1、起重机械焊接缺陷焊缝缺陷 一、焊接缺陷的分类 根据焊接缺陷在焊缝中的位置，可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。外部缺陷是位于焊缝金属外表面的缺陷，例如:焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、烧穿、下榻、外部气孔、表面裂纹等。这些缺陷通过肉眼或低倍放大镜即可观察到。内部缺陷位于焊缝金属的内部，例如：未焊透、未熔合、夹杂、夹杂物、气孔、焊接裂纹等。内部缺陷需用破坏性试验或探伤方法来检查。根据GB6417-1986金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明，可将熔焊缺陷分为以下六类。第一类：裂纹(热裂纹、泠裂纹、再热裂纹)第二类：孔穴第三类：固体夹杂第四类：未熔合和未焊透第五类：形状缺陷（咬边、焊瘤、烧穿和下榻、错边
2、、角变形、焊缝尺寸形状不符要求等）第六类：其它缺陷。（电弧擦伤、飞溅等） 1.焊接裂纹裂纹是指金属在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，是焊接结构(件)中最危险的缺陷。按裂纹的外观形貌和产生的部位来分各种裂纹，其特征和分布其外观形貌如下图所示。 按裂纹产生的温度范围来划分 按温度范围则可分为热裂纹、冷裂纹及再热裂纹。 热裂纹 在固相线附近的高温区形成的裂纹称热裂纹。热裂纹主要发生在晶界处。由于裂纹形成的温度较高，在与空气接触的开口部位表面有强烈的氧化特征，呈蓝色或天蓝色，这是区别于冷裂纹的重要特征
3、。根据裂纹形成的机理不同，热裂纹可分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。 冷裂纹 焊接接头冷却到Ms温度以下时形成的裂纹称为冷裂纹。其特点是表面光亮，无氧化特征。冷裂纹主要发生在焊接热影响区，对某些合金成分多的高强度钢来说，也可能发生在焊缝金属中。常见的冷裂纹可分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂。再热裂纹厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一定的温度下服役的过程中，在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹成为再生裂纹。又称为消除应力处理裂纹 。2.气孔 焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。气孔有时以单个出现，有时以成堆的形式聚集在局
4、部区域，其形状有球形、条虫形等。3.固体夹杂 夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。其形状较复杂，一般呈线状、长条状、颗粒状及其它形式。主要发生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，在焊道形状发生突变或存在深沟的部位也容易产生夹渣。在横焊、立焊或仰焊时产生的夹渣比平焊多。当混入细微的非金属夹杂物时，在焊缝金属凝固过程中可能产生微裂纹或孔洞。 4.未熔合和未焊透 未熔合 在焊缝金属和母材之间或焊道金属与焊道金属之间末完全熔化结合的部分称为未熔合。常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。这种缺陷有时间隙很大，与熔渣难以区别。有时虽然结合紧密但未焊合，往往从未熔合区末端产生微裂纹。 未焊透
5、 焊接时，母材金属之间应该熔台而未焊上的部分称为未焊透。出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。未焊透会造成较大的应力集中，往往从其末端产生裂纹。 5.形状缺陷 咬边 由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边。 外观缺陷-咬边 （补充材料）咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，见左图。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，运条速度太小而造成的。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
6、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，采用正确的运条方式都有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。焊瘤 焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上形成的金属瘤称为焊瘤。焊瘤存在于焊缝表面，在其下面往往伴随着末熔合、末焊透等缺陷。由于焊缝填充金属的堆积，使焊缝的几何形状发生变化而造成应力集中。 外观缺陷-焊瘤（补充材料）焊缝中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，冷却后形成未与
7、母材熔合的金属瘤即为焊瘤 焊瘤（补充材料）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。此外焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减少了内径，可能造成堵塞。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。 烧穿和下塌 焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫烧穿。烧穿容易发生在第一焊道及及薄板对接焊缝或管子对接焊缝中。在烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未焊透等缺陷。穿过单层焊缝根部，或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属塌落的过
8、量焊缝金属称为下塌。 错边和角变形 由于两个焊件没有对正而造成板的中心线平行偏差称为错边。当两个焊件没有对正而造成它们的表面不平行或不成预定的角度称为角变形。 焊缝尺寸、形状不合要求焊缝的尺寸缺陷是指焊缝的几何尺寸不符合标准的规定。 焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波高低、宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等。 6、其它缺陷焊接过程中或焊后处理时还可能出现电弧擦伤、飞溅、表面撕裂、磨痕、打磨过量以及层间错位等其他缺陷。电弧擦伤在焊缝坡口外部引弧时产生于母材金属表面上的局部损伤。如果在坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，又很容易被忽视、漏检，导致事故的发生。 飞溅 熔焊过程中，熔化的
9、金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象称为飞溅。不同药皮成分的焊条。具有不同的飞溅损失。 表面撕裂等其他缺陷的特点焊接缺陷特点表面撕裂拆除临时焊接附件时在母材表面上产生的损伤磨痕打磨引起的局部表面损伤凿痕使用扁铲或其他工具铲凿金属而产生的局部损伤。打磨过量打磨引起的工件或焊缝不允许的剪薄。层间错位不按规定操作熔敷的焊道。 外观缺陷-凹坑（补充材料） 凹坑是指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分，见图5-3。图5-3 凹坑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
10、：施焊时尽量选用平焊位置，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。 外观缺陷-未焊满（补充材料）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，运条不当等均会导致未焊满。未焊满同样减小了焊缝的有效面积，削弱了焊缝，也会产生应力集中。同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易产生气孔、裂纹等缺陷。防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。 外观缺陷-烧穿（补充材料）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，见右图。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
11、件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。烧穿是特种设备产品上不允许存在的缺陷，它破坏了焊缝，使接头丧失联接及承载能力。选用较小电流和合适的焊接速度，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。 其他表面缺陷（补充材料）除上述五种缺陷外，下列几种也是常见的外观缺陷。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（图a及b），表面粗糙（图c），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，见图d，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
12、缝背面突起，正面下榻，见图e。4）表面气孔及弧坑缩孔，见图,g。其他焊接缺陷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。角变形也属于装配成形缺陷。 气孔（补充材料） 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。其气体可能是熔池中从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。 气孔的分类（补充材料）气孔从形状上分，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，见图。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。夹渣
13、（补充材料） 夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。（1）夹渣的分类1）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。2）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。 未焊透（补充材料）未焊条指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象，见图。1）产生未焊透的原因 焊接电流小，熔深浅。 坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大。 磁偏吹影响。 焊条偏芯度太大。 层间及焊根清理不良。 2）未焊透的危害由于未焊透视焊缝根部的未完全焊透，导致焊缝的断面积减少，降低了接头的力学性能。而且未焊透还会引起焊缝根部的应力集中，甚至扩展成裂纹，引起焊缝整体开裂、导致焊接结构破坏。尤其在动载荷工作条件下，未焊透对高温疲劳破坏有很大影响。未熔合（补充材料） 未熔合是指焊缝金属与母材金属，或焊接金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在的部位，未熔合可分为坡口未熔合，层间未熔合、根部未熔合三种。 1）产生未熔合缺陷的原因： 焊接电流过小； 焊接速度过快； 焊条角度不对； 产生了弧偏吹现象；
