结构件常见的焊接缺陷分析与预防

1、No.1 结构件常见焊接缺陷分析与预防结构件常见焊接缺陷分析与预防 No.2 目录目录 针对缺陷采取的措施针对缺陷采取的措施 市场断裂位置及市场断裂位置及UT探伤缺陷探伤缺陷 焊接缺陷检测手段焊接缺陷检测手段 各种焊接缺陷各种焊接缺陷 焊接缺陷概述焊接缺陷概述 No.3 优质的焊接接头应具备两个条件：一是使用性能不低于母材； 二是没有技术条件中规定不允许存在的缺陷。 焊接过程中，在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接 不良的现象，叫做焊接缺陷。 焊接缺陷的种类很多，有些是因施焊中操作不当或焊接参数不 正确所造成，如咬边、焊穿、焊缝尺寸不足、末焊透等，有些 是由于化学冶金、凝固或固态相变过程

2、的产物而造成的，如气 孔、夹杂和裂纹等。这些缺陷与母材、焊接材料的化学成分有 密切关系，因此称之为焊接冶金缺陷。 概述概述 No.4 质量等级标准质量等级标准 No.5 焊接缺陷共分为四类： 1、焊接尺寸不符合要求：如焊缝超高、超宽、过窄、高 低差过大、焊缝过渡到母材不圆滑等； 2、焊缝表面缺陷：咬边、焊瘤、内凹、满溢、未焊透等； 3、焊缝金属不连续：气孔、夹渣、裂纹、未溶合等； 4、焊接接头性能不符合要求：过热、过烧、韧性低等； 焊接缺陷的分类焊接缺陷的分类 No.6 1、焊缝的形状和尺寸、焊缝的形状和尺寸 定义及特征 焊缝外表沿长度方向高低不平,焊波宽窄不齐, 焊缝截面不丰满或增强高过高，

3、 焊缝外形尺寸过大，成形粗劣, 错边量、焊后变形较大，变形量等不符合标准 规定的尺寸等。 危害 焊缝的增强高过高会引起应力集中，易产生裂纹。 尺寸过小的焊缝，有效工作截面减少，焊接接头强度降低。 错边和变形过大，有可能使传力扭曲及产生应力集中，造成强度下降。 缺陷原因 焊件坡口角度不当, 钝边及装配间隙不均，焊件边缘切割不齐。 焊接电流过大或过小。 运条速度和角度不当、不正确的摇动和移动不均匀。 防止形状缺陷的措施 改善形状和尺寸不足，尤其是角焊缝更要经常注意焊枪与母材的角度,以保证 焊缝成形均匀一致。 选择合理的坡口角度（45为宜）和均匀的组对间隙（2mm为宜）。 提高焊工的操作技术水平，根

4、据组对间隙变化，随时调整焊速及焊枪角度。 保持正确的运条角度匀速运条。 No.7 1、1 焊缝成型差焊缝成型差 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。 原因分析 焊缝成型差的原因有： 1、焊件坡口角度不当或组对间隙不均匀； 2、焊口清理不干净； 3、焊接电流过大或过小； 4、焊接中运枪速度过快或过慢；焊枪摆 动幅度过大或过小；焊枪施焊角度选择 不当等。 No.8 焊缝成型差焊缝成型差预防措施预防措施 预防措施： 焊件的坡口角度和组对间隙必须符合工艺要求或所执 行标准的要求。 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

5、。 加强焊接练习，提高焊接操作水平，熟悉焊接施工环 境。 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、施焊速度和焊枪的角度。 No.9 1.2 焊缝尺寸不合格焊缝尺寸不合格 现象 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。 焊缝边缘不匀直，焊缝宽窄差大于3。 原因分析 1、焊接电流选择不当； 2、运枪速度不均匀，过快或过慢；焊枪摆动幅度不均匀； 焊枪施焊角度选择不当等。 No.10 焊缝尺寸不合格焊缝尺寸不合格预防措施预防措施 预防措施： 根据不同焊接位置、焊接方法，选择合理的焊接电

