焊缝缺陷图谱

1、焊缝缺陷图谱焊接基本知识1 焊接的冶金特点什么叫焊接：两个分离的物体（同种或异种材料）通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性联接的工艺过程叫 焊接。熔化焊是金属材料焊接的主要方法：熔化焊接时，彼焊金属在热源作用下被加热，发生局部熔化，同时熔化了的金属、熔渣、气相之间进 行着一系列影响焊缝金属的成分、组织和性能的化学冶金反应，随着热源的离开，熔化金属开始结晶，由 液态转为固态，形成焊缝。熔化焊的冶金特点：、温度高以手工电孤焊为例，电弧温度高达6000C-8000C,熔滴温度约18002400C,在如此髙温下，外 界气体会大量分解，溶入液态金属中，随后又在冷却过程中析岀，所以焊缝易形成气孔缺陷。

2、、温度梯度大焊接是局部加热，熔池温度在1700C以上，而其周圉是冷态金属，形成很陡的温度梯度，从而会导致 较大的内应力，引起变形或产生裂纹缺陷。（3）、熔池小，冷却速度快熔池的体积，手工焊约2cm310cm3,自动焊约9 cm30 cmh金属从熔池到凝固只有几秒钟，在这 样短的时间里，冶金反应是不平衡的，因此焊缝金属成分不均匀，偏析较大。2、焊缝的结晶特点焊接熔池从高温冷却到常温，其间经历过两次组织变化过程：第一次是液态金属转变为固体金属的结 晶过程，称为一次结晶；第二次是温度降低到相变温度时，发生组织转变，称为第二次结晶。一次结晶从熔合线上开始，晶体的生长方向指向溶池中心，形成柱状晶体，当柱

3、状晶生长至相互接触 时，结晶过程即告结朿。焊缝表而形态以及热裂纹、气孔等缺陷的成因、形态、位宜均与一次结晶有关。对低碳钢及低合金钢，一次结晶的组织为奥氏体，继续冷却到低于相变温度时，奥氏体分解为铁素体 和珠光体，冷却速度影响着铁素体和珠光体的比率和大小，进而影响焊缝的强度、硬度和塑性韧性，当冷 却速度很大时，有可能产生淬硬组织马氏体，冷裂纹的形成与淬硬组织有关。3、焊缝的组成及热影响区组织焊接接头由焊缝和热影响区两部分组成。二次结晶不仅仅发生在焊缝，也发生在靠近焊缝的基本金属区域，该区域在焊接过程中受到不同程度 的加热，在不同温度下停留一段时间后又以不同速度冷却下来，最终获得各不相同的组织和机

4、械性能，称 为热影响区。根据组织特征可将热影响区划分为熔合区、过热区、相变重结晶区和不完全重结晶区四个小 区，英中熔合区和过热区组织晶粒粗大，塑性很低，是产生裂纹、局部脆性破坏的发源地，是焊接接头的 薄弱环节。1焊缝缺陷的分类1. 外部缺陷在焊缝的表而，用肉眼或低倍放大镜就可看到，如咬边，焊瘤，弧坑，表而气孔和裂纹等。2. 内部缺陷位于焊缝内部，必须通过各种无损检测方法或破坏性试验才能发现。内部缺陷有未焊透，未熔合，夹 渣，气孔，裂纹等，这些缺陷是我们无损检测人员检査的主要对象。焊缝缺陷的危害性：1、由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截而积，削弱了静力拉伸强度。2、由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发

