焊接资料

焊接缺陷及防治措施

1、外观缺陷：

外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。

A、咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。

咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。

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。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。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来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。

焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。

防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。 C、凹坑

凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。

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内凹。

凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。

D、未焊满

未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。

防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。

E、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。

焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。

烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。

选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。 F、其他表面缺陷：

（1）成形不良

指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高，表面不光滑，以及焊缝过宽，焊缝向母材过渡不圆滑等。 （2）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。 （3）塌陷

单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，成形后焊缝背面突起，正面下塌。

（4）表面气孔及弧坑缩孔。

（5）各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。 2、气孔和夹渣 A、气孔

气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。

（1）气孔的分类气孔从其形状上分，有球状气孔、条虫状气孔；从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔，密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类，有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。

（2）气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几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来。当凝固速度大于气体逸出速度时，就形成气孔。

（3）产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。 （4）气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。 （5）防止气孔的措施

A、清除焊丝，工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。B、采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干。C、采用直流反接并用短电弧施焊。D、焊前预热，减缓冷却速度。E、用偏强的规范施焊。

B、夹渣

夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。 （1）、夹渣的分类

A、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。B、非金属夹渣：指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全，脱渣性不好。

（2）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

（3）夹渣产生的原因

A、坡口尺寸不合理；B、坡口有污物；C、多层焊时，层间清渣不彻底；D、焊接线能量小；E、焊缝散热太快，液态金属凝固过快；F、焊条药皮，焊剂化学成分不合理，熔点过高；G、钨极惰性气体保护焊时，电源极性不当，电、流密度大，钨极熔化脱落于熔池中。H、手工焊时，焊条摆动不良，不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。 （4）夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似，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。 3、裂纹

焊缝中原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。 A、裂纹的分类

根据裂纹尺寸大小，分为三类：（1）宏观裂纹：肉眼可见的裂纹。（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。 从产生温度上看，裂纹分为两类：

（1）热裂纹：产生于AC3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现，又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界，裂纹面上有氧化色彩，失去金属光泽。

（2）冷裂纹：指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹，一般是在焊后一段时间（几小时，几天甚至更长）才出现，故又称延迟裂纹。

按裂纹产生的原因分，又可把裂纹分为：

（1）再热裂纹：接头冷却后再加热至500～700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料（如含CR、MO、V、TI、NB的金属）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。

（2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中，将硫化物（MNS）、硅酸盐类等杂质夹在其中，形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下，金属沿轧制方向的杂物开裂。

（3）应力腐蚀裂纹：在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外，应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。

B、裂纹的危害裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。 C、热裂纹（结晶裂纹）

（1）结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区大致在固相线附近的高温区，最常见的热裂纹是结晶裂纹，其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”，在特定的敏感温度区（又称脆性温度区）间，其强度极小，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之间，为横向裂纹。弧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气焊缝中 （2）影响结晶裂纹的因素

A、合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加，会扩大敏感温度区，使结晶裂纹的产生机会增多。

B、冷却速度的影响冷却速度增大，一是使结晶偏析加重，二是使结晶温度区间增大，两者都会增加结晶裂纹的出现机会；

C、结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内，金属的强度极低，焊接应力又使这飞部分金属受拉，当拉应力达到一定程度时，就会出现结晶裂纹。

（3）防止结晶裂纹的措施

A、减小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量较低的材料焊接。B、加入一定的合金元素，减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶

粒。，C、采用熔深较浅的焊缝，改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。D、合理选用焊接规范，并采用预热和后热，减小冷却速度。E、采用合理的装配次序，减小焊接应力。

