焊接缺陷与焊接检验

第十一章焊接缺陷与焊接检验（李国才编著）

第一节焊接缺陷的分类与危害

一、焊接缺欠与焊接缺陷的概念

没有哪一种结构材料或工程结构是完美无缺的，焊接接头也不例外。在焊接接头中会存在金属不连

续性、不致密或连接不良以及其他不健全的缺损，这种缺损称为焊接缺欠（Weldimperfection）»在焊接

缺欠中，根据产品相应的制造技术条件的规定，凡不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠即超过规定限

值的缺欠称为焊接缺陷（Welddefect）o

焊接缺欠是绝对的，它表明焊接接头中客观存在某种间断或非完整性。而焊接缺陷是相对的，同一

类型、同一尺寸的焊接缺欠，出现在制造要求高的产品中，可能被认为是焊接缺陷，必须返修合格；出现

在制造要求低的产品中，可能认为是可接受的、合格的焊接缺欠，不需要返修。因此说，判别焊接缺欠是

不是焊接缺陷的准则是产品相应的法规、标准和制造技术条件，即按有关标准对焊接缺欠进行评定。

二、焊接缺陷的分类与危害

1.按成因分类，焊接缺陷可以分为三大类；

（1）结构缺陷：焊接缺陷的产生与设计结构有关，包括焊缝布置不良、结构不连续、错边。

（2）工艺缺陷：焊接缺陷的产生与工艺因素有关，包括咬边、未熔合、未焊透、未焊满、焊瘤、夹

渣、焊缝外观（电弧擦伤、尺寸偏差、飞溅）尺寸不良。

（3）冶金缺陷：焊接缺陷的产生与冶金因素有关，包括裂纹、气孔。

2.按可见性分类，焊接缺陷可分为二大类；

（1）表面缺陷：用目测和低倍放大镜可以看到的缺陷。常见的有：焊缝成形及尺寸不符合要求、咬

边、满溢、焊瘤、根部内凹、焊穿、弧坑、表面裂纹、表面气孔。

（2）内部缺陷：位于焊缝内部，以破坏性试验或无损检测的方法发现的。一般有：裂纹、未熔合、

未焊透、夹渣、气孔等。

3.从断裂机理的观点，可分为二大类；焊接缺陷可以分为平面型和非平面型（体积的）。平面型缺陷,

是二维缺陷，例如裂纹。非平面缺陷是三维缺陷，如气孔。

4.GB/T6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》把熔焊的缺陷按其性质分成六类；即裂纹、

孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷以及其他缺陷。

每一大类中又按缺陷存在的位置及状态分为若干小类。该标准把每种缺陷用阿拉伯数字标记，同时采用

国际焊接学会（IIW）《参考射线底片汇编》中，目前通用的缺陷字母代号来对缺陷进行简化标记。

焊接缺陷由于减少了焊缝截而积，降低了设备的承载能力，同时产生应力集中，降低疲劳强度，易引起

工件破裂导致脆断。为了保证焊接工件的可靠性，需要针对不同性质的焊接缺陷采取不同的焊接检验方法。

三、常见焊接缺陷

常见的焊接缺陷有裂纹、气孔、咬边、夹渣、夹鸨、未熔合、未焊透、未焊满、焊瘤、焊缝外观和形

状与尺寸不良等。

裂纹按形成机理可分为热裂纹、层状撕裂、冷裂纹。其中，热裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹和再

热裂纹等。

裂纹按其方向和所在位置可分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、喉部裂纹、焊趾裂纹、根部裂纹、

焊道下和热影响区裂纹等。

气孔可分为球形气孔、均布气孔、局部密集气孔、链状气孔、条形气孔、表面气孔等。

焊缝外观和尺寸不符合要求的缺陷包括：焊缝尺寸偏差、电弧擦伤、飞溅、磨痕等。

有害程度较大的焊接缺陷有五种，按有害程度递减的顺序排列为裂纹、未熔合和未焊透、咬边、夹渣、

气孔。

第二节焊接缺陷产生的原因和防止措施

一、裂纹

在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，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，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是