6、流参数； 增强焊工责任心，焊接速度适合所选的焊接电流，运枪速度均匀 ，避免忽快忽慢 焊枪摆动幅度不一致，摆动速度合理、均匀； 注意保持正确的焊枪角度。 11 焊缝余高的影响焊缝余高的影响 结构承受动载荷或疲劳载荷下，余高非但起不到加强作用，反而因焊趾处应力集中，促使结 构脆断。 因此，在结构动载荷或疲劳载荷时，对接焊缝应将余高部位磨平，角焊缝应磨成凹形。对于 对接接头余高一般取03mm. 余高太大，虽然焊缝截面增厚，但却使应力集中增加，因此在生产中应当严格控制余高值， 不得以增加余高的方法，来增加焊缝的承载能力。国家标准规定余高应在03mm之间，不得 超出。 由余高带来的应力集中，对动载或交变

7、载荷结构的疲劳强度是十分不利的，所以要求余高越 小越好。国家标准规定：在承载动载荷情况下，焊接接头的焊缝余高值应趋于零。对重要动 载荷结构，采用削平余高 或增大过渡圆弧措施来降低应力集中，以提高接头的疲劳强度。 12 应力线示意图应力线示意图 F1 F2 应力线在横截面突应力线在横截面突 变位置弯曲密集，变位置弯曲密集， 产生应力集中产生应力集中 应力集中，是指接头局部区域的最大应力应力集中，是指接头局部区域的最大应力 值较平均应力值高的现象。值较平均应力值高的现象。 在焊接接头中产生应力集中的原因是：在焊接接头中产生应力集中的原因是： 1）焊缝中有缺陷。）焊缝中有缺陷。 2）焊缝外形不合理。

8、）焊缝外形不合理。 3）焊接接头设计不合理。）焊接接头设计不合理。 No.13 1.3 焊接变形焊接变形 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。 原因分析 组对顺序不合理、强力对口、焊接组有收缩自由度 小、焊接顺序不合理等。 防止措施 1、采用合理的焊接顺序和方向 2、适当利用反变形 3、减小线能量的输入 No.14 采用合理的焊接顺序和方向 （1）对称焊缝尽量采用对称焊接； （2）先焊收缩量较大的焊缝，如结构上有对接焊缝，也有角焊缝，应先焊收缩量较大的对接 焊缝； （3）先焊横向短焊缝； （4）不对称的焊缝先焊接短而小、焊缝少的一侧； （5）对于长焊

9、缝采取分段退焊法、中间分段退焊法、跳焊法以及交替焊法； （6）工作时应力较大的焊缝先焊，使内应力分布合理； （7）交叉对接焊缝焊接时，必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序。T形焊缝和 十字焊缝焊接时，应该将交叉处先焊的焊缝铲干净，才能使T形焊缝和十字捍缝的横向收缩比 较自由，有助于避免在焊缝的交点处产生裂纹。 采用合理的焊接顺序和方向采用合理的焊接顺序和方向 No.15 交叉焊缝的焊接顺序交叉焊缝的焊接顺序 No.16 2、咬边、咬边 定义及特征 在母材与焊缝熔合线附近因为熔化过强会造成熔敷金属与母材金属的 过渡区形成凹陷（沿焊趾的母材部位产生的沟槽和凹陷），沿焊缝边 缘低于母材表面的

10、凹槽状缺陷。可分为外咬边和内咬边。咬边不仅减 少了焊接接头的有效工作截面，而且在咬边处造成严重的应力集中。 咬边缺陷多见于横、立、仰焊。 No.17 咬边的危害咬边的危害 咬边会减少基本金属的截面积，使焊缝的承载能力降低，咬边严重时会产生应力 集中，在咬边处产生裂纹。有关标准中规定，咬边深度不得超过0.5mm，咬边连 续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10%。 外部咬边内部咬边 No.18 咬边产生的原因及防止措施咬边产生的原因及防止措施 防止措施 严格按焊接工艺规程要求，选择合适的焊接电流和焊接速度； 电弧不应过长，选用正确的焊枪角度和运枪方法； 角焊缝更应随时

