焊接缺陷及预防马超

焊接缺陷及预防

(焊接缺陷识别)

WeldtrainingLingongEXCprojectDepartment,Name,Documentname,SecurityClass2Date目录质量是什么？焊接缺陷

裂纹、未熔合、咬边、夹渣、未焊满、焊瘤、气孔、电弧擦伤、飞溅、尺寸缺陷焊缝检查各种变数对焊接缺陷的影响Department,Name,Documentname,SecurityClass3DateISO19001：2000把质量定义为“一组固有的特性满足要求的程度”。

明示的、通常隐含的或必须履行的需求或期望ISO19001：2000把要求定义为质量是什么？Department,Name,Documentname,SecurityClass4DateISO19001：2000把特性定义为1、特性可以是固有的或赋予的。2、特性可以是定性的或定量的。3、有各类别的特性，如：

——物理的（如：机械的、电的、化学的或生物学的特性）——感官的（如：嗅觉、触觉、味觉、视觉、听觉）

——行为的（如：礼貌、诚实、正直）

——时间的（如：准时性、可靠性、可用性）——功能的（如：飞机的最高速度）——人体功效的（如：生理的特性或有关人身安全的特性）质量是什么？Department,Name,Documentname,SecurityClass5Date内部缺陷裂纹(Crack)未熔合(LF,Lackoffusion)气孔(Gaspore/porosity)夹渣(Slaginclusions)其他1.焊接缺陷1)缺陷种类表面缺陷裂纹(Crack)弧坑(crater)咬边(Undercut)飞溅(Spatter)其他Department,Name,Documentname,SecurityClass6Date1.焊接缺陷——裂纹裂纹，是最危险的缺陷。之所以危害性最大是因为裂纹是线性缺陷，而且它的端部非常尖锐。正是因为裂纹的端部非常尖锐，所以它在有应力的情况下易于扩展和延伸。当载荷或应力超过构件的抗拉强度时会产生裂纹。换句话说，在过载的情况下会产生裂纹。焊接时或是有载荷时可产生应力。载荷没有超过构件的最大承载能力时，已存在的缺口或应力集中处可产生局部应力集中而超过了构件的抗拉强度，这时，裂纹就在应力集中处产生了。因此，裂纹通常跟表面和内部的缺陷有关，因为这些缺陷会产生应力集中，而这些缺陷是跟焊接有关的。焊趾裂纹Department,Name,Documentname,SecurityClass7Date

1999年重庆彩虹桥断裂事件事故内容：1999年重庆市彩虹桥发生整体垮塌，造成40人死亡，14人受伤，直接经济损失631万元。事故经过：1999年1月4日18时50分，32名群众正行走于彩虹桥上，另有22名驻綦武警战士进行训练，由西向东列队跑步至桥上约三分之二处时，整座大桥突然垮塌，桥上群众和武警战士全部坠人河中，经奋力抢救，14人生还，40人遇难死亡(其中18名武警战士、22名群众)。事故原因之一：主拱钢管焊接问题。主拱钢管在工厂加工中，对接焊缝普遍存在裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等严重缺陷，质量达不到施工及验收规范规定的二级焊缝验收标准。1.焊接缺陷——裂纹Department,Name,Documentname,SecurityClass8Date裂纹分类：1、根据产生原因——热裂纹、冷裂纹；2、根据不同方向——横向裂纹、纵向裂纹；3、根据不同位置——焊喉裂纹、根部裂纹、焊趾裂纹、

