《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》PPT課件本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)完畢請自覺刪除謝謝本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)完畢請自覺刪除謝謝《焊接缺陷與檢驗(yàn)》PPT課件本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)1常見的焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn)一、常見的焊接缺陷

（一）裂紋常見的焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn)一、常見的焊接缺陷2

（二）氣孔（三）夾渣（四）未熔合未焊透

3

（五）形狀缺陷咬邊焊瘤燒穿和下塌

（五）形狀缺陷4

錯(cuò)邊和角變形焊縫尺寸不合要求（六）其它缺陷電弧擦傷、嚴(yán)重飛濺、母材表面撕裂、磨鑿痕、打磨過量等?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件5《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件6

(2)區(qū)域偏析(3)層狀偏析

2.偏析的控制措施

(1)細(xì)化焊縫晶粒

(2)適當(dāng)降低焊接速度夾雜的形成及控制

1.夾雜的形成及控制

(1)夾渣；

(2)反應(yīng)形成新相氧化物；氮化物；硫化物；

(3)異種金屬。

(2)區(qū)7

2.夾雜的危害

1)影響接頭力學(xué)性能大于臨界尺寸的夾雜物使接頭力學(xué)性能下降;2)以硅酸鹽形式存在的氧化物數(shù)量的增加,總含氧量增加,使焊縫的強(qiáng)度、塑性、韌性明顯下降；

3)氮化物使焊縫的硬度增高，塑性、韌性急劇下降；

4)FeS是形成熱裂紋及層狀撕裂的重要原因之一。

3.夾雜的防止措施

1)合理選用焊接材料,充分脫氧、脫硫;2)選用合適的焊接參數(shù)，以利熔渣浮出；

3)多層焊時(shí)，注意清除前一層焊渣；

4)焊條適當(dāng)擺動，以利于熔渣的浮出；

5)保護(hù)熔池，防止空氣侵入?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件84.2焊縫中的氣孔氣孔的分類及形成機(jī)理

1.析出型氣孔如N2、H2氣孔；

2.反應(yīng)型氣孔如CO、H2O氣孔。

[FeO]+[C]=CO↑+[Fe]氣孔形成的影響因素

1.氣體的來源

(1)空氣侵入；

(2)焊接材料吸潮；

(3)工件、焊絲表面的物質(zhì)；

(4)藥皮中高價(jià)氧化物或碳?xì)浠衔锏姆纸狻?.2焊縫中的氣孔9

2.母材對氣孔的敏感性

(1)氣泡的生核現(xiàn)成表面

(2)氣泡的長大必須滿足

ph>po

Ph-氣泡內(nèi)部壓力:Ph=PH2+PN2+PCO+PH2O+……

Po-阻礙氣泡長大的外界壓力:PO=Pa+PM+PS+PC

Ph>Pa+Pc=1+

現(xiàn)成表面存在的氣泡呈橢圓形，增大了曲率半徑，降低了外界的附加壓力PC

，氣泡容易長大?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件100

(3)氣泡的上浮

必須滿足VC

(氣泡上浮速度)≥R（熔池結(jié)晶速度）

COSθ=上浮速度

VC=

0113.焊接材料對氣孔的影響

（1）熔渣氧化性的影響

氧化性強(qiáng),易出現(xiàn)CO氣孔；還原性增大，易出現(xiàn)H2氣孔；

（2）焊條藥皮和焊劑的影響

堿性焊條含有CaF2

,焊劑中有一定量的氟石和多量SiO2共存時(shí)，有利于消除氫氣孔；（3）保護(hù)氣體的影響

混合氣體的活性氣體有利于降低氫氣孔；

（4）焊絲成分的影響

希望形成充分脫氧的條件，以抑制反應(yīng)性氣體的生成。

4.焊接工藝對氣孔的影響

(1)焊接工藝工藝正常，則電弧穩(wěn)定，保護(hù)效果好；

(2)電源的種類

直流反接，降低電壓；

(3)熔池存在時(shí)間

時(shí)間增加，則對反應(yīng)性氣體排出有利；對析出性氣體，既要考慮溶入，又要考慮逸出。3.焊接材料對氣孔的影響12氣孔的防止措施

1.消除氣體來源

加強(qiáng)焊接區(qū)保護(hù)；焊材防潮烘干；適當(dāng)?shù)谋砻媲謇怼?/p>

2.正確選用焊接材料

適當(dāng)調(diào)整熔渣的氧化性；焊接有色金屬時(shí)，在Ar中加入CO2或O2要適當(dāng)；

CO2焊時(shí)，必須用合金鋼焊絲充分脫氧；有色金屬焊接時(shí)，要充分脫氧，如焊純鎳時(shí)，用含鋁和鈦的焊絲或焊條；焊純銅時(shí)，用硅青銅或磷青銅焊絲。

3.控制焊接工藝條件

焊接時(shí)規(guī)范要保持穩(wěn)定；盡量采用直流短弧焊，反接；鋁合金TIG焊時(shí)，線能量的選擇要考慮氫的溶入和排除；鋁合金MIG焊時(shí)，常采取增大熔池存在時(shí)間，以利氣泡逸出。氣孔的防止措施134.3焊接裂紋焊接裂紋的種類和特征4.3焊接裂紋14《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件151.焊接熱裂紋