最危险的缺陷。

裂纹常常引起设备和构件上的灾难性事故。因此，根据制造法规要求，对重要焊件中的裂纹无论其尺

寸大小不管其位置如何，都是不允许的，都必须清除掉。

1.按形成机理分，可分为冷裂纹、层状撕裂和热裂纹三种；

（1）冷裂纹

1）定义：焊接接头冷却到较低温度（Ms线以下、马氏体开始转变温度）时产生的裂纹，焊接接头冷

却到室温后，可能是焊后立即产生，也可能在焊后几小时、几天或更长时间出现，故也称为延迟裂纹。冷

裂纹经常伴随氢脆产生，所以又称氢致裂纹。

2）发生区域：焊接接头的各个区域。冷裂纹主要产生在热影响区，也有发生在焊缝区的。它可能

沿晶开裂、穿晶开裂或两者混合出现。

3）产生原因：是在拉应力作用下，原子氢向高应力区（缺陷部位）聚集。当氢聚集到一定浓度时，

就会破坏金属中原子的结合键，使金属内出现一些微观裂纹。在应力持续作用下，氢不断地聚集，微观裂

纹不断地扩展，直至发展为宏观裂纹，最后断裂。一般来说，有一个临界的氢含量和一个临界的应力值决

定冷裂纹的产生与否。

产生冷裂纹的三大要素

①焊接热影响区和焊缝金属中存在塑性差、相变应力大的4氏体等淬硬组织。

②焊接热影响区和焊缝金属中氢的吸收和扩散。

③焊接接头拘束度大，残余应力大。

一般认为Rm》450MPa以上的材料都有可能发生冷裂纹。如耐热钢、4氏体不锈钢、含Ni的低合金钢、

异种钢的焊接接头、特殊结构钢和堆焊层等。冷裂纹如图11T所示。

图11T冷裂纹

4）预防措施

在焊接中，可以采取如下措施防止产生冷裂纹：

①使用低氢焊接材料，焊接材料按要求烘干，保温随取随用。

②应清理待焊区域的水分、油污及铁锈和其他有可能产生氢原子的污物。

③因CO2气体保护焊可以获得低氢焊缝，故可考虑用C0,气体保护焊焊接淬硬倾向较大、对氢敏感性较强

的钢种。

④采取焊前预热、控制层间温度、焊后缓冷或焊后消氢处理等措施，来降低冷却速度，改善组织，保证

较低的应力水平。

⑤焊接时避免产生弧坑、咬边、未焊透等缺陷，以减少应力集中；合理设计接头和坡口，减小拘束度和

残余应力。

（2）层状撕裂

1）定义：指在具有丁字接头或角接接头的厚大工件中，沿钢板的轧制方向分层出现的阶梯状裂纹。

层状撕裂产生在200℃以下的低温区，层状撕裂实质上也是冷裂纹。

2）发生区域：焊接热影响区或靠近热影响区的母材处。层状撕裂是在邻近热影响区或母材中略呈

梯状的分离，层状撕裂是短距离横向（厚度方向）的高应力引起断裂的一种形式，它可以扩展很长的距离。

层状撕裂大致平行于轧制钢板的表面。断裂可能从一个层状平面扩展至另一个层状平面。

3）产生原因：在轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等低熔点非金属夹杂物，其中尤以硫化

物的作用为主，在轧制过程中被延展成片状，分布在与表面平行的各层中，在垂直于厚度方向的焊接应力

的作用下，夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继发生，连成一体，造成层状撕裂的阶梯

性。如图11-2所示。

产生层状撕裂的三大要素

①母材中，沿钢板轧制方向分布了非金属夹杂物。

②焊接热影响区的应变时效和氢的吸收和扩散。

③焊接接头拘束度大，残余应力大。

4）预防措施

①提高钢材的抗层状撕裂能力（低硫和低氢可改善钢材的抗层状撕裂性能）。严格控制钢材的硫含量。

②合理设计接头和坡口形式，减小材料厚度方向的拘束度和内部残余应力。

③从降低内应力的角度选择焊接参数。例如，采用焊缝收缩量最小的焊接顺序，选用具有良好变形

能力（强度级别较低）的焊接材料等。

④在与焊缝相连接的钢板表面堆焊几层低强度焊缝金属作为过渡层，以避免夹杂物处于高温区。

⑤预热和使用低氢型焊条，以降低钢材对冷裂纹的敏感性。

（3）热裂纹

1）定义：焊接过程中，焊缝或热影响区金属冷却到固相（AC。线附近的液态金属第一次结晶时产生的

裂纹。热裂纹通常沿晶界开裂，裂纹表面有氧化色彩，失去金属光泽。

2）发生区域：常发生在焊缝金属及热影响区中。热裂纹按形成机理又分为凝固裂纹、液化裂纹和再

热裂纹，其中：液化裂纹常发生在靠近熔合线的热影响区中；凝固裂纹常发生在焊缝金属中；再热裂纹产

生于沉淀强化材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb元素的金属材料）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向

热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。

热裂纹是沿晶（晶界或晶粒之间）扩展，而冷裂纹既沿晶扩展又穿晶（横晶）扩展。

3）产生原因：是低熔点共晶物富集在晶粒边界或焊缝中心，在焊缝冷却凝固时受到拉应力作用下形

成开裂。通常发生在含杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料焊缝中。

①凝固裂纹（结晶裂纹）

凝固裂纹是在焊缝凝固过程后期所形成的焊接裂纹，凝固裂纹又称结晶裂纹。

产生凝固裂纹的三大要素：

a）在焊接熔池中存在一定数量的低熔点共晶物（取决于焊缝金属中C、P、S等元素的含量）。

b）焊缝金属结晶的方式使低熔点共晶物封闭在柱状晶体之间（取决于焊缝成形系数）。

c）结晶过程产生足够大的应变（由于拘束度大、焊接热输入大等）。

②液化裂纹

液化裂纹是在母材近缝区或多层焊的前一焊道因受热作用而液化的晶界上形成的焊接裂纹。液化裂纹

常发生在靠近熔合线的热影响区中。

产生液化裂纹的三大要素：

a）用材晶粒的晶界上存速低熔点共晶物。

b）焊接过程中，低熔点共晶物完全或局部熔化。

c）近缝区产生足够大的应变

③再热裂纹

再热蓑纹是近缝区金属在高温热循环作用下，强化相碳化物（如碳化钛、碳化钿、碳化铝、碳化铭等）

沉淀在晶内的位错区匕使晶内的强化程度远远大于晶间，当强化相弥散分布在晶粒内时，会阻碍晶粒内

部的局部调整，又会阻碍晶粒的整体变形。当应力松弛而发生塑性变形时，主要由晶界来承担，于是晶界

区金属发生滑移，且在三晶粒交界处产生应力集中，就会产生裂纹。

因其是在焊接后接头再次加热（消除应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹故称为再热裂纹。

有再热裂纹倾向的材料包括Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR.07MnCrMoVR,07MnNiMoVDR和口本的CF-62