5、生应力集中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。3、缺陷可能穿透焊缝，发生泄漏，影响致密性。焊缝纵向裂纹示意图一. 焊缝纵向裂纹X光底片焊缝纵向裂纹5焊缝纵向裂纹7焊缝纵向裂纹1焊缝纵向裂纹2焊缝纵向裂纹3焊缝纵向裂纹4焊缝纵向裂纹7焊缝纵向裂纹8焊缝纵向裂纹9焊缝纵向裂纹10焊缝纵向裂纹11焊缝纵向裂纹12焊缝纵向裂纹13焊缝纵向裂纹14焊缝纵向裂纹15焊缝纵向裂纹16焊缝纵向裂纹17焊缝纵向裂纹19热影响区纵裂1焊缝纵向裂纹19焊缝纵向裂纹20纵向裂纹的表面特征是沿焊缝长度方向出现的黑线，它既可以是连续线条，也可以是间断线条。纵向 裂纹影像产生的原因是沿焊缝长度破裂而导致的不连续黑线。4二. 热

6、影响区纵向裂纹X光底片热影响区纵裂2热影响区撕裂呈线性黑色锯齿状，平行于熔合线，穿晶扩展，表而无明显氧化色彩，属脆性断口的延 迟裂纹。1 / 1焊缝横向裂纹示意图三、焊缝横向裂纹X光底片焊缝横向裂纹1焊缝横向裂纹25焊缝横向裂纹3焊缝横向裂纹4焊缝横向裂纹的表征是横在焊接影像上的一根细小黑线（直线或曲线），它产生的原因是由焊缝上的 金属破裂引起的。当焊接应力为拉应力并与氢的析集和淬火脆化同时发生时，极易产生冷裂纹。四、母材裂纹X光底片母材裂纹1母材裂纹2裂纹：材料局部断裂形成的缺陷。裂纹的分类方法：按延伸方向可分为纵向裂纹、横向裂纹、辐射状裂纹；按发生部位可分为焊缝裂纹、热影响区裂纹、熔合区裂

7、纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹、母材裂纹；按发生条件和时机可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。1、热裂纹产生的机理：发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区间大致在固相线附近的高温区，最常见的热裂纹区是结晶裂 纹，苴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”，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 体之间，为横向裂纹。孤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焊缝中。62、冷裂纹产生的机理：

8、、焊接拉应力的作用：金属在焊后冷却至马氏体转变温度（大致在300-200*0）以下时被冷却过程中的过度热应力拉开， 常发生在热影响区熔合线附近的过热区中。 、氢的聚集作用：在焊接髙温作用下，氢以原子状态进入熔池中，随着熔池温度的不断降低，氢在金属中的溶解度急剧 下降：在金属发生相变时其溶解度将发生突变。焊接时冷却速度很快，氢来不及逸出而残留在焊缝中，过 饱和的氢就向热影响区扩散，聚集在熔合线附近，氢原子结合成氢分子，以气体状态进入到金属的细微孔 隙中，并造成很大的压力，使局部产生很大的应力而形成冷裂纹。氢的扩散在不同材料中速度不同，因此这类冷裂纹产生的时间也不同，有时在焊接后立即出现，有时 在

9、焊后几天，几周甚至更长的时间才岀现，这就是冷裂纹的延迟性，具有更大的危险性。3、再热裂纹产生的机理：是指某些含铝、锐、珞、規、钛等沉淀强化元素的低合金高强钢和耐热钢，焊接冷却后又重新加热 （通常是消除应力热处理）的过程中，在焊接热彫响区的粗晶区产生的裂纹。产生裂纹的原因是再加热时 焊接残余应力松弛，导致较大的附加变形，与此同时热影响区的粗晶部位会析出合金碳化物组成的沉淀硬 化相，如果粗晶部位的蠕变塑性不足以适应应力松弛所产生的附加变形，则沿晶界发生裂纹。再热裂纹的 敏感温度区间为550C-650Co产生裂纹的三大因素：拘束应力、淬硬组织和扩散氢。延迟裂纹发生的部位：热影响区，少数在焊缝上，纵向