(1)結(jié)晶裂紋

(2)高溫液化裂紋(3)多邊化裂紋1.焊接熱裂紋16

2.焊接冷裂紋

(1)延遲裂紋

(2)淬硬脆化裂紋

(3)低塑性脆化裂紋2.焊接冷裂紋17

3.其他裂紋

(1)再熱裂紋

(2)層狀裂紋

3.其他裂紋18

(3)應(yīng)力腐蝕裂紋《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件19

結(jié)晶裂紋的形成與控制

1.結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理

熔池結(jié)晶三階段：液固階段；固液階段；完全凝固階段。固液階段（脆性溫度區(qū)）有可能產(chǎn)生裂紋。Прохоров認(rèn)為：較小時(shí)，曲線1

e0＜

pmin,es＞0,不會產(chǎn)生裂紋；

較大時(shí)，曲線3

e0＞

pmin，es＜0，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋；按曲線2變化時(shí)，e0＝

pmin，es＝0，處于臨界狀態(tài)。為防止結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)滿足如下條件：

＜CST(臨界應(yīng)變增長率）結(jié)晶裂紋的形成與控制202.結(jié)晶裂紋的影響因素

(1)冶金因素

1)結(jié)晶溫度區(qū)間

(剖面線區(qū)間為脆性溫度區(qū)間）

結(jié)晶溫度區(qū)間越大，脆性溫度區(qū)也大，裂紋傾向也大。

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件21

2)低熔共晶的形態(tài)

當(dāng)液態(tài)第二相β在固態(tài)基體相α的晶粒交界處存在時(shí)，其分布受表面張力σαα（σGB）和界面張力σαβ（σLS）的平衡關(guān)系所支配。

σαα=2σαβCOS；COS＝σαα／2σαβ

若

2σαβ=

σαα

,θ=0o,易形成液態(tài)薄膜；

2σαβ≠

σαα

,θ≠0o,不易形成液態(tài)薄膜；

增大低熔共晶物的表面張力，有利于避免結(jié)晶裂紋。

3)一次結(jié)晶的組織

晶粒粗大，柱狀晶的方向越明顯，越易形成液態(tài)薄膜，導(dǎo)致結(jié)晶裂紋。

4)合金元素的種類促進(jìn)結(jié)晶裂紋的有：硫、磷、碳和鎳等；抑制結(jié)晶裂紋的有：錳、硅、鈦、鋯和稀土等。

(2)應(yīng)力因素.液態(tài)薄膜和應(yīng)力是引起結(jié)晶裂紋的根本條件!

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件223.結(jié)晶裂紋的防止措施

(1)冶金措施

1)嚴(yán)格控制焊材中的硫、磷和碳的含量；

2)改善焊縫的一次結(jié)晶組織,細(xì)化晶粒(加入Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土等元素；焊接奧氏體不銹鋼時(shí)加入Cr、Mo、V等鐵素體形成元素）；

3)限制熔合比(尤其是一些易向焊縫轉(zhuǎn)移某些有害雜質(zhì)的母材)；

4)利用“愈合作用”（如鋁合金焊接）。

(2)應(yīng)力控制

1)選擇合理的接頭形式（使熔深減?。?；

2)確定合理的焊接順序(盡量使焊縫處于較小的剛度下焊接)；

3)確定合理的焊接參數(shù)（適當(dāng)增加焊接電流，使冷速下降；預(yù)熱等）?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件23延遲裂紋的形成與控制

延遲裂紋又稱“氫致裂紋”，常出現(xiàn)在中、高碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接接頭中。

1.延遲裂紋的形成機(jī)理

延遲裂紋主要決定三大因素：

(1)氫的行為及作用擴(kuò)散氫在延遲裂紋的產(chǎn)生過程中起到至關(guān)重要的作用。

1)氫致延遲開裂機(jī)理

2)氫的擴(kuò)散行為對致裂部位的影響

氫在奧氏體中的溶解度大，擴(kuò)散速度??；氫在鐵素體中的溶解度小，擴(kuò)散速度大。延遲裂紋的形成與控制24

(2)材料淬硬傾向的影響

1)淬火形成淬硬的馬氏體組織

2)淬硬形成更多的晶格缺陷

(3)接頭應(yīng)力狀態(tài)的影響

1)應(yīng)力的種類

熱應(yīng)力；組織應(yīng)力；結(jié)構(gòu)應(yīng)力。將上述三種應(yīng)力的綜合作用統(tǒng)稱為拘束應(yīng)力。

2)拘束度與拘束應(yīng)力

拘束度R定義為：

單位長度焊縫在根部間隙產(chǎn)生單位長度的彈性位移所需要的力。

σ=Eε

(2)材料淬硬傾向的影響25

從上式可以看出：改變拘束距離L和板厚h，可以調(diào)節(jié)拘束度R的大小。

L↓，

h↑時(shí)，則R↑。R增大到一定程度就產(chǎn)生裂紋。此值稱為臨界拘束度Rcr。

Rcr越大，接頭的抗裂性越強(qiáng)。Rcr可作為冷裂紋敏感性的判據(jù)，即產(chǎn)生了裂紋的條件是：

R>RcrR反映了不同焊接條件下焊接接頭所承受的拘束應(yīng)力σ。開始出現(xiàn)裂紋時(shí)的應(yīng)力稱為臨界拘束應(yīng)力σcr。σcr可作為冷裂紋敏感性的判據(jù)，即產(chǎn)生了裂紋的條件是：