11、注意控制焊条角度和电弧长度。 加强焊工基本技能培训；加强焊接标准和评定缺陷标准的学习，正确判 断咬边的深度和长度，加强焊工的自检工作，正确处理咬边缺陷。 产生的一般原因 焊接电流过大、电压过高、电弧过长且偏吹。 运条角度不当、手法不稳及焊速不合适。 No.19 3、弧坑、弧坑 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。 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。 防治措施： 延长收弧时间； 采取正确的收弧方法。 No.20 4、焊瘤、焊瘤 定义及特征： 焊瘤是焊接时有过多熔化金属流到焊缝附近没有熔化的母材上的现 象

12、；焊瘤在横、立、仰焊中最为常见，常伴有未熔合和夹渣产生。 焊瘤产生的一般原因及危害： 操作不熟练和运条方法不当。 电流过大、电弧拉得过长、焊速太慢、熔池温度过高。 它使焊缝的实际尺寸发生偏差，尺寸变化较大处易引起应力集中。 防止措施： 选择合适的焊接电流，适当加快焊速使熔池温度不至过高。 掌握熟练的操作技术，严格控制熔池温度,尽量采用短弧焊接（弧长焊 条直径）。 保持正确的运条角度（与焊件夹角45度为宜）。 根据不同的焊接位置要，严格地控制熔池的大小。 No.21 定义及特征 母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿，常见于薄板焊接。 5、烧穿、烧穿 产生的一般原因 电流过大而焊速太慢。

13、焊件装配间隙太大。 坡口钝边小 防止措施 正确选择焊接电流和焊接速度。 严格控制焊件的装配间隙并保持均匀一致。 电弧在焊缝接头处不能长时间停留，要匀速运条。 选择符合规定的坡口钝边。 No.22 6、焊接裂纹、焊接裂纹 定义 焊接裂纹：在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接过程中或焊接 后，焊接接头中局部区域（焊缝或焊接热影响区）的金属原子结合力遭 到破坏而出现的新界面所产生的缝隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺 口和长宽比大的特征。 危害 焊接裂纹是最危险的缺陷，除降低焊接接头的力学性能指标外，裂纹末 端的缺口易引起应力集中，促使裂纹延伸和扩展，成为结构断裂失效的 起源焊接技术条件中是不允

14、许焊接裂纹存在的。 焊接裂纹的一般原因 与母材的化学成分、结晶组织、冶炼方法等有关。如钢的含碳量越 高或合金量越高，钢材的硬度就越高，通常越容易在焊接时产生裂 纹。 焊接时冷却速度高容易产生裂纹。所以焊接时应避开风口和避免被 雨水淋湿。在焊接中，高碳钢或合金钢时，要根据母材的成分或特 性，有的要采取加热保温措施后方可施焊。 No.23 被焊结构刚性大、构件的焊接顺序不当也容易产生裂纹。当顺序安排不当时会形成焊 接收缩受阻，妨碍焊缝的自由收缩，以致产生较大的收缩应力而产生焊缝裂纹。 焊接时周围的环境温度低，或在风口散热条件过好造成散热过快也会引起裂纹。 No.24 焊接裂纹的分类和特征焊接裂纹的