焊接缺陷及原因分析

缺陷名称 裂纹--- 纵向 横向 放射状 环形 不连续 分枝 裂纹—纵向 裂纹--- 纵向 气孔 标准ISO6520 缺备注 陷参考序号 1011,1012,1013, 1014,1023,1024, 1031,1033,1034, 1045,1046,1047, 1051,1053,10, 1061,1063,10 表面硬化的焊缝 1.单个气孔的最大直径 2.每300mm的焊缝允许最大气孔数 3.焊缝长小于300mm 时每50mm焊缝允许的最大气孔数 气孔簇最大允许长度 2013 1.最大允许高度或宽度 2015 2.单个缺陷最大允许长度 3.最大允许长度 1.单个孔最大允许尺寸 2016 2. 缺陷影响区的最大允 许总长度 最大允许直径或长度 2021,2024,2025 1.最大允许高度或宽度 3011,3012,3014, 3021,3022,3024 2.单个缺陷最大允许长度 3.最大允许长度 3031，3032，3033 1.最大允许高度或宽度 1021 1021 2011,2012,2014, 2017 缺陷约束 不允许 气孔簇(蜂窝状) 虫状孔 虫状孔 收缩孔 焊瘤熔渣 氧化物 允许 1mm 6 1 3mm 3mm 25mm 焊缝长的10% 3mm 焊缝长的10% 并不超过25mm 1mm 1mm 25mm 焊缝长的10% 1mm

褶皱 金属性 未熔合 3034 3041,3042,3043 4011,4012,4013 未焊透 402，4021 咬边 凸起— “V”型焊缝 5011,5012,5013, 5014,5015 502 2.单个缺陷最大允许长度 3.最大允许长度 1.明显可见的(焊缝表面裂开) 2. 最大允许高度或宽度 3.单个缺陷最大允许长度 4.最大允许长度 1.熔深不足的最大允许值 2.未焊透焊缝的最大允许长度 咬边最大允许深度 焊缝宽≤5mm 焊缝宽: 5~10mm 焊缝宽: 10~20mm 焊缝宽: 20~30mm 焊缝宽: ≥30mm 凸起影响焊脚角度,降低了疲劳强度 焊脚角度大于135˚为宜 凸起的最大允许值用焊脚最小允许值表述 1.图纸未作的 2.图纸有“Melt thru”“Flush” 焊接符号的 3. 图纸有“Melt thru”“Grind Flush”焊接符号的 当使用1E2995时(用焊脚半径而 不用焊脚角度 用最小焊脚角度表述 1.最大允许误差 2.最大允许长度 25mm 焊缝长的10% 不允许 不允许 不允许 1mm 25mm 焊缝长的10% 规定熔深的10%, 并且不超过1mm 焊缝长的10% 0.5mm 1mm 1.5mm 2.0mm 3.0mm 4.0mm 90˚ 凸起— 角焊缝 503 熔深过大 5041,5042,5043 2mm 1mm 不允许(打磨后) 不正确的焊脚 505 3mm 最小半径 90˚ 1mm 当有超过10%的焊缝比名义尺寸最少大1mm时允许有不超过 10%的焊缝尺寸不足，否则不允许有冷滚 5061,5062 角焊缝焊脚尺寸 —尺寸不足

角焊缝--- 焊喉不足 5213 1.低于名义尺寸(0.7倍的焊脚尺寸) 不包含根部熔深部分 2.只针对弧坑，最大允许偏差 “V”型焊缝未填511 满 具有根部间隙的515,5013 “V”型焊缝 的根部焊凹陷 搭接不好 5171,5172 1.当焊接板对接不齐明显时对焊缝 未填满的判定应仔细考虑 2.焊缝深度必须保证不低于最小要求 从工件表面测量的最大深度 (在任何长度上 ) 尺寸不足. 不允许 小于2mm—并 不超过焊喉的 20%.(不包含根 部熔深部分) 不允许 偏离的焊点 熔渣 缺陷总计 601 615 通过以下几方面表述： 1.角焊时表现在焊缝凸起，用允许 的最小焊脚角度表述 2.”V”型焊缝表现的冷滚，用允许 的最小焊脚角度表述。 3.未熔合—可见的最大长度(在每 一个搭接处) 4.焊喉不足 SMAW，SAW，FCAW GTAW，GMAW 在一条焊缝中所有缺陷最大允许 长度按焊缝总长的百分比表述 (注：对于某一种缺陷不能超过该 种缺陷所规定的最大允许值) 0.5mm 90˚ 90˚ 3mm 不允许 不允许 不允许 15% 故障分析 故障名称 咬边 焊接熔深不够 可能导致故障的原因 ▪ 焊接速度太慢，与电流不协调 ▪ 焊角度太低 ▪ 电压太高 ▪ 电流过大 ▪ 电流过低 ▪ 焊丝伸出焊外太长 ▪ 接头焊透层过于狭窄 ▪ 间隙太小 故障排除办法 ▪ 增加焊接速度 ▪ 提高焊角度 ▪ 减少电压 ▪ 减少电流 ▪ 增加电流 ▪ 减小干伸长度 ▪ 增加焊透层宽度 ▪ 扩大间隙