弧坑裂纹、焊道下裂纹、热影响区裂纹、母材裂纹1.焊接缺陷——裂纹Department,Name,Documentname,SecurityClass9Date

据统计钢结构焊接事故中，10％为焊接热裂纹，90％为冷裂纹，并主要发生在拘束度较大的T型接头和＋字型接头这样应力集中较大的地方。产生冷裂纹的因素：1、钢的淬硬倾向。（1）形成脆硬的马氏体组织；（2）晶格缺陷注：结构件温度低于＋5℃情况下焊接易出现淬硬倾向，特别是引弧处和很短的定位焊接。2、焊接接头含氢量及其分布焊接过程中氢主要来自焊接材料中的水份、焊缝周边的铁锈、油污等。3、焊接接头的应力状态——应力是导致冷裂纹的主要因素应力是由载荷、温度、湿度等因素引起的物体内部某单位面积上所承受的附加内力。应力随着外力的增加而增长，对某一种材料，应力的增长是有限的，超过这一极限，材料就要破坏。焊后立即锤击，使残余应力分散，避免造成高应力区，是局部补焊时防止冷裂纹行之有效的方法之一。4、点焊处已产生裂纹，焊接时没有铲除掉；咬边等应力集中处引起焊趾裂纹；未焊透等应力集中处引起焊根裂纹；夹渣等应力集中处引起焊缝中裂纹。1.焊接缺陷——裂纹Department,Name,Documentname,SecurityClass10Date应力定义为“单位面积上所承受的附加内力”，用σ表示。当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变（Strain）。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力．把分布内力在一点的集度称为应力（Stress）。应力会随着外力的增加而增长，对于某一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要破坏。对某种材料来说，应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力——俗称抗拉强度。材料要想安全使用，在使用时其内的应力应低于它的极限应力，否则材料就会在使用时发生破坏。按照应力和应变的方向关系，可以将应力分为正应力σ和切应力τ。按照载荷（Load）作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。额外增加知识——应力Department,Name,Documentname,SecurityClass11Date额外增加知识——应力0.2863nmDepartment,Name,Documentname,SecurityClass12Date1.焊接缺陷——裂纹

弧坑裂纹发生在单个焊道的终点处。如果焊工在收弧的时候没有完全填满熔池，将在收弧处形成浅滩或是弧坑。这样的薄弱区域，再加上焊接收缩应力，将形成弧坑裂纹或是网络状的裂纹，这些裂纹都是以弧坑为中心向外散发。当弧坑裂纹是以径向分布时，通常也称为弧坑星状裂纹。由于弧坑裂纹是在焊接熔池凝固时产生的，所以它也是一种热裂纹。图9.6是发生在钨极氩弧焊(GTAW)铝焊道上的弧坑裂纹。弧坑裂纹的危害性很大，因为裂纹很容易扩展。

根部裂纹通常是纵向的，但是它们可能会在焊缝或母材内扩展。之所以叫它根部裂纹是因为它们通常在焊缝根部或是根部表面形成。与焊喉裂纹一样，它们通常与焊接收缩应力有关。因此，它们通常是热裂纹。接头装配或准备不当会导致根部裂纹。比如，根部间隙过大会导致应力集中而产生根部裂纹。项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项裂纹不允许不允许不允许VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass13Date未熔合是一种焊接不连续，即焊缝金属和熔合面或焊道间没有熔合。也就是说，熔合度低于规定范围。由于未熔合而呈线形并且端部很尖锐，所以未熔合是焊接第二大缺陷。它存在于焊接区域的很多部位。图9.11是发生各种位置上的未熔合。图9.11（A）是坡口面和焊道间的未熔合。更为常见的是，未熔合还与夹渣有关。实际上，由于清理不干净而引起的夹渣可能会影响焊缝的熔合。我们常常认为未熔合是内部的焊接缺陷。但是它也会发生于焊缝的表面。如图9.11（B）。1.焊接缺陷——未熔合Department,Name,Documentname,SecurityClass14Date1.焊接缺陷——未熔合熔化极气体保护焊焊短路过渡时，对于必须熔合的接头部位，焊工应认真焊接。否则，有些区域的金属就不能熔化和熔合。Department,Name,Documentname,SecurityClass15Date未熔合的起因有很多，通常是由于焊工操作不当。1、焊接电流过小；2、焊接速度过快；3、焊条角度不正确产生了偏弧现象；4、母材未熔化时已被铁水覆盖；5、端面的污物，包括氧化皮和氧化层也会影响焊缝的熔合；6、接头形状可能会限制熔合。比如对某一焊接方法的焊条直径，坡口的角度不够。1.焊接缺陷——未熔合Department,Name,Documentname,SecurityClass16Date焊枪偏心焊枪角度不正确1.焊接缺陷——未熔合破口不正确项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项未熔合不允许不允许不允许VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass17Date1.焊接缺陷——咬边咬边是靠近焊缝的母材上的表面缺陷。这是由于在焊接过程中母材熔化后，没有足够的填充材料适当的填入所引起的沉陷而造成的。结果是在母材上形成线性坡口，使母材可能具有相对尖锐的形状。由于是焊趾区缺陷，应力集中处容易引起焊趾裂纹，对那些要承受疲劳载荷的结构有很大的危害。图9.30所示的是在角焊缝和坡口焊缝中的咬边和焊瘤。坡口焊缝，咬边可能即会出现在焊缝表面也会出现在根部表面。Department,Name,Documentname,SecurityClass18Date1.焊接缺陷——咬边产生原因：当焊接运行速度太快，与焊缝连接的母材金属的熔化所引起的凹穴没有充足的填充金属适当的填入，咬边更易产生。当焊接加热过高，引起母材金属过多熔化，或当运条不当，咬边也可产生。项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项咬边深度0.3mm以上

