焊接缺陷與檢驗(2)

1、 焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接接頭的不完整性稱焊接缺陷。主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺陷等陷等。4.5 4.5 焊接缺陷與檢驗焊接缺陷與檢驗 4.5.1 4.5.1 焊接裂紋焊接裂紋1 1、熱裂紋、熱裂紋 熱裂紋的特征熱裂紋的特征 熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。熱裂紋可發(fā)生在焊縫區(qū)或熱影響區(qū)。 熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，所以有氧化色彩。色彩。熱裂紋動畫仿真熱裂紋動畫仿真 熱裂紋產(chǎn)生的原因熱裂紋產(chǎn)生的原因

2、: : 晶間存在液態(tài)薄膜。晶間存在液態(tài)薄膜。 接頭中存在拉應力。接頭中存在拉應力。 熱裂紋的防止熱裂紋的防止: : 限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質(zhì)，如硫和限制鋼材和焊條、焊劑的低熔點雜質(zhì)，如硫和磷含量。磷含量。FeFe和和FeSFeS易形成低熔點共晶，其熔點易形成低熔點共晶，其熔點為為988988，很容易產(chǎn)生熱裂紋。，很容易產(chǎn)生熱裂紋。 縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫縮小結(jié)晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。晶粒，提高塑性減少偏析。 減少焊接應力的工藝措施，如采用小線能量，減少焊接應力的工藝措施，如采用小線能量，焊前預熱，合理的焊縫布置等。焊前預熱，合理的焊縫

3、布置等。2 2、冷裂紋、冷裂紋 冷裂紋的形態(tài)和特征冷裂紋的形態(tài)和特征 焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都可能產(chǎn)生冷裂紋冷裂紋。冷裂。冷裂紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧紋的特征是無分支，通常為穿晶型。冷裂紋無氧化色彩?；?。 最常見的冷裂紋是最常見的冷裂紋是延遲裂紋延遲裂紋，即在焊后延遲，即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋。一段時間才發(fā)生的裂紋。冷裂紋動畫仿真冷裂紋動畫仿真 延遲裂紋的產(chǎn)生原因延遲裂紋的產(chǎn)生原因: : 焊接接頭焊接接頭( (焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū)焊縫和熱影響區(qū)及熔合區(qū)) )的淬火傾向嚴的淬火傾向嚴重，產(chǎn)生淬火組織，導致接頭性能脆化。重，產(chǎn)生淬火組織，導致接頭

4、性能脆化。 焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大焊接接頭含氫量較高，并聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化。 存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘裂紋在焊后需延遲一段時間才出現(xiàn)。由于是氫所誘發(fā)的，也叫氫致裂紋。發(fā)的，也叫氫致裂紋。 防止延遲裂紋的措施防止延遲裂紋的措施: : 選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提選用堿性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。高焊縫金屬塑性。 焊條焊劑要烘干，焊縫坡

5、口及附近母材要去油水；除焊條焊劑要烘干，焊縫坡口及附近母材要去油水；除銹，減少氫的來源。銹，減少氫的來源。 工件焊前預熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避工件焊前預熱，焊后緩冷，可降低焊后冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應力。免產(chǎn)生淬硬組織，并可減少焊接殘余應力。 采取減小焊接應力的工藝措施，如對稱焊，小線能量采取減小焊接應力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等。的多層多道焊等。 焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到焊后立即進行去氫（后熱）處理，加熱到250250，保溫，保溫2 26h6h，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面。 焊后進行清除

6、應力的退火處理。焊后進行清除應力的退火處理。4.5.2 4.5.2 氣孔氣孔焊縫氣孔有三種：焊縫氣孔有三種： 氫氣孔氫氣孔 高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的高溫時，氫在液體中的溶解度很大，大量的氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快氫溶入焊縫熔池中，而焊縫熔池在熱源離開后快速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生速冷卻，氫的溶解度急速下降，析出氫氣，產(chǎn)生氫氣孔。氫氣孔。 一氧化碳氣孔一氧化碳氣孔 當熔池氧化嚴重時，熔池存在較多的當熔池氧化嚴重時，熔池存在較多的FeOFeO，在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應：在熔池溫度下降時，將發(fā)生如下反應： FeO+C = Fe+COFeO+C =

7、 Fe+CO 此時，若熔池已開始結(jié)晶，則此時，若熔池已開始結(jié)晶，則COCO將來不及逸將來不及逸出，便產(chǎn)生出，便產(chǎn)生COCO氣孔。熔池氧化愈嚴重，含碳量愈氣孔。熔池氧化愈嚴重，含碳量愈高，越易產(chǎn)生高，越易產(chǎn)生COCO氣孔。氣孔。氮、氫的溶解度變化氮、氫的溶解度變化 氮氣孔氮氣孔 熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池熔池保護不好時，空氣中的氮溶入熔池而產(chǎn)生。而產(chǎn)生。 防止氣孔的方法：防止氣孔的方法： 焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及焊條、焊劑要烘干，焊絲和焊縫坡口及其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。其兩側(cè)的母材要清除銹、油和水。 焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。焊接時采用短弧焊，采用堿性焊條。CO2C