系列钢。

产生再热裂纹的三大要素：

a）母材（例如Cr-Mo-V、Cr-Mo-V-B、Mn-Ni-MoT合金系列等低合金钢）中存在较多的具有沉淀倾向的

碳化物形成元素，同时，焊接过程中，热影响区受较高温度作用，奥氏体化的晶粒急剧长大，碳化物熔于

固溶体中。

b）焊接接头又经受500-700℃热过程，固溶体中的碳化物沉淀，晶粒内部强化，晶界薄弱。

c）焊接接头存在较大的应力。

4）热裂纹的形成机理：

综上所述，产生热裂纹的因素有冶金因素和力学因素。焊缝金属在凝固过程中会形成几种低熔点化

合物（如硫化物），它们以液相状态存在于晶粒边界处，这是导致热裂纹的冶金原因。硫是最有害的元素，

因为它可反应生成多种低熔点的化合物如硫化铁。所以应使母材和填充金属的硫含量保持低水平。碳是另

一种有害元素，因为它影响焊缝金属的液相温度并有降低焊缝金属高温延性的倾向。不可能将母材碳含量

进行大范围的改变，但可以用镒对硫的高比值来抵消碳的作用。

硅和磷不直接影响焊缝金属的液相，但会促进硫的偏析，因而助长硫的反应作用。不论焊缝金属中

低熔点化合物含量如何，只要不向焊缝上施加拉应力是不会形成热裂纹的。但是由于应力是不可能避免的,

所以，在凝固或再热过程中施加的应力越大，开裂就越严重。

母材的大小和厚度、接头构造、焊道尺寸和形状都会影响焊缝中的残余应力大小，而且，不同的焊

接方法采用的热输入不同，从而会造成不同的显微组织变化和不同的残余应力水平。接头构件应便于进行

良好的装配。还应采用可使焊缝的拘束度最小的焊接工艺。

5）预防措施

①防止产生热裂纹的措施：

a）减小钢中或焊缝中C、S、P等元素的含量，适当提高焊缝成形系数，即增加焊缝宽度，降低焊缝计算

厚度，可采用多层多道焊法，改善散热条件，使低熔点物质上浮至焊缝表面而不存在于焊缝中，以降低偏

析程度。

b）合理选用焊接参数，采取预热和后热等措施，并保证层间温度不低于预热温度，减小焊接冷却速度,

避免焊缝中出现淬硬组织。

c）合理设计接头和坡口，采用合理的装配次序，减小拘束度和焊接应力。

d）收弧时采用引出板或延时断弧，使焊缝金属填满弧坑，以减少弧坑裂纹的产生。

②防止产生再热裂纹的措施：

除选用有沉淀倾向碳化物形成元素含量小的母材外，在工艺上可采取下列措施：

a）采用焊接热输入小的焊接工艺，减小热影响区过热段的尺寸。

b）选用强度比母材低、没有沉淀倾向碳化物形成元素的焊件材料。使焊缝强度低于母材以增高其塑性

变形能力。

c）正确选用消除应力热处理规范，避免焊件在敏感的温度区间停留。

d）采用高温预热、后热，降低接头内应力。

图11-3热裂纹

2.根据与焊缝轴线方向的相对位置分：

裂纹可分为纵向裂纹和横向裂纹。纵向裂纹位于焊缝热影响区，平行于焊缝轴线，横向裂纹则垂直

于焊缝轴线。

(1)纵向裂纹

纵向裂纹几乎都在焊缝上而且通常局限于焊缝中心，裂纹轴线与焊缝长度方向平行。

角焊缝的纵向裂纹可能是其他裂纹扩展的结果，它产生于根部焊道并继续延伸至整个焊缝。纵向裂

纹发生原因之一是接头的拘束度大，可在某一缺陷周围诱发裂纹，如焊缝的气孔和夹渣等。另一个原因是

大截面接头或不等厚接头中存在收缩应力。高速焊接时容易产生纵向裂纹，如普通埋弧焊、熔化极气体保

护焊(GMAW)和焊条电弧焊以及自动焊设备完成的高速焊缝。厚壁焊缝的纵向裂纹经常是由冷却速度快和拘

束度高所致。

(2)横向裂纹

横向裂纹垂直于焊缝金属轴线。它可能在焊缝金属中，也可能扩展到热影响区和母材中。横向裂纹

一般是由于焊缝中延展性差的部位受纵向拉应力而产生的。焊缝金属中的横向裂纹一般与氢脆有关。

3.按裂纹的所在位置分：

裂纹可分为弧坑裂纹、焊趾裂纹、根部裂纹、喉部裂纹、焊道下和热影响区裂纹等。

(1)弧坑裂纹

弧坑裂纹通常是由于不正确的收弧引起的浅层热裂纹。焊接操作不当及焊接电弧中断等不正确操作

时就会在弧坑产生这种裂纹。这种裂纹常常呈星形且向弧坑边缘延伸。这种缺陷经常发生在热膨胀性较高

的金属，如不锈钢等。弧坑裂纹可能位于纵向焊缝裂纹的起始点，尤其是单道焊缝端部的弧坑。为防止弧

坑裂纹或将其数量控制到最少，可采用填满弧坑技术，使弧坑呈凸形，或收弧时采用电流衰减技术。

(2)焊趾裂纹

焊趾裂纹一般为冷裂纹，产生在应力集中的焊趾处母材的表面，然后向母材内部扩展这些裂纹通常

是由于热收缩应力使已经脆化的焊缝热影响区产生较大变形所造成的焊趾裂纹有时在母材金属不能承受焊

接造成的收缩变形的情况下发生。焊趾裂纹也会发生在疲劳载荷的角焊缝接头中，例如小直径管座接头焊

缝。这些焊缝上的疲劳载荷引起的焊趾裂纹在应力集中区往往可以扩展到整个管子的壁厚。

(3)根部裂纹

根部裂纹沿焊缝根部或表面纵向分布。裂纹性质可能是热裂纹或冷裂纹。其产生原因，或者与焊接

工艺有关，或者与待焊材料引起的冶金性能有关，或者是由于未焊透或预热处理不当、焊速过快或间隙过

大所致。根部裂纹的产生也可能是由表面污染或填丝不当所引起的。应该认真按照焊接工艺进行施焊，以

防止裂纹的产生。

(4)喉部裂纹

喉部裂纹可见于焊缝轴线，沿焊缝表面纵向分布并向根部扩展。喉部裂纹通常是热裂纹，也是纵向

裂纹的一种。

(5)焊道下和热影响区裂纹

焊道下和热影响区裂纹通常是热影响区的冷裂纹。它们通常比较短而且不连续，但易于扩展成连续

裂纹。通常焊道下裂纹的产生需具备产生冷裂纹的三大要素。研究发现这些裂纹在焊缝金属下面母材和热

影响区中呈规律性分布。它们很少向表面扩展并且通常沿着焊道外形分布。根据微观组织和残余应力的取

向，裂纹可能是纵向，也可能是横向的。外观检查很难发现这种裂纹，即使用超声波探伤或射线探伤方法

检查也很难发现。

(6)表面裂纹

表面裂纹位于焊缝金属外部，是由焊缝金属凹陷过大、或余高不够、或焊接速度过快引起的，也可

能是由快速冷却收缩引起的。防止措施就是严格按照焊接工艺进行施焊。

(7)中心裂纹

中心裂纹是下列三种裂纹引起的，即结晶裂纹、焊道成形和焊缝表面形状裂纹，这三种裂纹形式完

全相同，而且通常很难辨认具体的产生原因；经验表明，这些裂纹常常是两个或三个相互作用促使中心裂

纹产生。

1)结晶裂纹是在焊缝金属凝固时，混合物中低熔点物质(P、Zn、Cu、S)析出造成的。熔池里低熔点

物质最后凝固，所以在凝固过程中，熔池从远离中心处开始凝固，低熔点物质势必被迫聚集在焊缝中心。

限制母材中杂质的熔入可以防止结晶裂纹，也可通过限制熔深的方法来解决，在坡口表面堆焊隔离层

也能有效地减少焊缝金属中的杂质。

2)焊道成形裂纹与熔深大的焊接方法(SAW、GMAW、FCAW)有关。在焊缝横截面上，当焊道深度大于宽

度时，熔池凝固期间晶粒的生长方向垂直于钢的中心交界面，所以无法实现横截面的完全熔合。为此单道

焊缝宽度应尽量和焊道深度一样。推荐的宽深比为1：1〜1.4：1。如果多层焊的每道焊缝的宽度都大于其

深度，则这种裂纹就不会发生。

3）焊缝表面形状裂纹

凹形焊缝的内应力使焊缝表面呈拉应力，而凸形焊缝的内应力使焊缝表面呈压应力，由于拉应力的作

用在凹形焊缝表面形成裂纹。凹形焊缝常常由电弧电压偏高造成，电弧电压稍微降低就会得到凸型焊缝，

即可限制裂纹形成倾向。高速焊接容易产生凹形焊缝，降低焊接速度、增加金属的填充量可使焊缝呈凸形。

向下立焊焊接时，同样具有产生裂纹倾向的凹形焊缝。

图11-4焊接接头裂纹分布示意图

1.焊缝中的纵向裂纹与弧形裂纹（多为结晶裂纹）2.焊缝中的横向裂纹（多为延迟裂纹）3.熔合区附近的横向裂

纹（多为延迟裂纹）4.焊缝根部裂纹（延迟裂纹、热应力裂纹）5.近缝区根部裂纹（延迟裂纹）6.焊趾处纵向裂纹（延迟

裂纹）7.焊趾处纵向裂纹（液化裂纹，再热裂纹）8.焊道下裂纹（延迟裂纹、液化裂纹，再热裂纹、高温低塑性裂纹）9.

层状撕裂

二、气孔

气孔的危害性比裂纹小，但气孔的尺寸和数量超过一定范围时，就是不允许存在的焊接缺陷。微量气

孔，对接头静态拉伸或屈服强度无明显影响。气孔对塑性的影响比较显著，母材屈服强度越高，气孔对塑

性的影响就越大。

1.气孔定义和分类

焊接接头的孔穴包括残留气体形成的气孔和由于凝固时收缩造成的缩孔。气孔是焊接时熔池中的气体

在金属凝固以前未来得及逸出，而在焊缝金属中残留下来所形成的空穴。

气孔按形状分为球状气孔、条形气孔和虫形气孔；按数量可分为单个气孔、均布气孔、局部密集气孔

和链状气孔、缩孔可分为结晶缩孔和弧坑缩孔。如图11-5所示。

（1）均布气孔单道焊缝或多道的一道或几道焊缝中都可能产生均布气孔。均布气孔的产生是由于不合

适的焊接操作技术或不恰当的气体保护、焊件表面污染或材料缺陷所致。

（）密集气孔

密2集气箱具有其自身的特点，即形状不规则的成群气孔呈区域化分布。它常常是由于不正确的引弧或收

弧引起的。电弧偏吹也可促使密集气孔的产生。

（3）链状气孔

由一种局部线性排列的球形或长条形气孔组成。这种气孔可沿焊缝根部或焊道边界之间呈直线分布，

它是由污染的缺欠处气体的逸出引起的。

（4）管状气孔

是指气孔的长度大于宽度且近似垂直于焊缝表面。在角焊缝中，长条形气孔常常从焊缝根部向焊缝表

面扩展。焊缝表面的单个管状气孔与焊缝内部的多数管状气孔形状是相同的。焊缝内部的管状气孔大都不

向表面扩散，电渣焊缝中的管状气孔相对较长，其产生原因通常是焊缝金属快速凝固所致。

在焊接过程中促使焊缝形成气孔的气体有氢气、氮气和CO气体。氢气孔、氮气孔大多出现在焊缝表面;

CO气孔多产生于焊缝内部并沿结晶方向分布。

2.气孔产生原因

气孔产生的原因主要是，常温固态金属中的气体溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的儿十分之一