不允许总焊缝长度的5%以内时允许

(单个缺陷的长度不大于10mm的可允许0.3-0.5mm)总焊缝长度的10%以内时允许

(可允许至0.3-0.7mm)深度0.7mm

以上的不许可VOLVOA106标准图9.31说明了在一个角焊缝上的典型的咬边外观。这张图片是咬边如何最佳展现的例子。当灯光适当地放置，咬边会产生明显的阴影。有经验的焊接检验师能发现这一现象，并采用一些技术，如用手电筒照在母材表面，在咬边产生的地方，阴影就会出现。Department,Name,Documentname,SecurityClass19Date1.焊接缺陷——焊瘤焊瘤是另一种由于焊接技巧不当而引起的表面缺陷。焊瘤被描述为在焊趾或焊根外焊接金属的突起。它就像焊接金属溢出接头，并留在邻近的母材表面。焊瘤能在坡口焊缝的表面，或是根部出现（见图9.30）。同样地，当光线适当地照射，有一个显尔易见的阴影。Department,Name,Documentname,SecurityClass20Date1.焊接缺陷——焊瘤产生原因：焊瘤的出现通常是由于焊工使用了不适当的焊接技术。如果焊接移动速度太慢，大量熔化的填充金属就将过多填入接头。结果就是过多的金属溢出并留在母材表面而没有熔合。因为熔化时，流动性太大无法抗拒重力。项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项焊瘤不允许不允许不允许VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass21Date1.焊接缺陷——未焊满未焊满如表面咬边一样，也是一种由于材料横截面上的损失而形成表面缺陷。然而，未焊满是在坡口焊缝的焊缝金属中出现，而咬边是在靠近焊缝的母材上出现。产生原因：1、未焊满是由于没有足够的填充金属适当地填入焊接接头而造成的。当发现这种情况，这通常意昧着焊工还没有完成这道焊缝，或还没有理解焊接要求。2、过快的焊速（移动）使得无足够的填充金属熔化并填平焊接区域。图9.34是坡口焊缝中未焊满。如果带有未焊满，当光线以适当的方向照射，由于表面凹陷，未焊满处会产生一道阴影。判定：虽然VOLVOA106焊接标准没有对未焊满的要求，但此类缺陷属于没有按照工艺执行，故不允许发生的。Department,Name,Documentname,SecurityClass22Date1.焊接缺陷——夹渣夹渣，顾名思义，是由于在焊缝截面或表面中，用于保护熔化金属的焊剂残留在固化金属中而形成夹渣。固态的焊剂、渣存在于焊缝截面中从而使金属不能熔化。这就削弱了构件的使用性。与未熔合一样，夹渣发生在焊缝与母材之间或是在焊道之间。事实上，夹渣常常与未熔合有关。只有渣保护的焊接方法才会形成夹渣。通常是由于焊工操作不当而形成的，产生原因：1、运条不当和焊道间清理不干净可导致夹渣。2、焊接参数不当会形成非预期的焊缝形状，从而影响了层间清理。后续焊道会覆盖住残留的焊渣而产生夹渣。Department,Name,Documentname,SecurityClass23Date1.焊接缺陷——气孔气孔定义为“由于在固化过程中气体残留而形成的空穴缺陷（不连续）”。因此我们可以把气孔认作为在固化焊接金属中的汽泡或空洞。由于它的特殊的球状，气孔通常被认为是损害最小的缺陷。然而如果焊缝是压力边界用于保存气体或液体，那么气孔可能被认为是有危害的。这是由于气孔可能成为泄漏途径。产生原因：1、气孔通常是由于焊接区域有潮汽或有杂质，由于焊接加热而分解形成气体造成的。这些杂质和潮汽来自于焊条，母材，保护气体或周边环境。2、焊接技术的变化也可能形成气孔。例如电弧过长或采用太高的焊速时可能会产生管状气孔。气孔分类：单个气孔（图9.25）、分散气孔（图9.23）、线状气孔（图9.24）、管状气孔（图9.26）、密集气孔项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项气孔焊缝表面生成的φ1mm以上的气孔缺陷不允许每1米焊缝