10、和横向都有发生。常出现在低合金高强钢和中、高碳钢的焊接接头。 焊趾裂纹、热影响区裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹等都是延迟裂纹常见的形态。裂纹微观形态：穿晶开裂，也有沿晶开裂。裂纹是危害性最大的一种焊接缺陷：裂纹是一种而积型缺陷具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小）的缺 陷称为而积性缺陷,它的出现将显著减少承载而积，更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力髙度集中， 很容易扩展导致破坏。防止裂纹的措施：1）焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解能在足够髙温度区间内进行，避免淬硬组织的产 生，同时也有减少焊接应力的作用。2）焊接后即时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产生

11、的应力，并使氢及时扩散到外界去。3）选用低氢型焊条和碱性焊剂等；焊材按规是烘干，并严格淸理坡口。4）加强焊接时的保护和被焊处表面的淸理，避免氢的侵入。5）选用合理的焊接规范（例如：焊接速度过大或过小均易产生淬硬组织），采用合理的对口组装焊 接顺序，以改善焊件的应力状态。7未熔合示意图焊缝未熔合X光底片未熔合1未熔介2未熔合3未熔合4未熔合5未熔合68未熔合7未熔合8未熔合9坡口咬边（未熔）示意图坡口咬边（未熔）X光底片坡口咬边（未熔）1未焊透1未焊透2坡口咬边（未熔）29坡口咬边（未熔）影像的表而特征是较黑的细长起伏宽度不一的黑线线内常含有熔渣,可以是一根黑 线，也可以是多根黑线，它产生的原因

12、是长条形空腔岀现在焊缝坡口的两侧。未熔合影像的表而特征为一根或多根长条形的平行黑线，未熔合线较直，有时较黑的密集斑点会沿未 熔合线散布。它产生的原因是由焊接金属与母材金属之间长条形的间隙而引起的。未熔合：熔焊时，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部分，对口点焊时，母材与母材之 间未完全熔化结合的部分。未熔合的种类：按其所在部位，未熔合可分为坡口未熔合、根部未熔合、层间未熔合三种。未熔合产生的原因：焊接电流过小：焊接速度过快；焊接角度不对；产生了弧偏吹现象：焊接处于下坡焊位置，母材未熔 化时已被铁水覆盖：母材表而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

13、合也是一种面积型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截而积的减小非常明显，应力集中也比 较严重，其危害性仅次于裂纹。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口淸理干净，正确操作防止焊偏等。10未焊透示意图未焊透X光底片未焊透3未焊透4未焊透影像表而特征为焊缝中心部分呈规则性的边缘整齐的宜线，成连续的或间断的黑色条纹，产生 的原因是焊缝坡口钝边的根部未完全溶化。11未焊透：母材根部钝边金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头的根部或根部未完全熔透的现象叫未焊透。未焊透类型：可分为双而焊未焊透和单而焊未焊透两种O未焊透型状：可分为双边未焊透与单边未焊透两种。未焊透产生的原因：焊接电流过小或运条速度过快，焊接速

14、度过快；坡口角度太小：根部钝边太厚；组对间隙太小；焊条 角度不当；电孤太长及电弧偏吹等。未焊透的危害：未焊透也是一种比较危险的缺陷，其危害性取决于缺陷的形状、深度和长度。未焊透缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后 往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷，在受压焊缝中，这类缺陷一般是不允许存在的。防止措施：合理选用坡口型式，装配间隙和采用正确的焊接工艺等。12内凹示意图焊缝内凹X光底片13夹鹄示意图焊缝夹餌X光底片夹鸽1夹鸽2夹钩3夹鹄4夹鸽5夹鸽614夹钩7夹鸽8夹钩影像的表而特征为焊缝中出现一些不规则的白色斑点，它们是由焊接过程中残留的小块鸽渣引起夹渣