至几百分之一，熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出。当金属凝固速度大于气体逸出速

度时，就形成了气孔。

气孔的形成机理：

焊缝中溶入的气体或由其引起气孔的污染也会影响焊缝金属的其他使用性能。当焊件在承载条件下工

作时.，溶入气体的缝隙是导致焊件开裂的裂纹源，而钢中的氢就是导致这种裂纹的原因。其他气体，如少

量的氮和氧的影响不大。气孔对焊缝金属冲击韧性的影响很小。一定数量或大尺寸的气孔会大大削弱焊缝

的截面积，降低焊缝的强度、塑性和韧性。焊缝表面的气孔还有损于焊缝的外观质量。

形成气孔的气体，来源于两个方面，一种是外部气体进入并溶解于高温金属熔池中；另一种是熔池中

有机物的分解或元素的氧化反应产生的气体。在高温金属熔池的冷却过程中，熔池中的气体，由于溶解度

降低而处于饱和状态，就会急剧向外逸出，来不及逸出的气体，被凝固的焊缝金属包围，就形成气孔。

氢是焊缝金属中产生气孔的主要因素，它可以从任何气源进入焊接熔池，例如，焊接区的空气、焊剂

或焊条药皮中的纤维化物质等。由于焊剂、焊条药皮、空气或母材金属表面都可能含有水分，焊接熔池中

的氢也可为水的溶解所致。而存在于填充焊丝表面上的拉拔用的固溶剂也是引起焊缝金属氢致气孔的重要

原因，特别是小直径焊丝。母材水分或表面氧化物中的溶解氢可能残留在焊缝金属内部。填充金属中也含

有一定量的溶解氢。

氮气通常是由于电弧和焊接熔池的保护被破坏，空气进入焊接区造成的。氧可能从焊丝或母材上的氧

化物、焊剂或焊条药皮中的化合物或者空气这三种形式进入焊接熔池。母材金属、填充金属、焊剂或焊条

药皮中的脱氧剂不足，则会导致焊接熔池的脱氧不完全。

焊缝金属中的气孔通常与焊接方法和焊接工艺有关。在某些情况下，还与母材金属的牌号和化学成分有

关。焊接方法、焊接工艺、母材金属牌号(包括冶金方法)直接影响焊接熔池中气体的数量和形式。焊接方

法、焊接工艺控制着焊接熔池的凝固速度，进而影响焊缝中气孔的数量。

对于给定的焊接工艺和母材组合，采用正确的焊接工艺，焊缝金属中基本不会产生气孔。溶解型气体

常常存在于液态焊缝金属内部，如果溶解的气体含量超过其固态溶解度时，则当焊缝金属凝固时便形成气

孔。焊接熔池中气体可能有他、。2、N2、CO、C02等其中CO、压、总在焊接熔池中的溶解度比其他气体都大得

多，而且这些气体在固态时的溶解度比液态时低，所以是最容易产生气孔的气体。

缩孔产生的原因是，金属液凝固时补缩不足导致的孔洞状缺陷。

3.预防气孔措施

焊接中防止焊缝中产生气孔的常用方法

(1)仔细清除工件表面的污物，焊条电弧焊时在坡口两侧正反面各10mm、埋弧焊时各20nlm范围内去除

锈、油并打磨至露出金属光泽，特别是在使用碱性焊条和埋弧焊时，更应做好清洁工作。

(2)焊条和焊剂一定要严格按照规定的温度进行烘焙，烘干焊条时，每层焊条不能堆放太厚(一般1-3

层)，以免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除。

(3)不应使用过大的焊接电流。

(4)采用直流电源施焊时，电源极性应为反接。

(5)碱性焊条施焊时，应采用短弧焊。

(6)引弧时应将焊条略作停顿，对引弧处进行预热，否则引弧处容易形成气孔。

(7)采用焊条电弧焊打底、埋弧焊盖面的工艺时，打底焊条应为碱性焊条，用酸性焊条打底极易产生气

a、单个球状气孔b、均布气孔c、密集气孔

d、与焊缝轴线平行的链状气孔

e、管状气孔f、单个气孔

图11-5气孔形态示意图

三、固体夹杂

夹渣的存在减少了焊缝的截面积，降低了焊接接头的塑性和韧性，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集

中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。

夹渣对焊缝性能的影响与气孔相同，夹渣对静态拉伸性能的影响主要是降低其有效承载截而。焊缝中

少量夹渣，对焊缝金属塑性似乎没有影响。抗拉强度较大的焊缝金属，其韧性通常不受影响，然而随着抗

拉强度增加，韧性的降低与夹渣的尺寸、数量成比例。夹渣会影响焊缝金属的疲劳性能。特别是当去除焊

缝余高且焊缝不作焊后热处理时；焊缝表面(正面或背面)上的夹渣对疲劳性能的影响程度要比焊缝内部夹

渣大得多。

L定义：固体夹杂是指在焊缝金属中残留的固体杂物，包括残留在焊缝金属中的焊渣、氧化物、硫化

物和外来金属颗粒(夹鸨、夹铜等)。夹渣的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。

夹渣影像，如图11-6所示。

夹鸨是在鸨极气体保护电弧焊或等离子弧焊时，鹤极微粒进入焊缝金属中而产生的焊接缺陷。

2.发生区域：有熔渣保护电弧焊工艺在焊缝金属中残留的固体杂物；通常只有在熔渣保护电弧焊工艺

中例如焊条电弧焊、药芯焊丝电弧焊、埋弧焊和电渣焊时才产生夹渣。

3.产生原因：夹渣是由于焊渣残留于焊缝金属中造成的焊接缺陷。

夹渣是因为错误的焊接操作技术和接头焊接可达性较差所致。当焊接操作技术合适时，熔渣容易浮在

液态焊缝金属表面。焊接接头边缘或焊道间的尖锐缺口会促使焊缝金属中形成夹渣。

夹鸨中的铝来自鸨电极，这可能是因为铛电极接触到熔池而使一部分鸨电极溶于金属熔池，也可能因

为焊接电流过大，导致铸电极熔化而滴进了金属熔池。采用X射线探伤时，可以看到在夹铐处是一个亮的区

域，这是因为鸨比周围的金属密度大吸收了大量的X射线。

熔渣是焊接和熔融焊缝金属冶金反映的产物。氧化物、氮化物和其他杂质溶解于熔渣中，当熔渣浓度

低于焊缝金属浓度时、熔渣会自然浮到焊缝表面。焊接过程中，由于电弧的激烈搅拌作用，夹渣可能在熔

融焊缝金属表面以下形成。焊渣在电弧之下流动，也可能被液态焊缝金属所覆盖。后者主要是多层焊接中

层间清理不当所致。

有些因素会阻碍脱渣顺利进行，进而导致夹渣，这些因素有焊接速度过高、凝固速度快、焊接电流不

足、焊条(焊丝)操作不当、前层焊道存在咬边等。而焊道成形不良、严重咬边或不合适的坡口形状等几何

因素都提供了熔渣在焊道下面聚集的空间。根部焊道焊接时I如果焊条或焊丝直径过大且电弧仅作用在坡

口侧而没有作用在根部时，熔渣很可能卷入根部间隙中并形成焊缝下夹渣。

4.预防措施

在焊接中防止夹渣产生的措施如下：

(1)当坡口尺寸不合理时，采用小直径焊条。

(2)坡口有污物时，要清理干净。

(3)多层焊时，层间清渣要彻底。

(4)焊接热输入小，熔渣流动性变差容易形成夹渣，所以要加大焊接电流。

(5)焊缝散热太快、液态金属凝固过快、容易形成夹渣，所以应降低冷却速度。

(6)焊条药皮、焊剂化学成分不合理，熔点过高，冶金反应不完全，脱渣性不好。

(7)铝极惰性气体保护焊时，电源极性不当，电流大，鸨极熔化脱落于熔池中，产生夹鸨，应当选择正

确的电源极性，使用适当的电流，避免夹鸨。

(8)焊条电弧焊时，焊条摆动不良，不利于熔渣上浮。应正确摆动焊条，使熔渣上浮，以防止夹渣的产

生。

夬江景W宾

图11-6夹渣影像形态示意图

四、未熔合和未焊透

1.未熔合

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。局部未熔合与气孔和夹渣作用非常相似，它影响焊接接头的完整性。根据