3个以内每1米焊缝

5个以内对于超过φ2mm以上的气孔1个都不允许存在VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass24Date1.焊接缺陷——电弧擦伤电弧擦伤是非常有害的母材上的缺陷，特别是在低合金和高强度钢上。电弧擦伤是由于有意无意地在远离焊接接头的母材上起弧而造成的。它的出现是由于在母材表面局部的熔化，然后由于大量的热量被周围的母材吸收而迅速冷却。在某些材料上，特别是高强度钢，电弧擦伤可以产生含有马氏体的局部热影响区。如果变硬，脆性化的显微结构就产生，产生裂纹的倾向就增大。

大量的结构和压力容器的失效都可能追溯至是由于焊接电弧擦伤的存在，裂纹往往从电弧擦伤处产生而引起灾难性的后果。项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项电弧擦伤不允许不允许不允许VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass25Date1.焊接缺陷——电弧擦伤图9.42是一张微观照片，所显示的是在一个锅炉管表面的电弧擦伤。深色显微结构是形成的马氏体。这样的电弧擦伤提供了一个裂纹起始点，此起始点导致了这个锅炉管的最终失效。电弧擦伤通常是由于不适当的焊接技术而造成的。应该让焊工知道电弧擦伤所引发的潜在危险。由于它们代表潜在的危险，所以电弧擦伤是不允许的。如果焊工坚持在接头以外处引弧，那么此焊工就不应该进行生产焊接。因此这是焊工的纪律和工作态度。Department,Name,Documentname,SecurityClass26Date飞溅可描述为，“在熔焊时，金属颗粒喷出而没有形成焊缝的部分。”那些从焊缝和母材中飞出的颗粒也被认作飞溅物。从危害性来看，在许多应用中，飞溅可能不是大问题。飞溅危害性：1、大的飞溅球可以有足够的热量在母材表面上形成类似电弧擦伤效应的局部热影响区。另外母材表面上的飞溅可以形成局部应力集中。在母材在役的过程中这种应力集中会产生问题。2、在腐蚀环境中，应力集中会形成应力腐蚀裂纹，也就是所说的碱脆性。3、飞溅的存在，它降低了合格焊缝的外观质量。1.焊接缺陷——飞溅Department,Name,Documentname,SecurityClass27Date1.焊接缺陷——飞溅4、各种无损探伤方法做焊缝检验时，飞溅既可能防碍试验或会产生无规则的指示，这些指示可能会隐藏住真正的裂纹。例如，在超声波探伤中，靠近焊缝的飞溅会阻碍探头和偶合剂。另外飞溅也能在磁粉和渗透试验中引起问题。5、如果表面要涂漆，飞溅也会造成影响。飞溅能引起油漆过早地失效（剥落）。产生原因：1、飞溅是由于焊接电流过大造成。因为大电流在焊接区域过度紊乱。2、一些焊接工艺被认为会比其他工艺产生更多的飞溅。如气体保护焊中的短路过渡和熔滴过渡比射流过渡产生更多的飞溅。我们可以在邻近区域涂上防飞溅的物质以减少飞溅。

项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项飞溅在焊缝长度的方向100×50mm中φ1mm以上的飞溅数量不允许3个以下10个以下φ2mm以上不允许VOLVOA106标准Department,Name,Documentname,SecurityClass28Date1.焊接缺陷——尺寸缺陷脚长偏小脚长缺陷

到此为止所有讨论的缺陷都可以划分为结构型的缺陷。然而还有另一组可划分为尺寸上不规则。尺寸上不规则是尺寸（大小）和/或形状上的缺陷。因为尺寸缺陷可能无法提供合适的结构，所以必须考虑和检查它们。检验包括焊缝尺寸和长度的测量以保证有足够的焊接金属承受负荷。其它的测量包括由焊接引起过度的变形或翘曲。脚长偏大Department,Name,Documentname,SecurityClass29Date备注2级1级焊接脚长不得小于图纸所标的脚长。根据脚长大小按照以下范围许可其(-)脚长但是，(-)脚长必须在整个焊缝线长度的25%以内。L:图纸所示脚长单位:mma:(-)脚长许可范围La4≤L04＜L≤15L＞15(-)1(-)2虽然不规定1,2,3级别