σ>σcr

2.延遲裂紋的防止措施

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件26

(1)冶金措施

1)改進(jìn)母材的化學(xué)成分，采用低碳多種微量元素的強(qiáng)化方式;精煉降低雜質(zhì)；

2)嚴(yán)格控制氫的來源，工件表面清理；焊條、焊劑烘干；

3)適當(dāng)提高焊縫韌性，在焊縫金屬中適當(dāng)加入鈦、鈮、鉬、釩、硼、碲及稀土等微量元素,提高焊縫的韌性；用奧氏體不銹鋼焊條焊接易淬硬鋼；

4)選用低氫的焊接材料；

(2)工藝措施

1)適當(dāng)預(yù)熱；

2)嚴(yán)格控制焊接熱輸入，除預(yù)熱外可適當(dāng)增大熱輸入；

3)焊后低溫?zé)崽幚?，使氫逸出，降低殘余?yīng)力，改善組織；

4)采用多層焊，使前層的氫逸出，并使前層熱影響區(qū)淬硬層軟化；

5)合理安排焊縫及焊接次序。

(1)冶金措施27其他裂紋的形成與控制

1.再熱裂紋

(1)再熱裂紋的形成機(jī)理

再熱裂紋的產(chǎn)生是由晶界優(yōu)先滑動導(dǎo)致微裂(形核)而發(fā)生和擴(kuò)展的。在焊后熱處理時(shí)，殘余應(yīng)力松弛過程中，粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的晶界滑動變形量超過了該部位的塑性變形能力，就會產(chǎn)生再熱裂紋。即

e＞ecr

晶內(nèi)沉淀強(qiáng)化理論再熱使晶內(nèi)析出碳、氮化物，使晶內(nèi)強(qiáng)化。晶界雜質(zhì)析集弱化理論再熱使P、S、Sb、Sn、As等雜質(zhì)向晶界析集。

蠕變斷裂理論（楔形開裂模型）點(diǎn)陣空位在應(yīng)力和溫度作用下，能發(fā)生運(yùn)動，聚集到一定數(shù)量，在應(yīng)力作用下，晶界的接合面會遭到破壞，直至擴(kuò)大而形成裂紋。

(2)再熱裂紋的防止措施

優(yōu)先選用含沉淀強(qiáng)化元素少的鋼種；嚴(yán)格限制母材和焊縫中的雜質(zhì)含量；避免過大的熱輸入使晶粒粗化；預(yù)熱和后熱；增大焊縫的塑性和韌性；盡量降低殘余應(yīng)力。

其他裂紋的形成與控制282.層狀撕裂

(1)層狀撕裂的形成機(jī)理

平行于軋制方向夾雜物的存在；母材的性能（塑性、韌性）；

Z向拘束應(yīng)力。

(2)層狀撕裂的防止措施選用抗層狀撕裂的鋼材；減小Z向應(yīng)力和應(yīng)力集中（右上圖）。2.層狀撕裂29

3.應(yīng)力腐蝕裂紋

(1)應(yīng)力腐蝕裂紋的形成機(jī)理

活化通路應(yīng)力腐蝕理論

腐蝕電池是一個(gè)大陰極和小陽極時(shí)，陽極的溶解表現(xiàn)為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中，陽極始終保持處于裂紋的最前沿，裂尖處于活化狀態(tài)而不鈍化，其他部位（裂紋端口兩側(cè)）發(fā)生鈍化，使裂紋一直向前發(fā)展至斷裂。應(yīng)變產(chǎn)生活性通道應(yīng)力腐蝕理論鈍化膜在應(yīng)力作用下發(fā)生破裂，裂隙處暴露出的金屬成為活化陽極，發(fā)生溶解。在腐蝕過程中，鈍化膜破裂的同時(shí)又發(fā)生破裂鈍化膜的修復(fù)，在連續(xù)發(fā)生應(yīng)變的條件下修復(fù)的鈍化膜又遭破壞，以致繼續(xù)腐蝕。氫脆型應(yīng)力腐蝕理論

腐蝕電池是一個(gè)由小陰極和大陽極組成，大陽極發(fā)生溶解，表現(xiàn)為均勻性腐蝕。小陰極區(qū)如果發(fā)生析氫，將發(fā)生陰極區(qū)金屬的集中性滲氫，在持續(xù)載荷作用下導(dǎo)致脆斷，應(yīng)力腐蝕就會順利發(fā)展。隨著裂紋的出現(xiàn)，裂紋尖端應(yīng)力、應(yīng)變集中促進(jìn)金屬中氫向裂紋尖端聚集，最終導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕斷裂。

