常見的焊接缺陷

tags:    時間:2014-03-07 13:21:45
常見的焊接缺陷簡介
常見的焊接缺陷(內部缺陷): (1)未焊透:母體金屬接頭處中間(X坡口)或根部(V、U坡口)的鈍邊未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接頭的機械強度,在未焊透的缺口和端部……
常見的焊接缺陷正文
常見的焊接缺陷(內部缺陷):
1)未焊透:母體金屬接頭處中間(X坡口)或根部(V、U坡口)的鈍邊未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接頭的機械強度,在未焊透的缺口和端部會形成應力集中點,在焊接件承受載荷時容易導致開裂。
原因分析
造成未焊透的主要原因是:對口間隙過小、坡口角度偏小、鈍邊厚、焊接線能量小、焊接速度快、焊接操作手法不當。
防治措施
⑴對口間隙嚴格執行標準要求,最好間隙不小於2?。
⑵對口坡口角度,按照壁厚和DL/T869-2004《火力發電廠焊接技術規程》的要求,或者按照圖紙的設計要求。一般壁厚小於20?的焊口採用V型坡口,單邊角度不小於30°,不小於20?的焊口採用雙V型或U型等綜合性坡口。
⑶鈍邊厚度一般在1?左右,如果鈍邊過厚,採用機械打磨的方式修整,對於單V型坡口,可不留鈍邊。
⑷根據自己的操作技能,選擇合適的線能量、焊接速度和操作手法。
⑸使用短弧焊接,以增加熔透能力。
2)未熔合:固體金屬與填充金屬之間(焊道與母材之間),或者填充金屬之間(多道焊時的焊道之間或焊層之間)局部未完全熔化結合,或者在點焊(電阻焊)時母材與母材之間未完全熔合在一起,有時也常伴有夾渣存在。
原因分析
造成未熔合的主要原因是焊接線能量小,焊接速度快或操作手法不恰當。
防治措施
⑴適當加大焊接電流,提高焊接線能量;
⑵焊接速度適當,不能過快;
⑶熟練操作技能,焊條(槍)角度正確。
3)氣孔:在熔化焊接過程中,焊縫金屬內的氣體
或外界侵入的氣體在熔池金屬冷卻凝固前未來得及逸出而殘留在焊縫金屬內部或表面形成的空穴或孔隙,視其形態可分為單個氣孔、鏈狀氣孔、密集氣孔(包括蜂窩狀氣孔)等,特別是在電弧焊中,由於冶金過程進行時間很短,熔池金屬很快凝固,冶金過程中產生的氣體、液態金屬吸收的氣體,或者焊條的焊劑受潮而在高溫下分解產生氣體,甚至是焊接環境中的濕度太大也會在高溫下分解出氣體等等,這些氣體來不及析出時就會形成氣孔缺陷。儘管氣孔較之其它的缺陷其應力集中趨勢沒有那麼大,但是它破壞了焊縫金屬的緻密性,減少了焊縫金屬的有效截面積,從而導致焊縫的強度降低。
根本原因是焊接過程中,焊接本身產生的氣體或外部氣體進入熔池,在熔池凝固前沒有來得及溢出熔池而殘留在焊縫中。
防治措施
預防措施主要從減少焊縫中氣體的數量和加強氣體從熔池中的溢出兩方面考慮,主要有以下幾點:
⑴焊條要求進行烘培,裝在保溫筒內,隨用隨取;
⑵焊絲清理乾淨,無油污等雜質;
⑶焊件周圍10~15?範圍內清理乾淨,直至發出金屬光澤;
⑷注意周圍焊接施工環境,搭設防風設施,管子焊接無穿堂風;
⑸氬弧焊時,氬氣純度不低於99.95%,氬氣流量合適;
⑹盡量採用短弧焊接,減少氣體進入熔池的機會;
⑺焊工操作手法合理,焊條、焊槍角度合適;
⑻焊接線能量合適,焊接速度不能過快;
⑼按照工藝要求進行焊件預熱。
某鋼板對接焊縫X射線照相底片   V型坡口,手工電弧焊,未焊透
某鋼板對接焊縫X射線照相底片  V型坡口,手工電弧焊,密集氣孔
4夾渣與夾雜物:熔化焊接時的冶金反應產物,例如非金屬雜質(氧化物、硫化物等)以及熔渣,由於焊接時未能逸出,或者多道焊接時清渣不幹凈,以至殘留在焊縫金屬內,稱為夾渣或夾雜物。視其形態可分為點狀和條狀,其外形通常是不規則的,其位置可能在焊縫與母材交界處,也可能存在於焊縫內。另外,在採用鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊或者鎢極氬弧焊時,鎢極崩落的碎屑留在焊縫內則成為高密度夾雜物(俗稱夾鎢)。
原因分析
⑴焊件清理不幹凈、多層多道焊層間葯皮清理不幹凈、焊接過程中藥皮脫落在熔池中等;
⑵電弧過長、焊接角度部隊、焊層過厚、焊接線能量小、焊速快等,導致熔池中熔化的雜質未浮出而熔池凝固。
防治措施
⑴焊件焊縫破口周圍1015?表面範圍內打磨清理乾淨,直至發出金屬光澤;
⑵多層多道焊時,層間葯皮清理乾淨;
⑶焊條按照要求烘培,不使用偏芯、受潮等不合格焊條;
⑷盡量使用短弧焊接,選擇合適的電流參數;
⑸焊接速度合適,不能過快。
W18Cr4V(高速工具鋼)-45鋼棒   對接電阻焊縫中的夾渣斷口照片
 