(+)脚长，但对于不对称脚长大小如表4.14进行规定。3级VOLVOA106标准L’:有效脚长尺寸l:(+)脚长偏差L:图纸指示脚长l:(+)脚长偏差NO项目项目说明(定义)1级2级3级特别事项

表4－14脚长偏差(图纸脚长

为等边脚长)ℓ≤1.5+0.1L'ℓ≤2.0+0.14L'适用于角接焊和带破口焊接L’应满足图纸脚长要求脚长偏差(图纸脚长

为不等边脚长)ℓ≤1.5+0.1Lℓ≤2.0+0.14LDepartment,Name,Documentname,SecurityClass30Date1.焊接缺陷——尺寸缺陷余高

过多的余高所带来的问题是出现尖锐凹坑。这些凹坑是由于填入过量的焊接金属在焊趾上而形成的。这些凹坑可以产生削弱结构的应力集中，特别是当结构处于疲劳载荷下。焊缝余高越大，凹坑问题越严重。在图9.39中所示的图形就说明了余高的量对焊接接头疲劳强度的影响。从图中可显然易见，由于焊缝余高的增加而引起的加强角度的增加，焊接接头的抗疲劳很大减弱。Department,Name,Documentname,SecurityClass31Date1.焊接缺陷——尺寸缺陷余高返修方法：正如该图所示，只有在打磨以焊缝和母材之间形成光滑过渡来纠正。Department,Name,Documentname,SecurityClass32Date余高X的(-)量判定为影响外观质量时不允许有(-)。

这样的情况应标注在图纸里。(-0.5)<X≤1.5+0.1y叠层根据NO1判定x≤1.5+0.1y叠层根据NO1判定x≤1.5+0.05y叠层根据NO1判定余高项目CmaxtmaxL≤44＜L≤88＜L≤1414＜L≤25L’＞251.51.02.01.53.02.04.03.04.04.0注意:3级对此不进行规定有效脚长L是满足图纸脚长L的尺寸(1、2级情况)单位:mmC:余高部位t:焊缝尺寸L:有效脚长x:余高y:焊缝宽度VOLVOA106标准1.焊接缺陷——尺寸缺陷Department,Name,Documentname,SecurityClass33Date1.焊接缺陷——尺寸缺陷弧坑裂纹不允许

要求鼓状,尽量避免凹坑.。但是，凹坑深度为1mm以上时不合格。不能有弧坑裂纹。

弧坑(深度)4W=6㎜以上

不允许3≤d<6每米焊缝2个以下3≤d<6每米焊缝1个以下h〉3㎜不允许焊缝弯曲3W=4㎜

以上

不允许2.5≤d<4范围内1.5≤d<2.5范围内d>1.5㎜

不允许层间凹陷2W=6㎜以上不允许d=Wmax-Wmin≤3

范围内d=Wmax-Wmin≤3范围内d=Wmax-Wmind=〉2㎜不允许焊缝宽度不均1特别事项3级2级1级定义项目NOd=4㎜以上不允许d=Wmax-Wmin2≤d<4d=Wmax-Wmin1≤d<2d=Wmax-Wmind〉1㎜不允许焊缝宽度不均5100mmDepartment,Name,Documentname,SecurityClass34Date1.焊接缺陷——其他其他常见缺陷：1、打磨过量：由于打磨引起的焊件或焊缝的不允许的减薄2、磨痕：不按操作规程打磨引起的局部表面损伤3、表面损伤：不按操作规程拆除临时焊接的附件时产生于母材金属表面的损伤4、定位焊缺陷：不按规定程序熔敷的焊道5、违反工艺：没有按照工艺要求焊接Department,Name,Documentname,SecurityClass35Date非破坏性检验分类缺陷根据其位置分为外部缺陷和内部缺陷。外部缺陷位于材料表面或非常接近表面。外部缺陷检查有

AT、

MT、

PT。内部缺陷是掩埋于材料内部。内部缺陷检查主要有RT和

UT。非破坏性试验方法内部缺陷外部缺陷放射线探伤(RT)