發(fā)布時間：2021-02-20

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【摘要】 ? ? 在砂石系統(tǒng)的建安與運營過程中焊接環(huán)節(jié)必不可少，那么焊接缺陷都有哪些分類？它的產(chǎn)生原因、危害及防止措施都有哪些，我們來共同探討 一、焊接缺陷的分類 焊接缺陷可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷兩種 1．外部缺陷 ? ? ? 1）外觀形狀和尺寸不符合要求； ? ? ? 2）表面裂紋； ? ? ? 3）表面氣孔； ? ? ? 4）咬邊； ? ? ? 5）凹陷； ? ? ? 6）滿溢； ? ? ? 7）焊瘤； ? ? ? 8）弧坑； ? ? ? 9）電弧擦傷； ? ? ? 10）明冷縮孔； ? ? ? 11）燒穿； ? ? ? 12）過燒。 2．內(nèi)部缺陷 ? ? ? 1）焊接裂紋：ａ.冷裂紋；ｂ.層狀撕裂；ｃ.熱裂紋；ｄ.再熱裂紋。 ? ? ? 2）氣孔； ? ? ? 3）夾渣； ? ? ? 4）未焊透； ? ? ? 5）未熔合； ? ? ? 6）夾鎢； ? ? ? 7）夾珠。 二、各種焊接缺陷產(chǎn)生原因、危害及防止措施 1、外表面形狀和尺寸不符合要求 ? ? ? 表現(xiàn)：外表面形狀高低不平，焊縫成形不良，焊波粗劣，焊縫寬度不均勻，焊縫余高過高或過低，角焊縫焊腳單邊或下凹過大，母材錯邊，接頭的變形和翹曲超過了產(chǎn)品的允許范圍等。 ? ? ? 危害：焊縫成形不美觀，影響到焊材與母材的結(jié)合，削弱焊接接頭的強度性能，使接頭的應(yīng)力產(chǎn)生偏向和不均勻分布，造成應(yīng)力集中，影響焊接結(jié)構(gòu)的安全使用。 ? ? ? 產(chǎn)生原因：焊件坡口角度不對，裝配間隙不勻，點固焊時未對正，焊接電流過大或過小，運條速度過快或過慢，焊條的角度選擇不合適或改變不當(dāng)，埋弧焊焊接工藝選擇不正確等。 ? ? ? 防止措施：選擇合適的坡口角度，按標準要求點焊組裝焊件，并保持間隙均勻，編制合理的焊接工藝流程，控制變形和翹曲，正確選用焊接電流，合適地掌握焊接速度，采用恰當(dāng)?shù)倪\條手法和角度，隨時注意適應(yīng)焊件的坡口變化，以保證焊縫外觀成形均勻一致。 2、焊接裂紋 ? ? ? 表現(xiàn)：在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙，具有尖銳的缺口和大小的長寬比特征。按形態(tài)可分為：縱向裂紋、橫向裂紋、弧坑裂紋、焊趾裂紋、焊根裂紋、熱影響區(qū)再熱裂紋等。 ? ? ? 危害：裂紋是所有的焊接缺陷里危害最嚴重的一種。它的存在是導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)失效的最直接的因素，特別是在鍋爐壓力容器的焊接接頭中，因為它的存在可能導(dǎo)致一場場災(zāi)難性的事故的發(fā)生，裂紋最大的一個特征是具有擴展性，在一定的工作條件下會不斷的“生長”，直至斷裂。 產(chǎn)生原因及防止措施： ? ? ? （1）冷裂紋：是焊接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說是Ms溫度以下）時產(chǎn)生的焊接裂紋，冷裂紋的起源多發(fā)生在具有缺口效應(yīng)的焊接熱影響區(qū)或有物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局部地帶，裂紋有時沿晶界擴展，也有時穿晶擴展。這是由于焊接接頭的金相組織和應(yīng)力狀態(tài)及氫的含量決定的。(如焊層下冷裂紋、焊趾冷裂紋、焊根冷裂紋等)。 ? ? ? 產(chǎn)生機理：鋼產(chǎn)生冷裂紋的傾向主要決定于鋼的淬硬傾向，焊接接頭的含氫量及其分布，以及接頭所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)。 產(chǎn)生原因： ? ? ? a.鋼種原淬硬傾向主要取決于化學(xué)成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。鋼的淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生冷裂紋。 ? ? ? b.氫的作用，氫是引起超高強鋼焊接冷裂紋的重要因素之一，并且有延遲的特征。高強鋼焊接接頭的含氫量越高，則裂紋的敏感性越強。 ? ? ? c.焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)：高強度鋼焊接時產(chǎn)生延遲裂紋的傾向不僅取決于鋼的淬硬傾向和氫的作用，還決定于焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)。焊接時主要存在的應(yīng)力有：不均勻加熱及冷卻過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力、金屬相變時產(chǎn)生的組織應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自身拘束條件等。 ? ? ? d.焊接工藝的影響：線能量過大會引起近縫區(qū)晶粒粗大，降低接頭的抗裂性能；線能量過小，還會使熱影響區(qū)淬硬，也不利于氫的逸出而增大冷裂傾向。焊前預(yù)熱和焊后熱處理的溫度不合適，多層焊的焊層熔深不合適等。 防止措施： ? ? ? a.選擇合適的焊接材料：如優(yōu)質(zhì)的低氫焊接材料和低氫的焊接方法。對重要的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用超低氫、高韌性的焊接材料，焊條、焊劑使用前應(yīng)按規(guī)定烘干。 ? ? ? b.焊前仔細清除坡口周圍基體金屬表面和焊絲上的水、油、銹等污物，減少氫的來源，以降低焊縫中擴散氫的含量。 ? ? ? c.采用低匹配的焊縫或“軟層焊接”的方法，對防止冷裂紋也是有效的。 ? ? ? d.避免強力組裝、防止錯邊、角變形等引起的附加應(yīng)力，對稱布置焊縫，避免焊縫密集，盡量采用對稱的坡口形式并力求填充金屬減少量，防止焊縫缺陷的產(chǎn)生。 ? ? ? e.焊前預(yù)熱和焊后緩冷，這不僅可以改善焊接接頭的金相組織，降低熱影響區(qū)的硬度和脆性，而且可以加速焊縫中的氫向外擴散，此外還可以起到減小焊接殘余應(yīng)力的作用。 ? ? ? f.選擇合適的焊接規(guī)范。焊接速度太快，則冷卻速度相應(yīng)的也快，易形成淬硬組織，若焊接速度太慢，又會導(dǎo)致熱影響區(qū)變寬，造成晶粒粗大。選擇合理的裝配工藝和焊接順序以及多層焊的焊層熔深。 ? ? ? (2)層狀撕裂：大型厚壁結(jié)構(gòu)在焊接過程中會沿鋼板的厚度方向產(chǎn)生較大的Z向拉伸應(yīng)力，如果鋼中的較多的夾層，就會沿鋼板軋制方向出現(xiàn)一種臺階狀的裂紋，稱為層狀撕裂。 ? ? ? 產(chǎn)生原因：金屬材料的中含有較多的非金屬夾雜物，Z向拘束應(yīng)力大，熱影響區(qū)的脆化等。 防止措施：選用具有抗層狀撕裂能力的鋼材，在接頭設(shè)計和焊接施工中采取措施降低Z向應(yīng)力和應(yīng)力集中。 ? ? ? (3)熱裂紋：焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。