3.應(yīng)力腐蝕裂紋30(2)應(yīng)力腐蝕裂紋的防止措施應(yīng)力腐蝕的形成必須同時(shí)具有三個(gè)因素的綜合作用,即材質(zhì)、介質(zhì)和拉應(yīng)力。因此，應(yīng)從三方面的影響因素著手，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝施工到生產(chǎn)管理各個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施。

材質(zhì)：采用雙相不銹鋼材料；選擇與母材的化學(xué)成分和組織基本一致的焊材（等成分原則）；

介質(zhì)：必須具體考慮介質(zhì)對母材腐蝕的可能性，為了減輕或消除特定環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，可在介質(zhì)中加緩蝕劑。也可采用表面處理技術(shù)，在構(gòu)件表面制備犧牲陽極涂層或物理隔離涂層。

應(yīng)力：焊接過程中選擇合理的接頭形式，減小殘余應(yīng)力；正確的焊接順序；合適的熱輸入；焊后可以進(jìn)行進(jìn)行消除應(yīng)力處理。《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件31二、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)（一）焊前檢查母材與焊材；設(shè)備與工裝；坡口制備；焊工水平；技術(shù)文件等；（二）施焊過程中的檢查焊接及相關(guān)工藝執(zhí)行情況；設(shè)備運(yùn)行情況；結(jié)構(gòu)與焊縫尺寸等；（三）焊后檢驗(yàn)是保證合格產(chǎn)品出廠的重要措施

外觀檢查；內(nèi)部探傷：ｘ射線探傷、γ射線探傷、超聲波探傷等；近表面缺陷探傷：磁粉探傷、滲透探傷等；滲漏檢測：水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)等；力學(xué)性能測試；金相組織分析；化學(xué)成分分析。二、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)（一）焊前檢查母材與焊材；設(shè)備與工裝；坡口32三、無損探傷

1.射線探傷

探傷原理

x射線和γ射線都是電磁波，它們的波長很短（x射線為0.001-0.1nm，γ射線為0.0003-0.1nm)，能透過不透明的物體（包括金屬），并能使膠片感光。將感光后的膠片顯影后，能看到材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷相對應(yīng)黑度不同的圖像，從而觀察材料內(nèi)部缺陷的方法稱作射線照相探傷法。射線穿過某一物質(zhì)時(shí)，由于物質(zhì)對射線吸收與散射的作用，其能量便被物質(zhì)所衰減，被衰減能量的大小與射線的波長和被穿透物質(zhì)的化學(xué)成分有關(guān)。由感光底片不同的黑度，來觀察物體內(nèi)部缺陷存在的部位性質(zhì)和程度，以判斷缺陷?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件33

射線照相質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量，焊縫質(zhì)量分為四級：

Ⅰ級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合、未焊透和條狀?yuàn)A渣；

Ⅱ級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合和未焊透；

Ⅲ級焊縫內(nèi)應(yīng)無裂紋、未熔合以及雙面焊和加墊板的單面焊中的未焊透；

Ⅳ級為焊縫缺陷超過Ⅲ級者。

各種射線照相的性能比較

x射線γ射線

1.焊縫厚度小于50mm時(shí)，靈敏1.穿透能力大,能透照300mm鋼板；度比γ射線高；2.設(shè)備輕便,操作簡便；

2.透照時(shí)間短,速度快；3.不需要電源,可野外作業(yè)；

3.設(shè)備復(fù)雜,費(fèi)用大；4.環(huán)形焊縫可采用一次曝光；

4.穿透能力小；5.透視時(shí)間長；

5.適用厚度30-50mm。6.適用厚度50mm以上。《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件34

2.超聲波探傷

超聲波探傷是利用超聲波（頻率超過20000Hz的聲波)能傳入金屬材料的深處，并在不同介質(zhì)的界面上能發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查焊縫缺陷的一種方法。超聲波探傷常使用的頻率為2-5MHZ。探傷時(shí)，探頭發(fā)射的超聲波通過探測表面的耦合劑（常用的有機(jī)油、變壓器油、甘油、化學(xué)漿糊、水及水玻璃等）將超聲波傳入工件，超聲波在工件里傳播，當(dāng)遇到缺陷和工件底面時(shí)，就反射到探頭。由探頭將超聲波變成電訊號，并傳到接收放大電路中，經(jīng)檢波后至示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，在掃描線上出現(xiàn)缺陷反射波（傷波）和底面反射波。通過始波和缺陷之間的距離便可確定缺陷距工件表面的距離。同時(shí)通過缺陷波的高度也可估算出缺陷的大小。

超聲波探傷的應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍很廣，不但應(yīng)用于原材料板、管、型材的探傷，也用于加工產(chǎn)品鍛件、鑄件、焊接件的探傷。在探傷時(shí)，要注意選擇探頭的掃描方法，要使聲波盡量能垂直地射向缺陷面。