15、示意图焊缝夹渣X光底片夹渣1夹渣2夹渣3夹渣415夹渣5夹渣6夹渣7夹渣在焊缝中呈现的形态是点状或条状的宽度不一、黑度不一的影像，它们产生的原因是焊接过程中 焊药熔渣或其它低密度杂质淸理不干浄而留存在焊缝中。夹渣：焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷。夹渣：是指焊后残留在焊缝中的熔渣。夹杂物：是指由于焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质（如氧化物，硫化物 等）。夹渣的形状：条状和点状，外形不规则。夹渣的分类：按形态.夹渣可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣：按残留固体物质种类，夹渣可分为非金属夹渣和金属夹渣。非金属夹渣的主要成分是硅酸盐，也有一些是氧化物和硫化物，它们主要来自

16、焊条药皮和焊剂熔渣。 金属夹渣最常见的是鸽夹渣（偶见钢质夹珠），它是由钩极氮弧焊中的钩极烧损，熔入焊缝中形成。产生非金属夹渣的主要原因：焊接电流过小，焊接速度太快；熔池金属凝固过快熔渣来不及浮起；运条不正确：铁水与熔渣分离不 好；边缘和层间淸渣不彻底：基本金属和焊接材料化学成分不当，含硫，磷星较多等。产生金属夹渣的主要原因：焊接电流过大或鸽极直径太小，氮气保护不良引起鸽极饶损，鸨极触及熔池或焊幺幺而剥落。夹渣的危害：夹渣是一种体积性缺陷，容易被射线照相检岀。夹渣会减少焊缝受力载而。夹渣的棱角容易引起应力 集中，成为交变载荷下的疲劳源。防止措施：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必

17、须把坡口淸理干净，多层焊时必须层层淸除 干净焊渣，并合理选择运条角度和焊接速度等。16密集气孔5密集气孔617密集气孔示意图一. 焊缝密集气孔X光底片密集气孔1密集气孔2密集气孔3密集气孔4密集气孔7密集气孔9密集气孔8密集气孔11密集气孔10密集气孔12密集气孔13密集气孔14密集气孔15密集气孔16密集气孔17密集气孔18密集气孔19密集气孔20密集气孔21密集气孔22密集气孔24密集气孔23密集气孔25密集气孔2619密集气孔27密集气孔28密集气孔30密集气孔30密集气孔31密集气孔32二、焊缝链状气孔X光底片链状气孔1链状气孔2链状气孔3链状气孔420链状气孔5链状气孔6密集气孔或链

18、状气孔的表征为出现在簇中的圆形或长条形的黑色斑点，它产生的原因是焊缝中滞留气 体的聚集。分散气孔示意图三、焊缝分散气孔X光底片分散气孔1分散气孔221分散气孔3分散气孔4分散气孔5分散气孔6分散气孔7分散气孔表征为黑色圆形轮酬的非常淸晰的阴影，它产生的原因是气体滞留在焊缝里，使焊缝产生空 洞。三、焊缝虫状气孔X光底片虫状大气孔1虫状大气孔2虫状大气孔3虫状大气孔4虫状大气孔522虫状大气孔6虫状大气孔7气孔：溶入焊缝金属的气体引起的空洞。气孔分类：针形气孔。按形状，气孔可分为球形气孔、条形气孔、按分布状态，气孔可分为单个气孔、密集气孔、链状气孔、虫状气孔等。气孔生成机理：生成气孔的气体主要来自电孤周围的空气.母材和焊材表而的杂质，如油污、锈、水分以及焊条药皮 和焊剂的分解燃烧。熔化了的金属在髙温下可以吸收大量气体，冷却时，气体在金属中的熔解度下降，气 体便析出并聚集生成气泡上浮，如果受到焊缝金属结晶的阻碍无法逸出，就会留在金属内生成气孔。气孔发生的部位：在焊缝中随机分布，任何部位都有可能出现。气孔产生的原因：焊材未按规是温度烘干，焊条药皮变质脱落，焊養锈蚀，焊丝淸理不干净，手工焊时电流过大，电弧 过长：埋弧焊时电压过高或网路电压波动太大：气体保护焊时保护气体纯度低等.均易产生气孔