焊接缺陷及检验

1、焊接培训教材焊接培训教材焊接缺陷与检验焊接缺陷与检验 张明录一二三四目录 焊接缺陷焊接缺陷的分类焊接质量检验焊接检验的分类一.焊接缺陷 焊接缺陷的存在，直接影响焊接结构的安全使用。 焊接过程中，由于多种原因，往往会产生各种焊接缺陷。 了解焊接缺陷产生的原因，采取相应的预防措施，避免焊接缺陷的产生，对提高焊接接头的质量至关重要。 在焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象称为焊接缺欠。简称“缺欠缺欠”。4一.焊接缺陷 定位焊缺欠 1.定位焊不当造成的缺欠 2.焊道破裂或未熔合 3.定位焊未达到要求就施焊 回火色 在不锈钢焊接区产生的轻微表面氧 化。（可观察到氧化膜） 5一.焊接缺

2、陷6双面焊道错开 在接头两面施焊的焊道中心线错开表面鳞片 焊接区严重的表面氧化（氧化皮） 焊剂残留物 焊剂残留物未从表面完全消除残渣 残渣未从焊缝表面完全消除一.焊接缺陷7不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠。焊接缺陷是属于焊接缺欠中不可接受的那一种缺欠，该缺欠必须经过修补产品，使其合格后才能使用，否则就是废品。 一.焊接缺陷外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到。如焊缝形状尺寸不符合要求（咬边、焊瘤、烧穿、凹坑与弧坑），表面气孔和表面裂纹。按焊缝中位置不同，分为外部缺陷和内部缺陷两大类。8 二.焊接缺陷分类9内部缺陷位于焊缝内部，这类缺陷可用无损检验或破坏性试验方法。未焊透、未熔

3、合、夹渣、内部气孔和内部裂纹。 二.焊接缺陷分类 1.裂纹 2.孔穴（气孔、缩孔） 3.固体夹渣 4.未熔合和未焊透 5.形状缺陷（咬边、下塌、焊瘤） 6.其它缺陷10 二.焊接缺陷分类 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。 它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征， 裂纹不仅使接头强度降低而且裂纹的端部应力高度集中，极易扩展，焊件承载后，会导致焊件的破坏。 焊接裂纹在所有焊接缺陷中，是一种危害性最大的缺陷，所以任何等级的焊缝不允许有裂纹存在。 11 二.焊接缺陷分类按裂纹尺寸大小分类按裂纹尺寸大小分类 按裂纹尺寸大小,分为三类： 1.宏观裂纹（

4、肉眼可见的裂纹）。热裂纹形状是中间粗两头尖， 有时有分支的弯曲状（沿晶而过）。 2.微观裂纹（在显微镜下才能发现）。 3.超显微裂纹（在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹 和晶内裂纹）。 按裂纹产生的部位分类按裂纹产生的部位分类 纵向裂纹、横向裂纹、 熔合线裂纹、根部裂纹和弧坑裂纹。横向裂纹纵向裂纹熔合线裂纹根部裂纹弧坑裂纹 按裂纹产生按裂纹产生的温度和时间的温度和时间分类分类 按裂纹产生的温度和时间可分为： 热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。12 二.焊接缺陷分类 在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到高温区产生的焊接裂纹，叫热裂纹。 热裂纹是产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完成立即出现,常

5、发生在一次结晶时，都是沿晶界开裂,又称结晶裂纹。 裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。 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。 产生热裂纹的因素（1） 1、合金元素：是形成热裂纹最本质因素（碳、硫、磷）。 2、结构刚性：结构抵抗变形的能力叫刚性。刚性大时，不宜 变形，但是产生的拉应力增加，容易生成热裂纹。 3、冷却速度：焊接接头冷却速度越大，越容易产生热裂纹。 产生热裂纹的因素（2） 4、焊缝成形系数：成形系数小的焊缝，其截面形状窄而深，此时杂质 （硫、鳞）等都分布在熔池中间，金属中的杂质在结晶过程中形成低熔 点共晶和拉应力处于垂直方向，随着结晶过程的进行，它们逐渐被 排