2.超聲波探傷35

3.磁粉探傷

磁粉探傷是對鐵磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷進(jìn)行無損探傷的方法。

探傷原理

磁粉探傷是利用被磁化了的焊件在缺陷處產(chǎn)生漏磁來發(fā)現(xiàn)缺陷的。當(dāng)焊件被磁化后，焊件中就有磁力線通過，對于斷面相同，內(nèi)部組織均勻的焊件，磁力線是平行均勻分布的。在內(nèi)部存在缺陷時(shí)，由于這些缺陷中存在的物質(zhì)多是非磁性的，其磁阻很大。所以磁力線在有缺陷處就繞道而行，產(chǎn)生漏磁。這時(shí)撒在焊件表面磁粉微粒將向漏磁處移動，磁粉被吸引在有缺陷的金屬表面。

顯示缺陷的能力與磁化電流、缺陷形狀、缺陷離表面的距離以及缺陷與磁力線的相對位置有關(guān)。只有缺陷的延伸方向垂直時(shí)，顯示缺陷的能力最強(qiáng)。3.磁粉探傷364.滲透法探傷滲透法探傷包括著色探傷和熒光探傷兩種。

（1）著色探傷著色探傷是滲透法表面探傷的一種成本低、使用方便的無損探傷方法。

探傷過程是把焊件表面清理并干燥之后，噴涂一層有強(qiáng)烈色彩的滲透液，待滲入缺陷一定時(shí)間后，把表面多余滲透液清除掉。再噴涂上顯像劑，它把滲入缺陷內(nèi)的滲透液吸附出來，在顯像劑層上顯示出彩色的缺陷圖像。目前可發(fā)現(xiàn)寬0.01mm，深度不小于0.03-0.04mm的表面缺陷。

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件37（2）熒光探傷

熒光探傷是利用紫外線照射某些熒光物資產(chǎn)生熒光的特性來進(jìn)行無損檢測焊件表面缺陷的一種方法。探傷時(shí)，先在焊件表面涂上滲透性很強(qiáng)的熒光滲透液，停留10min后，除凈表面多余的熒光滲透液，待干后，在工件表面撒上一層氧化鎂粉（顯像劑），振動一下使粉層均勻，顯像5min左右，缺陷處的氧化鎂粉被熒光滲透液浸濕，吹掉工件表面多余的氧化鎂粉，在暗室的紫外線燈下觀察，留在缺陷處的熒光物資發(fā)出熒光，顯現(xiàn)缺陷的輪廓?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件38

謝謝大家！《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件39《焊接缺陷與檢驗(yàn)》PPT課件本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)完畢請自覺刪除謝謝本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)完畢請自覺刪除謝謝《焊接缺陷與檢驗(yàn)》PPT課件本課件僅供大家學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)40常見的焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn)一、常見的焊接缺陷

（一）裂紋常見的焊接缺陷及質(zhì)量檢驗(yàn)一、常見的焊接缺陷41

（二）氣孔（三）夾渣（四）未熔合未焊透

42

（五）形狀缺陷咬邊焊瘤燒穿和下塌

（五）形狀缺陷43

錯(cuò)邊和角變形焊縫尺寸不合要求（六）其它缺陷電弧擦傷、嚴(yán)重飛濺、母材表面撕裂、磨鑿痕、打磨過量等?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件44《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件45

(2)區(qū)域偏析(3)層狀偏析

2.偏析的控制措施

(1)細(xì)化焊縫晶粒

(2)適當(dāng)降低焊接速度夾雜的形成及控制

1.夾雜的形成及控制

(1)夾渣；

(2)反應(yīng)形成新相氧化物；氮化物；硫化物；

(3)異種金屬。

(2)區(qū)46

2.夾雜的危害

1)影響接頭力學(xué)性能大于臨界尺寸的夾雜物使接頭力學(xué)性能下降;2)以硅酸鹽形式存在的氧化物數(shù)量的增加,總含氧量增加,使焊縫的強(qiáng)度、塑性、韌性明顯下降；

3)氮化物使焊縫的硬度增高，塑性、韌性急劇下降；

4)FeS是形成熱裂紋及層狀撕裂的重要原因之一。

3.夾雜的防止措施

1)合理選用焊接材料,充分脫氧、脫硫;2)選用合適的焊接參數(shù)，以利熔渣浮出；

3)多層焊時(shí)，注意清除前一層焊渣；

4)焊條適當(dāng)擺動，以利于熔渣的浮出；

5)保護(hù)熔池，防止空氣侵入?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件474.2焊縫中的氣孔氣孔的分類及形成機(jī)理