熔化不足 焊接飞溅（太多） ▪ 电压过低 ▪ 电压过高 ▪ 电压过低 ▪ 没有正确地选择保护气体 ▪ 电感不足 ▪ 焊气体喷嘴堵塞 ▪ 电流过高，与电压不协调 ▪ 焊丝伸出焊过长 ▪ 焊接发生偏移 ▪ 没有正确地选择保护气体 ▪ 焊接速度太慢 ▪ 气体流速太快 ▪ 焊接工件不洁，表面有油污、油漆、氧化皮、锈迹等 ▪ 焊道太小 ▪ 焊接太深 ▪ 使用的焊丝型号不正确 ▪ 焊接拘束过大 ▪ 电压过高 ▪ 预热不够 ▪ 保护气体供应不足 ▪ 焊接工件表面太脏 ▪ 电弧电压过高 ▪ 保护气体供应系统内留有空气 ▪ 气体流速太高 ▪ 飞溅堵塞气体喷嘴 ▪ 使用的焊丝型号不正确 焊缝外形不规则 焊接裂纹 ▪ 增加电压 ▪ 减少电压 ▪ 增加电压 ▪ 检查所选保护气体类型 ▪ 增加电感（如果可能） ▪ 定期清理焊气体喷嘴，用抗焊接飞溅剂喷 ▪ 减少电流 ▪ 导电嘴靠近焊接工件 ▪ 更换导电嘴 ▪ 检查所选保护气体类型 ▪ 增加焊接速度 ▪ 将气体流速控制在14升/分钟 ▪ 在焊接前对工件表面进行清理去污 ▪ 放慢焊接速度 ▪ 减少电压电流，增加焊接速度 ▪ ▪ 调整拼组过程 ▪ 减少电压 ▪ 进行预热 焊缝上有气孔 ▪ 如果周围有风，将气体（氩气保护）流速定在14升/分钟以上 ▪ 彻底清理焊接工件 ▪ 减少电压 ▪ 检查气体接头 ▪ 清洗供气管 ▪ 清理焊气体喷嘴，定期用抗焊接 飞溅剂喷 ▪ 检查所选保护气体类型 ▪ 机器设置不正确 ▪ 增加热量输入 ▪ 没有正确地选择保护气体 ▪ 更换正确的保护气体 ▪ 电源连接不好 ▪ 检查并连接好电源 冷焊 ▪ 二极管有问题 ▪ 只有专业的电器工程师才可以测试和更换有故障的二极管 ▪ 导电嘴太脏，磨损厉害 ▪ 更换导电嘴 ▪ 导线管磨损厉害、弯曲、不洁 ▪ 清理或更换导线管 ▪ 焊丝盘缠得太紧，送丝不顺畅 ▪ 调整焊丝盘控制闸 送丝不均匀 ▪ 焊接机器设置不正确 ▪ 调整焊接机器的各种设置参数 注意：送丝中出现的大部分问题都是由导电嘴及导线管/衬管故障引起的。如果送丝过程中你发现有问题，先检查这两个部件。如果需要，立即更换。