15、分类和特征 一、冷裂纹：焊接接头在焊接过程中温度从200或150直到室温产生的裂纹叫冷裂纹； 影响因素： 1、焊接接头存在淬硬组织； 2、焊缝金属中有较高的氢含量； 3、较大的焊接残余应力； 冷裂纹一般在焊接低合金高强度、中碳钢、合金钢等易淬火钢时容易发生，而低碳钢、奥氏体型不锈钢时 遇到较少。 二、延迟裂纹：是冷裂纹的一种常见形式，他不在焊后立即产生，而是在焊后延迟到几个小时、几天或更 长的时间才出现，这种裂纹主要是焊缝中含有大量的氢引起的，也叫氢致裂纹。 三、热裂纹：在焊接过程中，焊缝和热影响区的金属冷到固相线附近所产生的裂纹； 原因：熔池冷却速度很快，焊缝在冷却结晶过程中受到拉伸应力的作

16、用，当应力达到一定值时，液态间层 处被拉开又没有液态金属来及时充满期间而形成的裂纹。 四、再热裂纹：再热裂纹是焊接结构在焊后消除应力热处理或长期处于高温运行中发生在靠近溶合线的粗 晶区的裂纹。 五、层状撕裂：焊接时，在焊接构件中延钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。通常发生在靠近溶合线的 热影响区。 No.25 7、气孔、气孔 定义 焊接时，熔池中的气体在金属凝固时未能逸出而形成的空穴。 气孔分类 焊缝气孔有三种：氢气孔、一氧化碳气孔、氮气孔。 氢气孔： 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊缝熔 池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却，氢的溶解度急速下降，析 出氢气，产生氢气孔。 一氧化

17、碳气孔：当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，在熔池温 度下降时，将发生如下反应： FeO+C = Fe+CO 此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸出，便产生CO气孔。 熔池氧化愈严重，含碳量愈高，越易产生CO气孔。 氮气孔：熔池保护不好时，空气中的 氮溶入熔池而产生。 危害 气孔的存在减小了焊缝的有效截面，降低接头的致密性，从而导致接头 承载能力和疲劳强度的降低。 No.26 气孔产生的一般原因和预防措施 焊接过程中由于防风措施不严格，熔池混入气体； 熔池温度低，凝固时间短； 焊件清理不干净，杂质在焊接高温时产生气体进入熔池； 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。

18、 No.27 预防措施 （1）使用碱性焊条，焊剂，没有按规定温度和时间烘干，使用直流 反接法和短弧焊； （2）清理焊丝及工件坡口及附近的油、锈、水份和杂物。 （3）防风措施严格，无穿堂风等。 （4）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、收弧等操作要领。 No.28 8、夹渣、夹渣 定义及特征 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。 夹渣

19、与夹杂的一般原因 坡口角度或焊接电流太小。 焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣，边缘清理不净，有残留 氧化物铁 皮和碳化物等。 酸性焊条时,由于电流小或运条不当形成糊渣。 碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。 危害危害 减小焊缝有效截面，降低接头减小焊缝有效截面，降低接头 强度、冲击韧性等。强度、冲击韧性等。 No.29 预防措施 清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干 燥，控制铁水与熔渣分离。 按焊接工艺数据要求，选用合适的焊接电流和焊接速度， 运条摆动要适当。 多层焊时,加强焊接过程的层道清理，仔细观察坡口两侧熔 化情况,每一层都要认真清理焊渣。 使用合适规格的焊条、选

20、用适宜的坡口形式及尺寸。 提高焊工的操作技术水平。 No.30 9、未焊透、未焊透 定义及特征 焊接时焊接接头底层未完全熔透的现象。未焊透缺陷有时为表面缺陷 （单面焊缝），有时为内部缺陷(双面焊缝)。未焊透主要影响和削弱截 面积引起应力集中，消弱焊接连接的强度可达60%-80%。没有熔透的缺 陷在施工中经常有发生，重要结构均不允许存在未焊透。 No.31 未焊透产生的一般原因 坡口角度或间隙过小，钝边过大、坡口边缘不齐或装配不良。 焊接工艺参数选用不当，焊接线能量小、焊接速度快、焊接角度 不当或电弧发生偏吹、焊件散热太快。 焊件坡口表面清理不净、有较厚的油和锈蚀,背面清根不彻底。 焊工操作技术