1.析出型氣孔如N2、H2氣孔；

2.反應(yīng)型氣孔如CO、H2O氣孔。

[FeO]+[C]=CO↑+[Fe]氣孔形成的影響因素

1.氣體的來源

(1)空氣侵入；

(2)焊接材料吸潮；

(3)工件、焊絲表面的物質(zhì)；

(4)藥皮中高價(jià)氧化物或碳?xì)浠衔锏姆纸狻?.2焊縫中的氣孔48

2.母材對氣孔的敏感性

(1)氣泡的生核現(xiàn)成表面

(2)氣泡的長大必須滿足

ph>po

Ph-氣泡內(nèi)部壓力:Ph=PH2+PN2+PCO+PH2O+……

Po-阻礙氣泡長大的外界壓力:PO=Pa+PM+PS+PC

Ph>Pa+Pc=1+

現(xiàn)成表面存在的氣泡呈橢圓形，增大了曲率半徑，降低了外界的附加壓力PC

，氣泡容易長大?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件490

(3)氣泡的上浮

必須滿足VC

(氣泡上浮速度)≥R（熔池結(jié)晶速度）

COSθ=上浮速度

VC=

0503.焊接材料對氣孔的影響

（1）熔渣氧化性的影響

氧化性強(qiáng),易出現(xiàn)CO氣孔；還原性增大，易出現(xiàn)H2氣孔；

（2）焊條藥皮和焊劑的影響

堿性焊條含有CaF2

,焊劑中有一定量的氟石和多量SiO2共存時(shí)，有利于消除氫氣孔；（3）保護(hù)氣體的影響

混合氣體的活性氣體有利于降低氫氣孔；

（4）焊絲成分的影響

希望形成充分脫氧的條件，以抑制反應(yīng)性氣體的生成。

4.焊接工藝對氣孔的影響

(1)焊接工藝工藝正常，則電弧穩(wěn)定，保護(hù)效果好；

(2)電源的種類

直流反接，降低電壓；

(3)熔池存在時(shí)間

時(shí)間增加，則對反應(yīng)性氣體排出有利；對析出性氣體，既要考慮溶入，又要考慮逸出。3.焊接材料對氣孔的影響51氣孔的防止措施

1.消除氣體來源

加強(qiáng)焊接區(qū)保護(hù)；焊材防潮烘干；適當(dāng)?shù)谋砻媲謇怼?/p>

2.正確選用焊接材料

適當(dāng)調(diào)整熔渣的氧化性；焊接有色金屬時(shí)，在Ar中加入CO2或O2要適當(dāng)；

CO2焊時(shí)，必須用合金鋼焊絲充分脫氧；有色金屬焊接時(shí)，要充分脫氧，如焊純鎳時(shí)，用含鋁和鈦的焊絲或焊條；焊純銅時(shí)，用硅青銅或磷青銅焊絲。

3.控制焊接工藝條件

焊接時(shí)規(guī)范要保持穩(wěn)定；盡量采用直流短弧焊，反接；鋁合金TIG焊時(shí)，線能量的選擇要考慮氫的溶入和排除；鋁合金MIG焊時(shí)，常采取增大熔池存在時(shí)間，以利氣泡逸出。氣孔的防止措施524.3焊接裂紋焊接裂紋的種類和特征4.3焊接裂紋53《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件541.焊接熱裂紋

(1)結(jié)晶裂紋

(2)高溫液化裂紋(3)多邊化裂紋1.焊接熱裂紋55

2.焊接冷裂紋

(1)延遲裂紋

(2)淬硬脆化裂紋

(3)低塑性脆化裂紋2.焊接冷裂紋56

3.其他裂紋

(1)再熱裂紋

(2)層狀裂紋

3.其他裂紋57

(3)應(yīng)力腐蝕裂紋《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件58

結(jié)晶裂紋的形成與控制

1.結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理

熔池結(jié)晶三階段：液固階段；固液階段；完全凝固階段。固液階段（脆性溫度區(qū)）有可能產(chǎn)生裂紋。Прохоров認(rèn)為：較小時(shí)，曲線1

e0＜

pmin,es＞0,不會產(chǎn)生裂紋；

較大時(shí)，曲線3

e0＞

pmin，es＜0，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋；按曲線2變化時(shí)，e0＝

pmin，es＝0，處于臨界狀態(tài)。為防止結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)滿足如下條件：

＜CST(臨界應(yīng)變增長率）結(jié)晶裂紋的形成與控制592.結(jié)晶裂紋的影響因素

(1)冶金因素

1)結(jié)晶溫度區(qū)間

(剖面線區(qū)間為脆性溫度區(qū)間）

結(jié)晶溫度區(qū)間越大，脆性溫度區(qū)也大，裂紋傾向也大。

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件60

2)低熔共晶的形態(tài)

當(dāng)液態(tài)第二相β在固態(tài)基體相α的晶粒交界處存在時(shí)，其分布受表面張力σαα（σGB）和界面張力σαβ（σLS）的平衡關(guān)系所支配。

σαα=2σαβCOS；COS＝σαα／2σαβ

若

2σαβ=

σαα

,θ=0o,易形成液態(tài)薄膜；

2σαβ≠

σαα

,θ≠0o,不易形成液態(tài)薄膜；

增大低熔共晶物的表面張力，有利于避免結(jié)晶裂紋。

3)一次結(jié)晶的組織

晶粒粗大，柱狀晶的方向越明顯，越易形成液態(tài)薄膜，導(dǎo)致結(jié)晶裂紋。

4)合金元素的種類促進(jìn)結(jié)晶裂紋的有：硫、磷、碳和鎳等；抑制結(jié)晶裂紋的有：錳、硅、鈦、鋯和稀土等。

(2)應(yīng)力因素.液態(tài)薄膜和應(yīng)力是引起結(jié)晶裂紋的根本條件!