焊接接头承载方式不同，局部未熔合的容许范围与气孔、夹渣的限制相似。连续未熔合与未熔透的影响相

同。

(1)定义：未熔合是指熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的缺陷。按其所

在部位，未熔合，可分为坡口未熔合、层间未熔合及根部未熔合，如图11-7所示。

(2)发生区域：坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。

(3)产生原因：对于给定的接头形式和焊接工艺，未熔合的产生原因是焊接操作技术不合适，母材

焊接熔深不够或接头设计不合理，导致母材金属或前层熔敷金属或两者都有的未完全熔合。

影响未熔合的焊接参数包括焊接电流较小，热输入量不当，焊条(焊丝)控制不合适以及焊接过程中待

焊接头表面的电弧可达性受限。即使焊接参数和焊接技术正确，焊前(或层间)清理不够也可能产生未熔合。

氧化物或其他外来物质如金属表面的熔渣也会促进未熔合的形成。焊接工艺必须与接头坡口准备形式相适

应，以避免产生未熔合。焊缝内部的未熔合检测要比表面缺欠难得多。当外观检查不能发现时，必须采用

无损探伤方法如超声波探伤。

(4)预防措施

在焊接中防止产生未熔合的措施如下：

1)焊接坡口表面要加强清理，因为坡口或焊道有氧化皮、焊渣等杂质，会导致一部分热量损失在熔化

杂质上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。

2)调整合理的焊接参数，如加大焊接电流、电弧电压，减小焊接速度。

3)焊条或焊丝的摆动角度应避免偏离正常位置，否则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。

4)电弧在坡口面应适当停留,

2.未焊透

根部存在未焊透的单面焊缝，在承受拉应力时.，应力集中可能引起脆性断裂(无明显变形)。如果焊缝

中的未焊透位于焊缝中性轴上，则弯曲应力较低，但应力集中位于缺陷的两端。

未焊透缺欠在任何承受拉伸载荷的焊缝中是不允许的，它能引发扩展型裂纹，造成灾难性的破坏。

设计允许局部焊透（不需要全焊透）的焊接接头，根部未焊透不是焊接缺陷，但是必须保证焊缝有效厚

度达到设计要求。

（1）定义：未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透而产生的焊接缺欠。当焊缝的熔透深度小于板厚

时形成未焊透。单而焊时，焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两面焊缝熔深之和小于钢板厚度。

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。其次，未焊透引起的应力集中所造

成的危害，比强度下降的危害大得多。

（2）发生区域：焊缝根部。如图n-8所示。

（3）产生原因：未焊透是由焊接热量不够、焊接速度过快、接头形式不合理、坡口角度不合适或电

弧对熔池的控制不当所致。未焊透与接头坡口形式利焊接工艺有关。尤其是管子焊缝，由于内壁存在错边,

很容易产生未焊透。许多用于双面坡口焊缝的焊接工艺，在背面首道焊缝焊前，应对正面首层焊缝根部清

根。这样才能保证背面首道与正面首道焊缝之间，没有任何未焊透型的焊接缺陷。

（4）预防措施：

在焊接中防止产生未焊透的措施如下：

1）适当加大装配间隙，减小钝边长度，加大坡口角度。

2）调整焊接参数，如增大焊接电流，降低焊接速度和电弧电压。

3）打底焊时，采用小直径焊条的双面焊时，要加强焊根清理。

4）要注意焊条角度问题，防止焊条偏离焊道中心，包括磁偏吹和焊条偏心度。

图11-8未焊透示意图

五、形状与尺寸不良

形状与尺寸不良缺欠是指焊缝外表面形状或接头几何形状不良包括咬边、缩沟、焊缝超高、凸度过大、

下塌、焊瘤、错边、角度偏差、下垂、烧穿、未焊满、焊角不对称、焊缝宽度不齐、表面不规则、焊缝接

头不良、变形过大、焊缝尺寸不正确、焊缝厚度过大、焊缝宽度过大、焊缝有效厚度过大或不足。

1.咬边

咬边减小了母材金属的工作截面，降低了工件的承载能力，同时还会造成应力集中，咬边产生的缺口

越尖锐越深，则缺陷越严重，甚至发展为裂纹源。咬边如图11-9所示。

如果仔细检查，所有的焊缝都有不同程度的咬边。有些咬边可能只有在金相试验中将焊缝界面腐蚀后

经放大才会发现。当咬边的深度超过了允许的数值时，它才被视为不可接受的焊接缺陷。

（1）定义：咬边是由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的不规则缺口。

（2）发生区域：咬边一般位于焊缝和母材连接处、角焊缝的焊趾处或者坡口焊缝的熔合线处。咬边

也可能出现在单面焊接的坡口焊缝根部。最严重的咬边通常可见于焊接时处于垂直位置的母材表面。一般

在平焊时较少出现，而在立、横、仰焊时容易出现。

（3）产生原因：主要是焊接操作不恰当或焊接参数选择不对所致，例如焊条角度不当、电弧拉得太

长，运条方式不当；电流太大，焊接速度太快，造成电弧热量太高，熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。

其次，直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因，因此角焊中，采用交流焊代替直流焊也能有效防

止咬边。另外，在横、立、仰焊位置也会加剧咬边，因此要加强焊工技能培训。

«）角恨咬迎。接饵绕砌

图11-9咬边示意图

2.缩沟

缩沟是指在根部两侧或中间焊道可观察到的沟槽。

在压力容器制造过程中，经常会使用衬环来焊接筒体最后一道环缝。此类对接焊缝通过射线检测后，

底片上经常能看到一些貌似未熔合的伪缺陷影像。实质是带衬环焊缝根部收缩沟缺陷。

收缩沟产生的原因是带永久性衬垫板单面开V形坡口，在采用埋弧焊或焊条电弧焊过程中，细颗粒的焊

剂（或药皮）在熔池底部与熔化的熔融金属熔合在一起，这种液态金属熔渣沿着衬板渗入贴合间隙中。由于

垫板与筒体间隙不均匀，故液态金属熔渣会形成不规则的阴影。

3.下塌、焊瘤、下垂、烧穿

（1）下塌

下塌是穿过单层焊缝根部或从多层焊接接头穿过前道熔敷金属塌落的过量焊缝金属。

产生下塌的原因是焊接电流过大、焊接速度偏小、坡口间隙过大而钝边偏小。实际焊接中应合理选择

焊接参数，提高焊工焊接水平。

（2）焊瘤

焊瘤是指焊接过程中，熔化金属流淌到未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成未与母材熔合

的金属瘤。焊瘤是•种表面缺欠，这种表面缺欠不仅会产生严重的机械缺口，而且会严重影响焊缝外观质

量。如图11T0所示。

产生焊瘤的原因是焊接工艺控制不好，焊接材料选用不当，或者焊前母材坡口制备不合适，都可能引

起焊痛。另外，牢固附着在母材上的氧化物也会妨碍熔化，从而产生焊瘤。实际焊接过程中应适当降低焊

接电流、加快焊接速度，拉长电弧。

图H-10焊瘤示意图

（3）下垂

下垂是受重力作用焊缝金属塌落。因此在实际焊接过程中合理选择焊接参数，采用不同的运条手法。

在立焊、仰焊时，平直焊产生的热量集中，熔化金属容易垂落，摆动焊可以避免这一现象发生。小节距摆

动焊适用于打底焊，大幅度摆动焊适用于厚板的平焊、角焊、立焊和仰焊的中间层和盖面层。

（4）烧穿

烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺陷。烧穿减少焊

缝有效截面积，降低接头承载能力等。产生原因是焊接电流过大，焊接顺序不合理，焊接速度太慢，根部

间隙太大，钝边太小等。防止措施是选择合适的焊接电流和焊接速度，缩小根部间隙，提高操作技能。如

图11T1所示。

图11-11烧穿示意图

4.凹坑、未焊满

（1）凹坑

凹坑是指焊缝表面或背面局部低于母材的缺陷。凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成

的（此时的凹坑称为弧坑）。仰、立、横焊时，常在焊缝背面根部产生凹坑。如图11T2所示。

凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常常有弧坑裂纹或弧坑缩孔。防止措施是：尽量选用平焊位置，

