擠到結(jié)晶的晶粒邊界， 形成一層液體薄膜； 再者， 焊接時(shí)熔池的冷卻速度很大時(shí)， 焊縫金屬在冷卻過(guò)程中發(fā)生收縮， 使焊縫金屬內(nèi)部產(chǎn) 生了拉應(yīng)力； 拉應(yīng)力把凝固的焊縫金屬沿結(jié)晶的晶粒邊界拉開(kāi)， 又沒(méi)有足夠的液體金屬補(bǔ)足 時(shí)，就會(huì)形成微小的裂紋。當(dāng)隨著溫度繼續(xù)下降，拉應(yīng)力會(huì)不斷增大，裂紋不斷擴(kuò)大，最后 形成了凝固裂紋。硫是引起鋼材焊縫金屬中發(fā)生凝固裂紋的最主要的元素，硫在鋼中與鐵化合生成硫化亞鐵（FeS），硫化亞鐵又與鐵發(fā)生反應(yīng)形成一種共晶物質(zhì)，凝固溫度為988 C,遠(yuǎn)低于鋼的凝固溫度。 另外，當(dāng)鋼的含碳量較高時(shí)， 有利于硫在晶界中富集， 所以采用含碳量低的焊接 材料有利于防止

15、凝固裂紋的產(chǎn)生。在熱影響區(qū)熔合線附近產(chǎn)生的熱裂紋稱為液化裂紋或稱熱撕裂。多層焊時(shí)，前一焊層 的一部分即為后一焊層的熱影響區(qū)，所以，液化裂紋也可能在焊縫層間的熔合線附近產(chǎn)生。 液化裂紋產(chǎn)生的原因與凝固裂紋相似， 即在不完全熔化區(qū)晶界處的易熔雜質(zhì)有一部分發(fā)生熔 化，形成液體薄膜，在拉應(yīng)力的作用下，形成細(xì)小的裂紋。液化裂紋一般長(zhǎng)約0.5mm ，很少超過(guò) 1mm ，這種裂紋可成為冷裂紋的裂源，因此，危害性也很大。熱裂紋顯著的特征是斷口呈藍(lán)黑色，即金屬被高溫氧化的顏色。有時(shí)在熱裂紋里有流 入熔渣的跡象。在凹坑內(nèi)出現(xiàn)的裂紋一般為熱裂紋。防止產(chǎn)生熱裂紋的主要措施包括： 1嚴(yán)格控制母材和焊絲中碳、硫、磷的含量

16、。由于錳具有脫硫作用，應(yīng)適當(dāng)提高錳的 含量?？傊_選用焊絲的牌號(hào)、使用合理、優(yōu)質(zhì)的焊絲是防止熱裂紋產(chǎn)生的重要措施。2對(duì)于剛性較大的焊件， 因焊接時(shí)產(chǎn)生的變形小， 結(jié)果使焊接應(yīng)力增大，促使熱裂紋 的產(chǎn)生。 在焊接時(shí)應(yīng)選擇合適的焊接工藝參數(shù)， 在必要時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱和緩冷措施， 并合理地 安排焊接方向和焊接順序，以減少焊接應(yīng)力。3熱裂紋極易在凹坑內(nèi)產(chǎn)生， 即弧坑裂紋。 氣焊時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)凹坑， 在氣溫較低的場(chǎng) 所焊接或焊接中途停頓或收尾時(shí)，應(yīng)注意填滿凹坑并將火焰緩慢離開(kāi)。4調(diào)整焊縫金屬的合金成分， 如焊接鉻鎳不銹鋼時(shí)，適當(dāng)提高焊縫金屬的含鉻量，可 顯著增強(qiáng)焊縫金屬的抗熱裂性能。在焊縫金屬中加入可使晶

17、粒細(xì)化的元素，如鉬、釩、鈦、 鈮、鋯、鋁等，有利于消除集中分布的液體薄膜，能有效地防止熱裂紋的產(chǎn)生。（二）冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí)產(chǎn)生的焊接裂紋稱為冷裂紋。 冷裂紋和熱裂紋的主要區(qū)別是：冷裂紋在較低的溫度下形成，一般在200300 C以下形成；冷裂紋不是在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的， 而是在焊后延續(xù)一定時(shí)間后才產(chǎn)生， 如果鋼在焊接接頭冷卻到室溫后并 在一定時(shí)間 （幾小時(shí)、幾天、甚至十幾天以后 ）才出現(xiàn)的冷裂紋就稱為延遲裂紋；冷裂紋多在 焊接熱影響區(qū)內(nèi)產(chǎn)生， 沿應(yīng)力集中的焊縫根部所形成的冷裂紋稱為焊根裂紋， 沿應(yīng)力集中的 焊趾處所形成的冷裂紋， 稱為焊趾裂紋， 在靠近堆焊焊道的熱影響區(qū)內(nèi)所形成的裂

18、紋稱為焊 道下裂紋； 冷裂紋有時(shí)也在焊縫金屬內(nèi)發(fā)生， 一般焊縫金屬的橫向裂紋多為冷裂紋； 冷裂紋 與熱裂紋相比，冷裂紋斷口無(wú)氧化色。冷裂紋產(chǎn)生的原因有：鋼材的淬火傾向、殘余應(yīng)力、焊縫金屬和熱影響區(qū)的擴(kuò)散氫含 量等。其中氫的作用是形成冷裂紋的重要原因。當(dāng)焊縫和熱影響區(qū)的含氫量較高時(shí)，焊縫中的氫在結(jié)晶的過(guò)程中向熱影響區(qū)擴(kuò)散，當(dāng) 該處存在著顯微缺陷時(shí)， 氫原子就會(huì)結(jié)合成氫分子在該處聚集， 形成很大的壓力； 如果被焊 材的淬硬傾向較大， 焊后冷卻下來(lái)， 就會(huì)在熱影響區(qū)形成脆而硬的馬氏體組織； 再加上焊后 的焊接殘余應(yīng)力， 在上述三方面的因素共同作用下， 導(dǎo)致了冷裂紋的產(chǎn)生。 由于在不同材料 中氫的擴(kuò)散速度不同，因而使冷裂紋的產(chǎn)生具有延遲性。防止產(chǎn)生冷裂紋的主要措施包括：1焊前預(yù)熱和焊后緩冷。 這樣不僅能改善焊接接頭的組織， 降低熱影響區(qū)的硬度和脆 性，還能加速焊縫中的氫向外擴(kuò)散，同時(shí)也起到了減少