 鋼板對接焊縫X射線照相底片    V型坡口,手工電弧焊,局部夾渣
鋼板對接焊縫X射線照相底片     V型坡口,手工電弧焊,兩側線狀夾渣
鋼板對接焊縫X射線照相底片   V型坡口,鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊,夾鎢
5)裂紋:焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成後在焊接區域中出現的金屬局部破裂的表現。
焊縫金屬從熔化狀態到冷卻凝固的過程經過熱膨脹與冷收縮變化,有較大的冷收縮應力存在,而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過程而產生組織應力,更加上母材非焊接部位處於冷固態狀況,與焊接部位存在很大的溫差,從而產生熱應力等等,這些應力的共同作用一旦超過了材料的屈服極限,材料將發生塑性變形,超過材料的強度極限則導致開裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強度,並且焊縫裂紋的尖端也成為承載后的應力集中點,成為結構斷裂的起源。
裂紋可能發生在焊縫金屬內部或外部,或者在焊縫附近的母材熱影響區內,或者位於母材與焊縫交界處等等。根據焊接裂紋產生的時間和溫度的不同,可以把裂紋分為以下幾類:
a.熱裂紋(又稱結晶裂紋):產生於焊縫形成后的冷卻結晶過程中,主要發生在晶界上,金相學中稱為沿晶裂紋,其位置多在焊縫金屬的中心和電弧焊的起弧與熄弧的弧坑處,呈縱向或橫向輻射狀,嚴重時能貫穿到表面和熱影響區。熱裂紋的成因與焊接時產生的偏析、冷熱不均以及焊條(填充金屬)或母材中的硫含量過高有關。
b.冷裂紋:焊接完成後冷卻到低溫或室溫時出現的裂紋,或者焊接完成後經過一段時間才出現的裂紋(這種冷裂紋稱為延遲裂紋,特別是諸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金鋼種容易產生此類延遲裂紋,也稱之為延遲裂紋敏感性鋼)。冷裂紋多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中,其取向多與熔合線平行,但也有與焊道軸線呈縱向或橫向的冷裂紋。冷裂紋多為穿晶裂紋(裂紋穿過晶界進入晶粒),其成因與焊道熱影響區的低塑性組織承受不了冷卻時體積變化及組織轉變產生的應力而開裂,或者焊縫中的氫原子相互結合形成分子狀態進入金屬的細微孔隙中時將造成很大的壓應力連同焊接應力的共同作用導致開裂(稱為氫脆裂紋),以及焊條(填充金屬)或母材中的磷含量過高等因素有關。
c.再熱裂紋:焊接完成後,如果在一定溫度範圍內對焊件再次加熱(例如為消除焊接應力而採取的熱處理或者其他加熱過程,以及返修補焊等)時有可能產生的裂紋,多發生在焊結過熱區,屬於沿晶裂紋,其成因與顯微組織變化產生的應變有關。
對接焊縫上的縱向表面裂紋與外咬邊的熒光磁粉檢測顯示照片(照片來源:日本EISHIN KAGAKU CO.,LTD)
合金鋼板對接焊縫X射線照相底片  V型坡口,氣體保護焊-鎢極氬弧焊,橫裂紋
厚度14mm低合金鋼板對接焊縫X射線照相底片,X型坡口,自動焊,縱向裂縫(照片來源:《焊縫射線照相典型缺陷圖譜》崔秀一 張澤豐 李偉 編著)

 

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