选用合适的焊接参数，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。

凹坑

(2)未焊满

未焊满是由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或间断的凹坑。填充金属不足是产生未焊满的根

本原因。

未焊满同样减小了焊缝的有效截面积，同时也会产生应力集中，由于规范太小使冷却速度增大，容易

产生气孔、裂纹等缺陷。在实际焊接过程中，通过加大焊接电流、加焊盖面焊缝等措施来避免未焊满的产

生。

5.焊脚不对称

同在一侧的角焊缝，其直角边上的焊脚不对称。这种缺陷会降低工件的承载能力，并造成一定的应力

集中。在实际焊接中，应按图施工。

6.焊缝几何形状不良

几何形状不良主要是指焊缝超高、凸度过大、焊缝宽度不齐、表面不规则、错边、角度偏差、焊缝接

头不良等缺陷。这些缺陷不仅影响焊缝外观质量，而且极易造成应力集中。

缺陷形成原因主要是坡口角度不当，装配间隙不均匀，焊接参数选择不当，焊接电流过大或过小，焊

接速度不均匀，运条手法不正确，焊条或焊丝过热等。

在焊接过程中，选择正确的焊接参数、适当的焊条及其直径，调整装配间隙，均匀运条，避免焊条或

焊丝过热，就能避免以上缺陷。

7.焊缝尺寸不良

焊缝尺寸不良包括焊缝变形过大、焊缝尺寸不正确、焊缝厚度过大、焊缝宽度过大、焊缝有效厚度过

大或不足等缺陷。在实际焊接过程中，应选择合适的坡口角度，保证装配间隙均匀，调整焊接参数，加强

焊工培训。

六、其他缺陷

不包括前述五类焊缝缺陷在内的缺陷称为其他缺陷。包括如下几种：

1.电弧擦伤

在焊缝坡口外面引弧或引弧时在母材金属表面产生的局部损伤称为电弧擦伤。焊接淬硬性高的低合金

高强度钢时，电弧擦伤极易引起裂纹的产生，因此引弧应在引弧板上进行。如图11T3所示。

图11-13电弧擦伤示意图

2.飞溅

熔焊过程中向周围飞散的金属或焊渣颗粒称为飞溅。焊接完成后要及时清理。如图11T4所示。

3.鸨飞溅

从鸽极过渡到母材金属表面或凝固焊缝金属表面的筲颗粒称为铛飞溅。铝飞溅会降低工件的耐腐蚀能

力或冲击韧性。因此在焊接中，一方面采用高频振荡器或高频脉冲引弧，另一方面操作时注意防止焊丝碰

到鸨极。

4.表面撕裂

表面撕裂是指拆除临时焊接附件时造成的表面损伤。表面撕裂是裂纹源，因此应重视。

5.磨痕或凿痕容易造成应力集中。

6.定位焊缺陷定位焊缺陷是指定位焊不当造成的焊道破裂、未熔合等缺陷，或因定位未达到要求

就施焊导致的缺陷。定位焊作为焊缝的一部分，焊工应持证上岗，否则应打磨去除。

第三节焊接缺陷的返修

一、现行规程对返修的具体规定

1.焊接工艺评定

《承压设备焊接工艺评定》（NB/T47014（JB/T4708）,以下简称NB/T47014）己经国家能源局批

准发布，并于2011年10月1口起实施。国家质检总局以质检特函（2011）102号文发布要求，自2011年11月

22日起，锅炉、压力容器（不含气瓶）制造、安装、改造单位，进行新的焊接工艺评定以及修改原有焊接

工艺评定时应当执行NB/T47014。

承压设备焊接工艺评定的要求如下：

（1）承压设备产品施焊前，受压元件焊缝、与受压元件相焊的焊缝、熔入永久焊缝内的定位焊缝、受

压元件母材表面堆焊与补焊，以及上述焊缝的返修焊缝都应当进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的

焊接工艺规程（WPS）支持；

（2）承压设备的焊接工艺评定应当符合NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》的要求；

（3）监检人员应当对焊接工艺的评定过程进行监督；

（4）焊接工艺评定完成后，焊接工艺评定报告（PQR）和焊接工艺规程（WPS）应当由制造（组焊）单

位焊接责任工程师审核，技术负责人批准，经过监检人员签字确认后存入技术档案；

（5）焊接工艺评定技术档案应当保存至该工艺评定失效为止，焊接工艺评定试样应当至少保存5年。

2.TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》及TSGR0005-2011《移动式压力容器安全技

术监察规程》对返修的具体规定，超标缺陷的返修办法。

（1）焊接返修

焊接返修（包括母材缺陷补焊）的要求如下：

1）应当分析缺陷产生的原因，提出相应的返修方案；

2）返修应当按照焊接工艺评定的要求进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接J：艺规程（WPS）