沿奧氏體晶界開裂，裂紋多貫穿于焊縫表面，斷口被氧化，呈氧化色。常有結(jié)晶裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋等。 產(chǎn)生原因： ? ? ? a.焊縫的化學(xué)元素的影響，主要是硫、磷的影響，易在鋼中形成低熔點共晶體，是一種脆硬組織，在應(yīng)力的作用下引起結(jié)晶裂紋。其中的硫、磷等雜質(zhì)可能來自材料本身，也有可能來自焊接材料中，也有可能來自焊接接頭的表面。 ? ? ? b.凝固結(jié)晶組織形態(tài)也是形成熱裂紋的一種重要因素。晶粒越粗大，柱狀晶的方向越明顯，則產(chǎn)生結(jié)晶 裂紋的傾向就越大。也就是焊接線能量越大越易形成熱裂紋。 ? ? ? c.力學(xué)因素對熱裂紋的影響：焊件的剛性很大，工藝因素不當(dāng)，裝配工藝不當(dāng)以及焊接缺陷等都會導(dǎo)致應(yīng)力集中而加大焊縫的熱應(yīng)力，在結(jié)晶時形成熱裂紋。 防止措施： ? ? ? a.控制焊縫金屬的化學(xué)成分，嚴格控制硫、磷的含量，適當(dāng)提高含錳量，以改善焊縫組織，減少偏析，控制低熔點共晶體的產(chǎn)生。 ? ? ? b.控制焊縫截面形狀，寬深比要稍大些，以避免焊縫中心的 偏析。 ? ? ? c.對于剛性大的焊件，應(yīng)選擇合適的焊接規(guī)范，合理的焊接次序和方向，以減少焊接應(yīng)力。 ? ? ? d.除奧氏體鋼等材料外，對于剛性大的焊件，采取焊前預(yù)熱和焊后緩冷的辦法，是防止產(chǎn)生熱裂紋的有效措施。 ? ? ? e.采用堿性焊條，甚至提高焊條或焊劑的堿度，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善偏析程度。 ? ? ? (4)再熱裂紋：對于某些含有沉淀強化元素(如Cr、Mo、V、Nb等)的高強度鋼和高溫合金(包括低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、沉淀強化的高溫合金及某些奧氏體不銹鋼等)焊接后并無裂紋發(fā)生，但在熱處理過程中析出沉淀硬化相導(dǎo)致熱影響區(qū)粗晶區(qū)或焊縫區(qū)產(chǎn)生的裂紋。有些焊接結(jié)構(gòu)即使焊后消除應(yīng)力熱處理過程中不產(chǎn)生裂紋，而在500～600℃的溫度下長期運行中也會產(chǎn)生裂紋。這些裂紋統(tǒng)稱為再熱裂紋。 ? ? ? 產(chǎn)生原因：在熱處理溫度下，由于應(yīng)力的松馳產(chǎn)生附加變形，同時在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)析出沉淀硬化相(鉬、鉻、釩等的碳化物)造成回火強化，當(dāng)塑性不足以適應(yīng)附加變形時，就會產(chǎn)生再熱裂紋。 防止措施： ? ? ? a.控制基體金屬的化學(xué)成分(如鉬、釩、鉻的含量)，使再熱裂紋的敏感性減小。 ? ? ? b.工藝方面改善粗晶區(qū)的組織，減少馬氏體組織，保證接頭具有一定的韌性。 ? ? ? c.焊接接頭：減少應(yīng)力集中并降低殘余應(yīng)力，在保證強度條件下，盡量選用屈服強度低的焊接材料。 3、氣孔 ? ? ? 焊接時，因熔池中的氣泡在凝固時未能逸出，而在焊縫金屬內(nèi)部(或表面)所形成的空穴，稱為氣孔。 危害：氣孔會減小焊縫的有效截面積，降低焊縫的機械性能，損壞了焊縫的致密性，特別是直徑不大，深度很深的圓柱形長氣孔(俗稱針孔)危害極大，嚴重者直接造成泄漏。 產(chǎn)生原因： ? ? ? a.焊條或焊劑受潮，或者未按要求烘干。焊條藥皮開裂、脫落、變質(zhì)。 ? ? ? b.基本金屬和焊條鋼芯的含碳量過高。焊條藥皮的脫氧能力差。 ? ? ? c.焊件表面及坡口有水、油、銹等污物存在，這些污物在電弧高溫作用下，分解出來的一氧化碳、氫和水蒸氣等，進入熔池后往往形成一氧化碳氣孔和氫氣孔。 ? ? ? d.焊接電流偏低或焊接速度過快，熔池存在的時間短，以致于氣體來不及從熔池金屬中逸出。 ? ? ? e.電弧長度過長，使熔池失去了氣體的保護，空氣很容易侵入熔池，焊接電流過大，焊條發(fā)紅，藥皮脫落，而失去了保護作用，電弧偏吹，運條手法不穩(wěn)等。 ? ? ? f.埋弧焊時，使用過高的電弧電壓，網(wǎng)絡(luò)電壓波動過大。 防止措施： ? ? ? a.焊前一定要將焊條或焊劑按規(guī)定的溫度和時間進行烘干，并做到隨用隨取，或取出后放在焊條保溫桶中隨用隨??； ? ? ? b.應(yīng)選取藥皮不得開裂、脫落、變質(zhì)、偏心，含碳量低，脫氧能力強的焊條。焊絲表面應(yīng)清潔，無油無銹。 ? ? ? c.認真清理坡口及兩側(cè)，去除氧化物，油脂，水分等。 ? ? ? d.當(dāng)用堿性焊條施焊時，應(yīng)保持較低的電弧長度，外界風(fēng)大時應(yīng)采取防風(fēng)措施。 ? ? ? e.選擇合適的焊接規(guī)范，縮短滅弧停歇時間。滅弧后，當(dāng)熔池尚未全部凝固時，就及時再引弧給送熔滴，擊穿焊接。 ? ? ? f.運條角度要適當(dāng)，操作應(yīng)熟練，不要將熔渣拖離熔池。 4、夾渣 ? ? ? 焊接后殘留在焊縫內(nèi)部的非金屬夾雜物，稱為夾渣。立焊和仰焊比平焊容易產(chǎn)生夾渣。 ? ? ? 危害：減少焊縫的有效截面積，降低了焊縫的機械性能。 產(chǎn)生原因： ? ? ? a.焊接過程中，由于焊工工作欠認真，仔細，焊件過緣、焊層之間、焊道之間的熔渣未除干凈就繼續(xù)施焊，特別是堿性焊條，若熔渣未除干凈，更易產(chǎn)生夾渣。 ? ? ? ?b.由于焊條藥皮受潮，藥皮開裂或變質(zhì)，藥皮成塊脫落進入熔池，又未能充分熔化或反應(yīng)不完全，使熔渣不能浮出熔池表面，造成夾渣。 ? ? ? c.焊接時，焊接電流太小，熔化金屬和熔渣所得到的熱量不足，流動性差，再加上這時熔化金屬凝固速度快，使得熔渣來不及浮出。 ? ? ? d.焊接時，焊條角度和運條方法不恰當(dāng)，熔渣和鐵水分辨不清，把熔渣和熔化金屬混雜在一起。焊縫熔寬忽寬忽窄，熔寬與熔深之比過小，咬邊過深及焊層形狀不良等都夾渣。 ? ? ? e.坡口設(shè)計、加工不當(dāng)也導(dǎo)致焊縫夾渣。 ? ? ? f.基體金屬和焊接材料的化學(xué)成分不當(dāng)。如當(dāng)熔池中含氧、氮、硫較多時，其產(chǎn)物(氧化物、氮化物、硫化物等)在熔化金屬凝固時，因速度較快來不及浮出，就會殘留在焊縫中形成夾渣。 防止措施： ? ? ? a.認真清除銹皮和焊層間的熔渣，將凸凹不平處鏟平，然后才能進行下一遍焊接。 ? ? ? b.選用具有良好工藝性能的焊條，選擇合適的焊接電流，能改善熔渣上浮的條件，有利于防止夾渣的產(chǎn)生。遇到焊條藥皮成塊脫落時，必須停止焊接，查明原因并更換焊條。 ? ? ? c.選擇適當(dāng)?shù)倪\條角度，操作應(yīng)熟練，使熔渣和液態(tài)金屬良好地分離。 5、未焊透 ? ? ? 焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。對接焊縫也指焊縫未達到設(shè)計要求的現(xiàn)象。 ? ? ? 危害：明顯地減小了焊縫的有效截面積，降低了焊接接頭的機械性能，由于未焊透處存在缺口及“末端尖劈”，會造成嚴重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，故在承載后，極易在此處引起裂紋。 產(chǎn)生原因： ? ? ? a.