21、差。 防止未焊透产生的措施 正确选用和加工坡口尺寸。 选择合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当，随时注意调整焊条 角度。 认真清除坡口边缘两侧污物，封底焊清根要彻底。 提高焊工的操作技术水平。 No.32 9、未熔合、未熔合 定义及特征 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，未熔合常伴有夹渣存在。 未熔合产生的一般原因 焊接热输入太低，电弧指向偏 斜，坡口侧壁有锈垢及污物， 层间清渣不彻底等。在横焊时 ，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

22、加热熔化，造成“冷接”。 No.33 预防措施 正确选择焊接工艺参数，采用合理的焊接电流（适当加大焊接电流，提 高焊接线能量）但焊接电流过大，焊条熔化过快、坡口母材金属或前一 层焊缝金属未能充分熔化，熔敷金属却已复盖上去了，造成“假焊”。 加强焊工基本技能的培训，认真操作，消除根部未熔合缺陷产生。 注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。 正确处理焊接停留时间。 对坡口表面和前一层焊道的表面，应认真进行清理，使之露出金属光泽 后再施焊。 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。气焊和氩弧焊时，焊丝的送进就熟练地从熔孔上坡口拖到下 坡口。 No.34

23、母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水 平；技术文件等；平；技术文件等； 焊接及相关工艺执行情况；设备运行焊接及相关工艺执行情况；设备运行 情况；结构与焊缝尺寸等；情况；结构与焊缝尺寸等； 是保证合格产品出厂的重要措施是保证合格产品出厂的重要措施 焊接质量检验焊接质量检验 No.35 超声波探伤超声波探伤是利用超声波（频率超过超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz20000Hz的声波的声波) )能传入金属材料的深处，能传入金属材料的深处， 并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波并在不同介质的界面上能发生反射的特点来

24、检查焊缝缺陷的一种方法。超声波 探伤常使用的频率为探伤常使用的频率为2-5MHZ2-5MHZ。 探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的 耦合剂（常用的有耦合剂（常用的有机油、变压器油、甘油、化学机油、变压器油、甘油、化学 浆糊、水及水玻璃等浆糊、水及水玻璃等）将超声波传入工件，超声）将超声波传入工件，超声 波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就 反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传 到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直

25、偏 转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和 底面反射波。底面反射波。通过始波和缺陷之间的距离便可确通过始波和缺陷之间的距离便可确 定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高 度也可估算出缺陷的大小。度也可估算出缺陷的大小。 超声波探伤的应用范围超声波探伤的应用范围 应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、 铸件、焊接件的探伤。铸件、焊接件的探伤。 在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺

26、陷面。在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。 超声波探伤超声波探伤 No.36 磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无 损探伤的方法。损探伤的方法。 探伤原理探伤原理 磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺陷的。当焊件磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺陷的。当焊件 被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件，被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件， 磁力线是平行均匀分布的。在内部存在缺陷时，由于这些缺陷中存在的物磁力线是

27、平行均匀分布的。在内部存在缺陷时，由于这些缺陷中存在的物 质多是非磁性的，其磁阻很大。所以磁力线在有缺陷处就绕道而行，产生质多是非磁性的，其磁阻很大。所以磁力线在有缺陷处就绕道而行，产生 漏磁。这时撒在焊件表面磁粉微粒将向漏磁处移动，漏磁。这时撒在焊件表面磁粉微粒将向漏磁处移动，磁粉被吸引在有缺陷磁粉被吸引在有缺陷 的金属表面的金属表面。 显示缺陷的能力与磁化电流、缺陷形状、缺陷离表面的距离以及缺陷与磁显示缺陷的能力与磁化电流、缺陷形状、缺陷离表面的距离以及缺陷与磁 力线的相对位置有关。力线的相对位置有关。只有缺陷的延伸方向垂直时，显示缺陷的能力最强。只有缺陷的延伸方向垂直时，显示缺陷的能力最