6、挤在晶界，形成“液态薄膜”，而在焊缝凝固过程中由于金属收缩 的作用，焊缝金属受拉应力的作用，“液态薄膜”不能承受拉应力， 因此在拉应力作用下，很容易在焊缝中间产生热裂纹。 、结晶初期 结晶后期液态夹层母材柱状晶液态金属母材 焊缝金属 （结晶区）成形系数大成形系数小 防止热裂纹的措施（1） 1.预热：焊前对焊件整体或局部进行加热。（预热可以减小冷却速度）。 2.采用碱性焊条：碱性焊条的熔渣具有较高的脱硫、 磷能力，可以减轻硫、 磷的有害作用。 3.控制焊缝形状：增大焊缝的成形系数，尽量得到成形系数较大的宽而浅的 焊缝，此时杂质被排至熔池上方，在同样的拉应力作用下，却具有较高的 抗热裂纹能力。 防

7、止热裂纹的措施（2） 4.焊接电流不能太大， 适当采用多层多道焊等。 5.采用收弧板将弧坑引致焊件外面，即使发生弧坑裂纹， 也不至影响焊件本身。 13 二.焊接缺陷分类 焊缝在较低温度（低于200300 ）下产生的焊接裂纹，叫冷裂纹。 冷裂纹焊接后有可能延迟几小时、几周、甚至更长的时间出现，又称延迟裂纹。 冷裂纹分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂，通常穿晶而过，也称“穿晶型”裂纹。 产生冷裂纹的因素 1.焊接及热影响区存在较大的焊接拉应力。 2. 焊接接头存在淬硬组织，使接头性能脆化。 3 .焊缝中有相当高的氢浓度，并聚集在焊接缺陷处形成 大量氢分子， 造成非常大的局部压力。 （氢是诱发延迟裂纹

8、的最活跃因素）。 防止冷裂纹的措施 1. 选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 2. 减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水） 3.避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷。 4.降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等 5.焊后立即进行消氢处理（即加热到250，保温26小时左右， 使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。14 二.焊接缺陷分类工件焊接后，若再次被加热（如消除应力热处理、多层焊或使用过程中被加热）到一定的温度而产生的裂纹被称为再热裂纹。15 二.焊接缺陷分类焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残存下来的所形成的孔穴叫气孔。气孔分为密集气孔、条虫状气

9、孔和针状（球形）气孔。气孔是焊接生产中常见的缺陷，它不仅削弱焊缝的有效工作断面，同时也会带来应力集中，降低焊缝金属的强度和塑性。对于承受动载荷的焊件，气孔还会降低焊缝的疲劳强度。当各种气孔的面积相同时，密集气孔、条虫状气孔比针状气孔危害性大。16 密集气孔 条虫状气孔 针状（球形）气孔 产生气孔的因素（1） 气体是熔池从外界吸收的,或者是焊接冶金过程中反应生成的。 熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度 大于气体逸出速度时,就形成气孔。 1、铁锈和水分：铁锈含有大量的四氧化三铁和结晶水，两者是在焊缝中 形成气孔的重要因素。 2、焊条种类：碱性焊条比酸性焊条对铁锈和水分的

10、敏感大的多，即在同样 的铁锈和水分含量下，碱性焊条很容易产生气孔。 产生气孔的因素（2） 3.电流种类和极性：采用未烘干的焊条进行焊接时，焊缝容易出现气孔。 采用碱性焊条时，一定要直流反接，若用直流正接，则生成气孔的倾向 显著增大。 4.焊接工艺参数：焊接速度增大时，熔池存在的时间变短，气孔倾向增大。 焊接电流增大时，焊缝厚度增加，气体不宜逸出，气孔倾也向增大。 电弧电压升高时（弧长增加），空气易侵入，气孔倾同样向增大。 防止气孔的措施 1、仔细清除焊条（焊丝）、工件坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。清除 范围，焊条电弧焊焊缝两侧各10毫米，埋弧焊为焊缝两侧20毫米。 2、焊条（焊丝）

11、、焊剂,在焊前应按规定严格烘干，焊条应存放在保温筒中，随用 随取。 3、采用合适的焊接工艺参数，使用碱性焊条时，一定要短弧。对导热快、散热面积大 的焊件，若环境温度低时，应进行预热。 4、当焊条出现焊芯生锈、药皮开裂、剥落、变质和偏心时，都不能使用16 二.焊接缺陷分类夹渣主要发生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，在焊道形状发生突变或存在深沟的部位也容易产生夹渣。17 二.焊接缺陷分类夹渣可分为金属夹渣和非金属夹渣。金属夹渣: 指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、 夹铜。非金属夹渣: 指未熔化的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于 焊缝之中。（冶金反应不完全,脱渣