支持，施焊时应当有详尽的返修记录；

3）焊缝同一部位的返修次数不宜超过2次，如超过2次，返修前应当经过制造单位技术负责人批准，并

且将返修的次数、部位、返修情况记入压力容器质量证明文件；

4）要求焊后消除应力热处理的压力容器，一般应当在热处理前焊接返修，如在热处理后进行焊接返修，

应当根据补焊深度确定是否需要进行消除应力处理；

5）有特殊耐腐蚀要求的压力容器或者受压元件，返修部位仍需保证不低于原有的耐腐蚀性能；

6）返修部位应当按照原要求经过检测合格。

3.TSGG0001-2012《锅炉安全技术监察规程》对返修的具体规定，超标缺陷的返修办法。

（1）焊缝返修

1）如果受压元件的焊接接头经过检测发现存在超标缺陷，施焊单位应当找出原因，制定可行的返修方

案，才能进行返修；

2）补焊前，缺陷应当彻底清除补焊后，补焊区应当做外观和无损检测检查；要求焊后热处理的元（部）

件，补焊后应当做焊后热处理；

3）同一位置上的返修不宜超过2次，如果超过2次，应当经过单位技术负责人批准，返修的部位、次数、

返修情况应当存入锅炉产品技术档案。

二、返修工艺规程编制和返修后的检验要求

1.焊接接头的返修应符合国家法规、标准和工艺的规定。

2.焊接接头返修一般由检验人员、无损检测人员出具“焊接接头返修报告”，并在实物上画出返修部

位。

3.返修前应由焊接责任人会同有关人员分析焊接缺陷产生的原因，提出相应的返修方案，避免再次产

生焊接缺陷的技术措施。

4.焊缝同一部位返修一般不应超过两次，焊缝返修应编制返修工艺卡，一、二次返修由焊接技术人员

编制返修工艺卡，报焊接责任人审批，或由焊接责任人直接编制。返修工艺卡应包括缺陷产生的原因、避

免再次产生缺陷的技术措施、焊接参数的确定、返修焊工的指定、焊材的牌号及规格、返修工艺编制人、

批准人的签字。超过两次以上的返修，在返修前应当经过制造单位技术负责人批准。

5.生产部门或车间指定该焊缝原施焊焊工或由相应合格项目的熟练焊工，按返修方案采用碳弧气刨、

打磨等方式清除缺陷，必要时进行表面无损检测确认缺陷已全部清除。

6.返修应当进行焊接工艺评定或者具有经过评定合格的焊接工艺文件的支持。

7.应由焊接检验人员在现场监督，进行返修现场的详细记录，其内容至少包括坡口形式、尺寸、返修

长度、焊接参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间、焊材牌号

及规格、焊接位置等）和施焊者及其钢印代号等。

8.返修焊缝与原焊缝应圆滑过渡，必要时应打磨处理。

9.有焊后消除应力热处理要求的，一般应当在热处理前焊接返修，如在热处理后进行焊接返修，应当

根据补焊深度确定是否需要进行消除应力热处理。

10.有特殊耐腐蚀要求的产品或者受压元件，返修部位仍需保证不低于原有的耐蚀性。

11.焊接返修后，应重新按原检验和试验方法进行检验（含无损检测）和试验，确保合格。

12.超过两次以上的返修，应将返修次数、部位、返修后的无损检测结果和技术负责人批准字样记入

产品或工程质量证明书的制造变更报告中。

第四节焊接检验的分类、常用检验方法与要求

-、概述

焊接检验是对焊接工艺的验证过程，贯穿于整个焊接生产过程中。在不同阶段，焊接检验的目的也

各不相同。按不同的焊接检验阶段，焊接检验可分为焊前检验、焊接过程中的检验和焊后检验。

1.焊前检验

主要是检查技术文件是否完整齐全，原材料的质量是否可靠，焊接设备和焊工的资格是否符合要求，

可以减少和降低产生焊接缺陷的各种影响因素，对预防焊接缺陷的产生具有重要意义。

焊前检验包括：

（1）所用焊接材料和母材的检查和验收。

（2）检查焊接材料及母材的牌号和规格、焊接坡口形式及尺寸是否与焊接工艺文件的要求一致，焊

前清理和焊前预热是否符合规定，焊接设备的运行是否正常等。

（3）生产前焊接试样检验，即在产品部件焊接前，应对试样进行断口或接头的力学性能等试验，试验

合格后，才能焊接产品。

2.焊接过程中的焊接检验

主要是对焊接工艺的执行进行检查，可以防止和及时发现焊接缺陷的产生，若出现焊接缺陷，也可以

及时分析缺陷产生的原因，采取必要的纠正措施，保证工件在制造过程中的质量。

焊接过程中的检验包括：

(1)焊接工艺纪律检查，包括焊接参数和层间温度的检查等。

(2)焊道的外观质量检查和各种无损检测。

3.焊后检验

是在全部焊接工作完成后，对焊接接头进行的成品检验。焊后检验是为了保证所制造的产品各项性能

指标完全满足该产品的设计要求，是保证焊接结构获得可靠产品质量的重要手段。因此焊接检验是保证焊

接结构获得可靠的质量的重要手段之一。

焊后检验包括：

(1)接头的外观质量检验，包括目视检查、着色检测、磁粉检测等。

(2)接头的内部质量检验，一般采用超声波检测和射线检测。

(3)接头和整体结构的耐压检验和密封性检验。

(4)产品试板的理化试验和力学性能检验等。

在诲种设备制造过程中，焊接检验应根据焊接生产的特点，严格按照相关的法律、法规、设计图样、

技术标准和检验文件规定的要求进行检验。

图样规定了材料、焊缝位置、坡口形状和尺寸及焊缝的检验要求。而技术标准规定了焊缝的质量评

定方法和要求。工艺规程、质量检验计划具体规定了检验方法和检验程序，还包括检查工程中的检验记录、

不良品处理单、更改通知单，如图样更改、工艺更改、材料代用、追加或改变检验要求等所使用的书面通

知。订货合同包括了用户对产品焊接质量的要求，也应作为图样和技术文件的补充规定。

常用的焊接检验方法分非破坏性检验和破坏性检验两大类。

1.破坏性检验：包括力学性能、化学分析、金相和焊接性试验；通过焊接试板进行，产前通过焊接

性试验试板、焊接工艺评定试板和产前试件；产后通过产品试板对焊接接头进行破坏性检验。

2.非破坏性检验：包括外观检验、无损检验和焊缝铁素体含量测定等检验。检验对象可以是产品焊

接接头，也可以是焊接试板(例如焊接工艺评定试板和产品试板)；耐压试验和密封性试验的检验对象为产

品整体或产品部件。

三、焊接接头的破坏性检验

1.焊接接头力学性能试验

力学性能试验用来测定焊接材料、焊缝熔敷金属和焊接接头在不同载荷作用下的强度、塑性和韧性。

焊接接头包括母材金属、焊缝熔敷金属和热影响区三个部分，焊接接头具有金相组织和化学成分的不均匀

性，从而导致力学性能的不均匀性。焊接接头力学性能试验结果与焊缝在焊接接头中的位置和方向有一定

关系。

焊接接头力学性能试件取样方法。焊接接头拉伸、弯曲、冲击等取样方法部位见图11-15。具体尺寸

及数量详见有关标准及技术条件要求。试验用的母材、焊接材料、焊接条件、焊前预热及焊后热处理.均应

与相应产品或构件的制造条件相同，或符合有关技术条件规定。

1、2-拉伸；3、5-面弯；4、6-背弯；7、8、9-冲击；10、11、12、13-焊缝金属拉伸

图11-15焊接试板取样方法

(1)焊接接头拉伸试验

焊接接头的拉伸试验应按GB/T2651《焊接接头拉伸试验方法》的规定进行。该标准适用于熔焊和压

焊的焊接接头。焊缝及熔敷金属拉伸试验应按GB/T2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》的规定进行。

①接头拉伸试样的形状有板状试样、整管试样和圆形试样三种，见图11-16,应根据试验要求予以选用。

②焊接接头的拉伸试验一般都采用横向试样。当焊缝金属的强度超过母材金属，缩颈和破坏会发生在母

材金属区。若焊缝金属强度远低于母材，塑性应变集中在焊缝内发生，在这种情况下，局部应变测得的断

后伸长率将比正常标距低。所以横向焊接接头拉伸试验只可以评定接头的抗拉强度Rm(MPa),不能评定接头

的屈服强度和断后伸长率。焊接接头的拉伸试验还可发现断口处有无气孔、裂纹、夹渣或其他焊接缺陷。

③焊缝及熔敷金属拉伸试样应从焊接试件上纵向(垂直于焊缝轴线方向)截取，见表117。加工完成后，

试样的平行长度应全部由焊缝金属组成。通过试验可获得焊缝金属抗拉强度Rm(MPa)、屈服强度RcL(MPa)、

断后伸长率A册)和断面收缩率Z(盼。此外，在断口处可检查有无气孔、裂纹、夹渣或其他焊接缺陷。

口

图11-16拉伸试样图(a.板状拉伸试件b.圆形拉伸试件c.整管拉伸试件)