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件613.結(jié)晶裂紋的防止措施

(1)冶金措施

1)嚴(yán)格控制焊材中的硫、磷和碳的含量；

2)改善焊縫的一次結(jié)晶組織,細(xì)化晶粒(加入Mo、V、Ti、Nb、Zr和稀土等元素；焊接奧氏體不銹鋼時(shí)加入Cr、Mo、V等鐵素體形成元素）；

3)限制熔合比(尤其是一些易向焊縫轉(zhuǎn)移某些有害雜質(zhì)的母材)；

4)利用“愈合作用”（如鋁合金焊接）。

(2)應(yīng)力控制

1)選擇合理的接頭形式（使熔深減?。?；

2)確定合理的焊接順序(盡量使焊縫處于較小的剛度下焊接)；

3)確定合理的焊接參數(shù)（適當(dāng)增加焊接電流，使冷速下降；預(yù)熱等）?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件62延遲裂紋的形成與控制

延遲裂紋又稱“氫致裂紋”，常出現(xiàn)在中、高碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接接頭中。

1.延遲裂紋的形成機(jī)理

延遲裂紋主要決定三大因素：

(1)氫的行為及作用擴(kuò)散氫在延遲裂紋的產(chǎn)生過程中起到至關(guān)重要的作用。

1)氫致延遲開裂機(jī)理

2)氫的擴(kuò)散行為對致裂部位的影響

氫在奧氏體中的溶解度大，擴(kuò)散速度小；氫在鐵素體中的溶解度小，擴(kuò)散速度大。延遲裂紋的形成與控制63

(2)材料淬硬傾向的影響

1)淬火形成淬硬的馬氏體組織

2)淬硬形成更多的晶格缺陷

(3)接頭應(yīng)力狀態(tài)的影響

1)應(yīng)力的種類

熱應(yīng)力；組織應(yīng)力；結(jié)構(gòu)應(yīng)力。將上述三種應(yīng)力的綜合作用統(tǒng)稱為拘束應(yīng)力。

2)拘束度與拘束應(yīng)力

拘束度R定義為：

單位長度焊縫在根部間隙產(chǎn)生單位長度的彈性位移所需要的力。

σ=Eε

(2)材料淬硬傾向的影響64

從上式可以看出：改變拘束距離L和板厚h，可以調(diào)節(jié)拘束度R的大小。

L↓，

h↑時(shí)，則R↑。R增大到一定程度就產(chǎn)生裂紋。此值稱為臨界拘束度Rcr。

Rcr越大，接頭的抗裂性越強(qiáng)。Rcr可作為冷裂紋敏感性的判據(jù)，即產(chǎn)生了裂紋的條件是：

R>RcrR反映了不同焊接條件下焊接接頭所承受的拘束應(yīng)力σ。開始出現(xiàn)裂紋時(shí)的應(yīng)力稱為臨界拘束應(yīng)力σcr。σcr可作為冷裂紋敏感性的判據(jù)，即產(chǎn)生了裂紋的條件是：

σ>σcr

2.延遲裂紋的防止措施

《焊接缺陷與檢驗(yàn)》課件65

(1)冶金措施

1)改進(jìn)母材的化學(xué)成分，采用低碳多種微量元素的強(qiáng)化方式;精煉降低雜質(zhì)；

2)嚴(yán)格控制氫的來源，工件表面清理；焊條、焊劑烘干；

3)適當(dāng)提高焊縫韌性，在焊縫金屬中適當(dāng)加入鈦、鈮、鉬、釩、硼、碲及稀土等微量元素,提高焊縫的韌性；用奧氏體不銹鋼焊條焊接易淬硬鋼；

4)選用低氫的焊接材料；

(2)工藝措施

1)適當(dāng)預(yù)熱；

2)嚴(yán)格控制焊接熱輸入，除預(yù)熱外可適當(dāng)增大熱輸入；

3)焊后低溫?zé)崽幚?，使氫逸出，降低殘余?yīng)力，改善組織；

4)采用多層焊，使前層的氫逸出，并使前層熱影響區(qū)淬硬層軟化；

5)合理安排焊縫及焊接次序。

(1)冶金措施66其他裂紋的形成與控制

1.再熱裂紋

(1)再熱裂紋的形成機(jī)理

再熱裂紋的產(chǎn)生是由晶界優(yōu)先滑動導(dǎo)致微裂(形核)而發(fā)生和擴(kuò)展的。在焊后熱處理時(shí)，殘余應(yīng)力松弛過程中，粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的晶界滑動變形量超過了該部位的塑性變形能力，就會產(chǎn)生再熱裂紋。即

e＞ecr

晶內(nèi)沉淀強(qiáng)化理論再熱使晶內(nèi)析出碳、氮化物，使晶內(nèi)強(qiáng)化。晶界雜質(zhì)析集弱化理論再熱使P、S、Sb、Sn、As等雜質(zhì)向晶界析集。