12、性不好）。夹渣的形状较复杂，分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣18 二.焊接缺陷分类 在焊缝中存在的非金属夹杂物称为夹渣。 夹渣会降低焊缝的强度，对焊缝的危害性和气孔所产生的危害性相似，但其夹渣所引起的应力集中比气孔更为严重。但某些焊接结构中，在保证强度和致密性的条件下，也允许存在小尺寸和少数量的夹渣。19 产生夹渣的因素 1、接头边缘有污物存在；定位焊和多层焊时，每层焊后未将熔渣清除干净 （尤其是碱性焊条，脱渣性差）。 2、坡口太小；焊条直径粗；焊接电流过小，熔化金属和熔渣得不到充分热量， 致使熔渣浮不上来。 3、焊接时，焊条的角度和运条方法不恰当，熔渣和铁水辨认不 清，

13、把熔化 金属和熔渣混合在一起。 4、焊缝冷却速度过快，熔渣来不及上浮。 5、母材金属和焊接材料的化学成分不当；如熔池内含氧、氮成分较多时，形 成夹杂物的机会也就增多。 6、手工钨极氩弧焊时,电源极性不当,电流密度大, 钨极熔化脱落于熔池中。 防止夹渣的措施 1、将坡口及焊层间的熔渣清理干净，将凹凸处铲平，然后再施焊。 2、适当增大焊接电流，避免熔化金属冷却过快。必要时把电弧缩短，并增加 电弧停留时间，使熔化金属和熔渣得到充分加热。 3、根据熔化情况，随时调整焊条角度和运条方法，使熔渣能上浮到铁水表面， 应防止熔渣混杂在熔化金属中或流到熔池的前面而造成夹渣。 4、正确选择母材和焊条金属的化学成分

14、。19 二.焊接缺陷分类20 焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分称为未熔合。常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。这种缺陷有时间隙很大，与熔渣难以区别，有时虽然结合紧密但未熔合，往往从未熔合区末端产生微裂纹。 未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹，是危险性较大的缺欠。20 产生未熔合的因素 1.焊接规范偏小（电弧电压、焊接电流和焊接速度）。 2.焊接电流过小而焊接速度又快。 3.焊条角度不正确。 4.电弧产生了偏吹现象，（焊条不同心，电磁偏吹）。 5.焊缝处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水

15、覆盖。 6.坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量 不足以熔化坡口或焊道金属。 7.焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较 弱的未熔化部分，容易产生未熔合。 防止未熔合的措施 采用较大的焊接工艺参数（焊接规范）,正确地进行施焊操作, 注意坡口部位的清洁和层间清理。 二.焊接缺陷分类 焊件的间隙或边缘未被电弧熔化而留下的空隙称为未焊透。 根据未焊透的部位不同，可分为根部未焊透、边缘未焊透、层间未焊透等几种。 未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。产生未焊透的部位往往也存在夹渣，连续性的未焊透是极危险的缺陷。未焊透严重降低焊缝

16、的疲劳强度。不仅使力学性能降低，而且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。是造成焊缝破坏的重要原因。21根部未焊透 边缘未焊透 层间未焊透 产生未焊透的因素 1.焊接电流过小，焊接速度过快，熔深浅、弧长过长等、（电弧电压、 焊接电流和焊 接速度）。 2.坡口小，钝边大，根部间隙小，焊条角度不当，焊件有厚的锈蚀， 埋弧焊时焊偏。 3.偏吹影响。（焊条偏吹影响、磁性偏吹影响）。 4.焊条偏芯度太大 5.层间及焊根清理不良。 防止未焊透的措施 1.采用较大的焊接工艺参数（焊接规范）,正确地进行施焊操作。 2. 注意坡口部位的清洁和层间清理。 3.合理选用和加工坡口尺寸，保证装配间

17、隙。 4.正确选用焊接电流和焊接速度，认真操作，防止焊偏。 5.焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁性偏吹。 6.使用较大焊接电流，合理的焊接速度并用短弧焊接等措施来焊接是防止 未焊透的基本方法。21 二.焊接缺陷分类 焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波不均，焊缝外表形状高低不平，宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等。 角焊缝焊角不对称以及焊角尺寸不符合要求等。残余变形较大等 。 焊缝不仅成形难看，而且直接影响接头质量。尺寸过小，降低强度；尺寸过大，浪费焊材、增大变形；余高过大，产生应力集中、减弱结构的工作性能；塌陷量过大，使接头强度降低。22 产生焊缝尺寸不符合要求的因素 焊缝尺寸不符合