表11-1熔敷金属拉伸样坯截取方位

试件厚度焊接方法样坯方位说明

电弧焊3适用于焊材与试板为同

或气焊种材料时

坡口面上应施焊二层过

电弧焊渡层，并使其厚度大于

或气焊3mm。适用于焊材与试板

为非同种材料时。

注：S--试件厚度。

(2)焊接接头弯曲及压扁试验

焊接接头弯曲及压扁试验按照GB/T2653《焊接接头弯曲试验方法》的规定进行。该标准适用于熔焊

和压焊的焊接接头。

1)试验目的：在国家标准中规定了金属材料焊接接头的弯曲及压扁试验是对焊接接头进行横向正弯

及背弯、横向侧弯、纵向正弯及背弯、管材压扁等试验，从而确定接头拉伸面上的塑性和缺陷。焊接接头

正弯是指受拉面是焊缝正面的弯曲；背弯是指受拉面是焊缝背面的弯肺，主要是检验焊缝根部的焊接质量;

而侧弯是指受拉面是焊缝纵剖面的弯曲，检验焊缝与母材间的结合强度，以及多层焊时的层间缺陷。

2)试样制备

焊接接头的弯曲试样按试样长度与焊缝轴线的相对位置可分为横弯试样、纵弯试样；按弯曲试样受

拉面在焊缝中的位置可分为正弯试样、背弯试样和侧弯试样。

横弯试样即焊缝轴线与试样纵轴垂直的弯曲试样。

纵弯试样即焊缝轴线与试样纵轴平行的弯曲试样。

正弯试样即试样受拉面为焊缝正面的弯曲试样。对于双面不对称焊缝，正弯试样的受拉面为焊缝最

大宽度面；对于双面对称焊缝，先焊面为正面。正弯试样用以考核焊缝的塑性及熔合线的接合质量。

背弯试样即试样受拉面为焊缝背面的弯曲试样。背弯试样以考核单面焊缝，如管子对接、小直径容

器纵、环缝的根部焊接质量。

侧弯试样即试样受拉面为焊缝纵剖面的弯曲试样。侧弯试样用以考核焊层与母材金属之间的结合强

度，堆焊过渡层、双金属接头过渡层以及异种钢焊接接头的脆性、多层焊的层间缺陷。

弯曲试样按照GB/T2653《焊接接头弯曲试验方法》规定的加工方法和加工尺寸进行制作。其形状符

合要求，如图U-17所示。焊缝的正背面均应采用机械加工的方法修整，使之与母材原始表面平齐。

板状和管状试件的面弯试件

图11-17弯曲试样图

(3)焊接接头冲击试验

焊接接头冲击试验是以GB/T2650《焊接接头冲击试验方法》为依据进行的。GB/T2650《焊接接头冲

击试验方法》规定了金属材料焊接接头夏比冲击试验方法，用以测定焊接接头各区域的冲击功吸收。

将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间，缺口背向打击面放置，用摆锤一次打击试样，

测定试样的吸收能量。可以测定焊缝、熔合线、热影响区和母材在突加载荷作用时对缺口的敏感性、冲击

吸收能量K(J)。

冲击试样应采用机械加工或磨削方法制备，加工过程中要避免表面硬化或过热。尤其是避免缺口附

”发生加工硬化。以尺寸为lOmmXlOmmX55nlm并加工有V形缺口和U形缺口的试样为标准试样。如图11T9所

示。

5s±0.6

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I放大

OJS±0.025

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a.夏比V型缺口冲击试样b.夏比U型缺口冲击试样

图11T9夏比冲击试样图

(4)焊接接头及堆焊金属硬度试验法

硬度是指焊接接头抵抗局部变形或表面损伤的能力。由于硬度和强度有一定的关系,可以通过测定焊

缝和热影响区的硬度，间接估算材料的强度，并比较焊接接头各个区域的性能差别和热影响区的淬硬倾向。

焊接接头的硬度试验一般在接头的横截面上测定，按照GB/T2654《焊接接头硬度试验方法》进行。

B电也为1米

图11-20对接焊缝硬度测试方法

(5)试样数量：接头拉伸不少于1个。熔敷金属、焊缝金属拉伸各不少于1个。整管接头拉伸1个。管

接头剖条拉伸不少于2个。正弯、背弯、侧弯各不少于1个。纵弯不少于2个。接头冲击不少于3个。管

接头压扁不少于1个。接头及堆焊硬度不少于1个。

2.化学分析

焊缝的化学分析试验用来检查焊缝金属的化学成分。分析的元素有碳、钵、硅、硫、磷等五大元素，

对于一些合金结构钢和不锈钢焊缝，还需分析相应的合金元素如格、银、铝、钮、铝、铜等。必要时还需

分析焊缝中氢、氧、氮的含量。

3.金相检验

金相检验主要是检验焊缝金属及热影响区组织、晶粒度的变化和观察各种缺陷，从而对焊接材料、

工艺方法和焊接参数作出相应的评价。

金相试验分为宏观金相试验和微观金相试验两大类。

(1)宏观金相检验用低倍放大镜或目视检查焊缝次结晶组织的粗细程度、熔池形状、尺寸以及各种

焊接缺陷等。一般是在试板上截取横断面试样进行酸浸试验。

(2)微观金相检验是在小于2000倍的光学(或电子)显微镜下进行金相分析，以确定焊缝金属中的显微

缺陷和金相组织。

四、焊接接头的非破坏性检验

有些产品的检验是带有破坏性的，就是产品检查以后本身不复存在或被破坏得不能再使用了。因此

破坏性检验只能采用抽检形式。

而非破坏性检验是指检验时，产品不受破坏，对产品质量不发生实质性影响的检验。包括外观检验、

无损检测、耐压试验和泄漏试验等。

1.外观检验

焊接接头的外观检验是一利简便而又广泛应用的检验方法。外观检验贯穿整个焊接过程的始终，它

不仅是对产品最终焊缝外观尺寸和表面质量的检验，对产品焊接过程中的每一道焊缝也应进行外观检验，

如进行多层焊时，为防止前道焊道的缺陷带到下一焊道，每焊完一道焊道便需进行外观检验。

外观检验主要通过目视方法检查焊缝表面的缺陷。必要时借助放大镜、量具和样板进行焊缝外观形

状尺寸和表面质量的检验。

(1)焊缝的目视检验

1)目视检验的方法

①直接目视检验焊缝外形应均匀，焊道与焊道及焊道与基本金属之间应平滑过渡。目视检验是用眼

睛直接观察和分辨缺陷的形貌。在检验过程中可采用适当照明设施，利用反光镜调节照射角度和观察角度，

或借助于低倍放大镜观察，以提高眼睛发现和分辨缺陷的能力。

②远距离目视检验主要用于眼睛不能接近被检物体，而必须借助于望远镜、内孔管道镜(窥视镜)、

照相机等辅助设施进行观察的场合。

2)目视检验的程序

目视检验工作较简单、直观、方便、效率高。应对焊接结构的所有可见焊缝进行目视检验。对于结

构庞大、焊缝种类或形式较多的焊接结构，为避免目视检验时遗漏，可按焊缝的种类或形式分为区、块、

段逐次检查。

3)目视检验的项目

焊接工作结束后，要及时清理焊渣和飞溅。目视检验项目：几何形状、焊接缺陷、伤痕(机械损伤、

引弧部位、装配拉筋拆除部位)补焊；若发现裂纹、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等不允许存在的缺陷，应清

除、补焊、修磨，使焊缝表面质量符合要求。

(2)焊缝外形尺寸的检验

焊缝外形尺寸的检验是按图样标注尺寸或技术标准规定的尺寸对实物进行测量检查。通常在目视检

验的基础上，选择焊缝尺寸正常部位、尺寸变化的过渡部位和尺寸异常变化的部位进行测量检查，然后相

互比较，找出焊缝外形尺寸变化的规律，与标准规定的尺寸对比，从而判断焊缝的外形几何尺寸是否符合

要°

1)对接焊缝外形尺寸的检验

对接