8、O2焊時，采用藥芯焊絲。焊時，采用藥芯焊絲。 采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)采用低碳材料都可減少和防止氣孔的產(chǎn)生。生。4.6 4.6 焊接件結(jié)構(gòu)設計焊接件結(jié)構(gòu)設計 4.6.1 4.6.1 焊件材料的選擇焊件材料的選擇4.6.2 4.6.2 焊接方法的選擇焊接方法的選擇4.6.3 4.6.3 焊接接頭工藝設計焊接接頭工藝設計4.6.4 4.6.4 典型焊件的工藝設計典型焊件的工藝設計4.6.1 4.6.1 焊接材料的選擇焊接材料的選擇焊接材料的選擇原則：焊接材料的選擇原則：盡量選用可焊性好的材料盡量選用可焊性好的材料: : w(C)w(C)0.25%0.25%的低碳鋼或的低碳鋼或w(CE)w

9、(CE)0.4%0.4%的低合金鋼。的低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡單。 盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。鎮(zhèn)靜鋼含氣量低，特別是含H2H2和和O2O2量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。量低，可防止氣孔和裂紋等缺陷。 異種金屬焊接時焊縫應與低強度金屬等強度，異種金屬焊接時焊縫應與低強度金屬等強度，而工藝應按高強度金屬設計。而工藝應按高強度金屬設計。 盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以簡化工藝過程。以簡化工藝過程。生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件1 1板厚在板厚在3 31

10、0 mm,10 mm,強度較低，且焊縫較短應選用手弧焊。強度較低，且焊縫較短應選用手弧焊。2 2板厚在板厚在10 mm10 mm以上，焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫應選用埋弧焊。以上，焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫應選用埋弧焊。3 3板厚小于板厚小于3 mm3 mm，焊縫較短應選用，焊縫較短應選用CO2CO2焊。焊。生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu)1 1板厚小于板厚小于3 mm,3 mm,無密封要求應選用電阻點焊，有密封要求應無密封要求應選用電阻點焊，有密封要求應選用縫焊。選用縫焊。2 2板厚在板厚在3 310 mm,10 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應選用焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應選用CO2CO2自動自動

11、焊。焊。3 3板厚大于板厚大于10 mm10 mm，焊縫為長直焊縫和環(huán)焊縫隙，應選用埋弧，焊縫為長直焊縫和環(huán)焊縫隙，應選用埋弧焊或電渣焊。焊或電渣焊。生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu) 1 1板厚小于板厚小于3mm, 3mm, 應選用脈沖鎢極和鎢極氬弧焊。應選用脈沖鎢極和鎢極氬弧焊。 2 2板厚在板厚在3 310 mm,10 mm,焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應選用熔化極氬焊縫為長直焊縫或環(huán)焊縫，應選用熔化極氬弧或等離子弧自動焊?；』虻入x子弧自動焊。4.6.2 4.6.2 焊接方法的選擇焊接方法的選擇焊縫的布置焊縫的布置 1 1焊縫應盡可能分散，如焊縫應盡可能分散，如右圖

12、。以便減小焊接熱影響右圖。以便減小焊接熱影響區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。 2 2焊縫的位置應盡可能對焊縫的位置應盡可能對稱分布，如右圖，以抵消稱分布，如右圖，以抵消焊接變形。焊接變形。4.6.3 4.6.3 焊接接頭工藝的設計焊接接頭工藝的設計 3 3焊縫應盡可能避開最大應焊縫應盡可能避開最大應力和應力集中的位置，如右力和應力集中的位置，如右圖。以防止焊接應力與外加圖。以防止焊接應力與外加應力相互疊加，造成過大的應力相互疊加，造成過大的應力和開裂。應力和開裂。 4 4焊縫應盡量避開機械加焊縫應盡量避開機械加工表面，如右圖，以防止工表面，如右圖，以防止破壞已加工面。破壞已加工

13、面。 5 5應便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應使焊應便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。條易到位，焊劑易保持，電極易安放。接頭型式的選擇與設計接頭型式的選擇與設計 接頭型式應根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、接頭型式應根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各個方面因素綜合考慮決定。個方面因素綜合考慮決定。1 1熔焊接頭設計熔焊接頭設計2 2壓焊接頭設計壓焊接頭設計 （1 1）點焊接頭設計）點焊接頭設計 點焊接頭設計包括焊點直徑點焊接頭設計包括焊點直徑d d0 0，焊點數(shù)，焊點

14、數(shù)n n等等 （2 2）摩擦焊的接頭型式）摩擦焊的接頭型式 摩擦焊接頭的型式，不僅根據(jù)產(chǎn)品的設計要求摩擦焊接頭的型式，不僅根據(jù)產(chǎn)品的設計要求 來確定，同時也要考慮到摩擦焊接工藝的特點。來確定，同時也要考慮到摩擦焊接工藝的特點。4.6.3 4.6.3 典型焊件的工藝設計典型焊件的工藝設計結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器材料：材料：16MnR16MnR（原材料尺寸為（原材料尺寸為120012005000mm5000mm）件厚：筒身件厚：筒身12mm12mm；封頭；封頭14mm14mm；人孔圈；人孔圈20mm20mm；管接頭；管接頭7mm7mm壓力容器壓力容器生產(chǎn)數(shù)量：生產(chǎn)數(shù)量：小批生產(chǎn)小批生產(chǎn) 工藝設計要點：工藝設計要點： 筒身用鋼板冷卷，按實際尺寸，可分為筒身用鋼板冷卷，按實際尺寸，可分為三節(jié)