18、要求产生的原因很多，但主要是 1、焊缝坡口开得不当或装配间隙不均匀； 2、焊接电流过大或过小； 3、焊接速度快慢不均或运条不正确，焊条角度太大或太小。 防止焊缝尺寸不符合要求的措施 1、选择适当的坡口角度和装配间隙，可提高装配质量； 2、正确选择焊接电流； 3、合理选择焊接速度的快慢，正确掌握运条方法，选择合理 的焊条角度。并根据焊件装配间隙的变化，随时调整焊接 速度、焊条角度，以保证焊缝均匀，提高焊工的操作技能 和技巧。22 二.焊接缺陷分类23 二.焊接缺陷分类24 二.焊接缺陷分类 指沿着焊趾,在母材部分形成纵向的凹陷或沟槽称为咬边。 很深的咬边将削若焊接接头的强度，减小了母材的有效截面

19、积,降低结构的承载能力,往往在咬边处产生应力集中，导致结构破坏。特别是焊接低合金高强度钢时，咬边的边缘被淬硬，常常是焊接裂纹的发源地。 因此，重要的结构焊接接头不允许有咬边缺陷存在，或规定 限制咬边的缺陷在一定数值下，如不应超过0。5毫米，否则就应进行补焊。25咬边深度 产生咬边的因素 1.焊接电流太大，电弧热量太高及运条速度不当；焊条与工件间角度不正确, 摆动不合理。 2.在角焊时，经常是由于焊条角度或电弧长度不适当。在自动焊时，往往是 由于焊接速度过快而产生的。 3.焊接次序不合理等都会造成咬边。 4.直流焊时电弧的磁性偏吹也是产生咬边的一个原因。 5.某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边

20、。 防止咬边的措施 1.选择适当的焊接电流，保持运条的均匀；角焊时，焊条要采用 合适的角度和保持一定的电弧长度。 2.矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于 消除咬边。 二.焊接缺陷分类 在焊接过程中，熔化金属流到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属 瘤叫焊瘤。 焊瘤经常出现在立焊、横焊和仰焊的焊缝中。焊瘤不仅影响焊缝的外观， 而且焊瘤内经常有未熔合存在，同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来 应力集中。管道内的焊瘤除降低强度外，还影响管道内的有效流通量。26 产生焊瘤的因素 1.焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性 不稳定及操作姿势不当等都容易带

21、来焊瘤。 2.电流大，速度过慢，焊件温度高，液态金属结晶较慢，熔化金属受重力 而下淌。 3.运条角度不当，电弧过长，熔池难以控制，必定产生焊瘤。 4.在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 防止焊瘤的措施 1.正确选用焊接工艺参数（焊接规范）,合理操作。 2.正确选择焊接电流，控制焊条角度，焊件的间隙 不能过大，控制弧长，正确掌握运条方法。26 二.焊接缺陷分类 下榻是穿过单层焊缝根部或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属造成液态金属过量透过焊缝背面，是焊缝正面塌陷，背面凸起的现象称为下塌。下塌。27 二.焊接缺陷分类 烧穿是指熔化金属自焊件坡口背面流出形成穿孔的缺陷称为烧穿烧穿。烧穿容易发生在第一层焊道

22、及薄板对接焊缝，管子对接焊缝中。在烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未熔合等缺陷。28 二.焊接缺陷分类 错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。29 二.焊接缺陷分类 在焊缝坡口外部引弧时产生于金属表面上的局部损伤。如果在坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，很容易被忽视、漏检，导致事故的发生。30 二.焊接缺陷分类1.电弧擦伤 熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象称为飞溅飞溅。不同药皮成分的焊条具有不同的飞溅损失。31 二.焊接缺陷分类 焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。 若温度进一步

23、升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。 过热可通过热处理来消除过热可通过热处理来消除, ,而过烧是不可逆转的缺陷。而过烧是不可逆转的缺陷。过烧过烧32 二.焊接缺陷分类 在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑点。白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。钨飞溅钨飞溅 表面撕裂表面撕裂 磨痕磨痕 凿痕凿痕 打磨过量打磨过量33 二.焊接缺陷分类 接头间隙过大且无法调整时，不宜在间隙处放置金属填充物。而应采用堆焊、三点焊法或加衬垫的方法进行焊接。34 二.焊接缺陷分类1.确保焊接结构（件）质量，保证其安全运行；2.降低产品成本，避免出现产品报废现象，大大减少了原材料和工时的