蠕變斷裂理論（楔形開裂模型）點(diǎn)陣空位在應(yīng)力和溫度作用下，能發(fā)生運(yùn)動，聚集到一定數(shù)量，在應(yīng)力作用下，晶界的接合面會遭到破壞，直至擴(kuò)大而形成裂紋。

(2)再熱裂紋的防止措施

優(yōu)先選用含沉淀強(qiáng)化元素少的鋼種；嚴(yán)格限制母材和焊縫中的雜質(zhì)含量；避免過大的熱輸入使晶粒粗化；預(yù)熱和后熱；增大焊縫的塑性和韌性；盡量降低殘余應(yīng)力。

其他裂紋的形成與控制672.層狀撕裂

(1)層狀撕裂的形成機(jī)理

平行于軋制方向夾雜物的存在；母材的性能（塑性、韌性）；

Z向拘束應(yīng)力。

(2)層狀撕裂的防止措施選用抗層狀撕裂的鋼材；減小Z向應(yīng)力和應(yīng)力集中（右上圖）。2.層狀撕裂68

3.應(yīng)力腐蝕裂紋

(1)應(yīng)力腐蝕裂紋的形成機(jī)理

活化通路應(yīng)力腐蝕理論

腐蝕電池是一個(gè)大陰極和小陽極時(shí)，陽極的溶解表現(xiàn)為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中，陽極始終保持處于裂紋的最前沿，裂尖處于活化狀態(tài)而不鈍化，其他部位（裂紋端口兩側(cè)）發(fā)生鈍化，使裂紋一直向前發(fā)展至斷裂。應(yīng)變產(chǎn)生活性通道應(yīng)力腐蝕理論鈍化膜在應(yīng)力作用下發(fā)生破裂，裂隙處暴露出的金屬成為活化陽極，發(fā)生溶解。在腐蝕過程中，鈍化膜破裂的同時(shí)又發(fā)生破裂鈍化膜的修復(fù)，在連續(xù)發(fā)生應(yīng)變的條件下修復(fù)的鈍化膜又遭破壞，以致繼續(xù)腐蝕。氫脆型應(yīng)力腐蝕理論

腐蝕電池是一個(gè)由小陰極和大陽極組成，大陽極發(fā)生溶解，表現(xiàn)為均勻性腐蝕。小陰極區(qū)如果發(fā)生析氫，將發(fā)生陰極區(qū)金屬的集中性滲氫，在持續(xù)載荷作用下導(dǎo)致脆斷，應(yīng)力腐蝕就會順利發(fā)展。隨著裂紋的出現(xiàn)，裂紋尖端應(yīng)力、應(yīng)變集中促進(jìn)金屬中氫向裂紋尖端聚集，最終導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕斷裂。

3.應(yīng)力腐蝕裂紋69(2)應(yīng)力腐蝕裂紋的防止措施應(yīng)力腐蝕的形成必須同時(shí)具有三個(gè)因素的綜合作用,即材質(zhì)、介質(zhì)和拉應(yīng)力。因此，應(yīng)從三方面的影響因素著手，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝施工到生產(chǎn)管理各個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)措施。

材質(zhì)：采用雙相不銹鋼材料；選擇與母材的化學(xué)成分和組織基本一致的焊材（等成分原則）；

介質(zhì)：必須具體考慮介質(zhì)對母材腐蝕的可能性，為了減輕或消除特定環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕，可在介質(zhì)中加緩蝕劑。也可采用表面處理技術(shù)，在構(gòu)件表面制備犧牲陽極涂層或物理隔離涂層。

應(yīng)力：焊接過程中選擇合理的接頭形式，減小殘余應(yīng)力；正確的焊接順序；合適的熱輸入；焊后可以進(jìn)行進(jìn)行消除應(yīng)力處理?！逗附尤毕菖c檢驗(yàn)》課件70二、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)（一）焊前檢查母材與焊材；設(shè)備與工裝；坡口制備；焊工水平；技術(shù)文件等；（二）施焊過程中的檢查焊接及相關(guān)工藝執(zhí)行情況；設(shè)備運(yùn)行情況；結(jié)構(gòu)與焊縫尺寸等；（三）焊后檢驗(yàn)是保證合格產(chǎn)品出廠的重要措施

外觀檢查；內(nèi)部探傷：ｘ射線探傷、γ射線探傷、超聲波探傷等；近表面缺陷探傷：磁粉探傷、滲透探傷等；滲漏檢測：水壓試驗(yàn)、氣壓試驗(yàn)等；力學(xué)性能測試；金相組織分析；化學(xué)成分分析。二、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)（一）焊前檢查母材與焊材；設(shè)備與工裝；坡口71三、無損探傷

1.射線探傷

探傷原理

x射線和γ射線都是電磁波，它們的波長很短（x射線為0.001-0.1nm，γ射線為0.0003-0.1nm)，能透過不透明的物體（包括金屬），并能使膠片感光。將感光后的膠片顯影后，能看到材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷相對應(yīng)黑度不同的圖像，從而觀察材料內(nèi)部缺陷的方法稱作射線照相探傷法