24、浪费，以及因拖延工期而带来的经济损失；3.改进焊接技术，提高产品质量；4.焊接质量检验是保证焊接产品质量的重要措施，是及时发现、消除缺陷并防止缺陷重复出现的重要手段。5.焊接质量检验自始至终贯穿于焊接结构的制造过程中。35 三.焊接质量检验 要有“质量第一”，对质量高度负责的意识，将“质量第一”的意识贯穿在生产的全过程中，努力提高产品质量，严守规范，尽可能地避免质量事故的发生。一旦发生质量问题，要高度重视，积极采取果断措施，予以纠正和改进。36 三.焊接质量检验37生产过程控制的“三不”原则不接受缺陷不接受缺陷不制造缺陷不制造缺陷不传递缺陷不传递缺陷 三.焊接质量检验产品质量发生不合格时应遵循

25、“四不放过”原则 1不合格原因未查清不放过； 2责任人未受到教育不放过； 3不合格品未处理不放过； 4未制定出纠正措施不放过。38 三.焊接质量检验观念改变行动才会改变行动改变习惯才会改变习惯改变人生才会改变39 三.焊接质量检验焊接检验可认为是采用调查、检查、度量、试验和检测等方法，把产品的焊接质量同其使用要求不断地相比较的过程。破坏性检验非破坏性检验一般分为两类40 四.焊接检验的分类能直接而又可靠的测量出使用情况的反应，但由于其破坏性将造成一定的损失，所以只适用于抽样检验。破坏性检验包括 机械性能试验、化学分析及试验、 金相实验、可焊性试验。41 四.焊接检验的分类42对焊接接头、焊缝及

26、熔敷金属进行拉伸、弯曲、冲击、压扁、硬度、 断裂韧性、疲劳试验。（1）机械性能检验 四.焊接检验的分类43 焊缝晶间腐蚀检验和焊缝铁素体含量检验，力学性能检验、金相检验， 含氢量测试。（2）化学分析及试验 四.焊接检验的分类对焊接接头金相组织分析，一般先进行宏观分析，然后有针对性的进行显微金相分析。宏观分析包括低倍分析（粗晶分析）和端口分析。显微金相分析包括焊缝和热影响区组织分析。44（3）金相检验 四.焊接检验的分类非破坏性检验包括 外观检验、强度试验、致密性试验、 无损探伤和磁粉检验。广泛应用于焊接检验中，它能在不破坏焊接结构（件）、不改变或不影响其使用性能的前提下保证产品的安全性和可靠性

27、。 45 四.焊接检验的分类46（1）无损探伤 荧光检验、着色检验、渗透检验、超声 波探伤、射线探伤。 射线探伤 X射线、射线或高能射线。 四.焊接检验的分类检验方法能探出的缺陷可检验的厚度灵敏度质量判断磁粉检验表面及近表面的缺陷（微细裂纹，未焊透、气孔）表面及近表面深度不超5mm与磁场强度大小磁粉质量有关根据磁粉分布情况判断缺陷位置，但深度不能确定。超声波检验内部缺陷（裂纹未焊透，气孔，夹渣）焊件厚度上的缺陷几乎不受限制，下限一般为810mm，最少2mm能探出直径大于1mm的气孔，夹渣，裂纹等对表面及近表面的缺陷不灵敏。根据荧光屏上的信号，可当场判断有无缺陷，位置及大小，但判断缺陷类别较差。X射线检验内部缺陷（裂纹未焊透、气孔、夹渣）150kv的X光机可检厚度25mm，250kv的X光机可检厚度60mm能检验出尺寸大小于焊缝厚度1%2%的各种缺陷。M底片上能直接判断缺陷种类和分布，对平行X射线方向的平面缺陷，不如超声波灵敏。Y射线检验检验厚度可达300mm较X射线低一般约为焊缝3%47四.焊接检验的分类 焊接质量检验过程，基本上由 焊前检验、焊接过程检验、焊后检验三个阶段组成。 完整的焊接质量检验能保证不合格的原材料不投产、不合格的零部件不组装、不合格的组装不焊接、不合格的焊缝必返修、不合格的产品不出厂。48 五.焊接检验的过程 焊前检验