焊接缺陷

熱依木江·買蘇提

1 緒論

1選題的目的和意義

隨著焊接技術的發(fā)展和進步，焊接結構的應用越來越廣泛，幾乎滲透到國民經濟的各個領域，如石油與化工設備、起重運輸設備、宇宙運載工具、車輛與船舶制造、冶金、礦山、建筑結構及國防工業(yè)建設等。

在我們身邊的許多事物可以觸及到焊接的領域，我們生活的環(huán)境里存在許多焊接的產物，所以焊接質量的重要性不言而喻。由于焊接結構的特殊性，復雜性和質量的重要性，決定了為確保焊接結構的完整性，可靠性，安全性和使用性，這些就確定了研究焊接缺陷及采取的工藝措施的重要性。

2 焊接缺陷概述

2.1 焊接缺陷定義

焊接過程中，在焊接接頭上產生的金屬不連續(xù)、不致密或鏈接不良的現(xiàn)象稱為焊接缺陷。焊接缺陷的產生原因十分復雜，既有冶金因素，也有工藝因素，還有應力因素。

焊接缺陷基本上可以分為三類：

（1）尺寸上的缺陷。包括焊接結構的尺寸誤差和焊縫形狀不佳等。

（2）結構上的缺陷。包括氣孔、夾渣、非金屬夾渣物、融合不良、未焊透、咬邊、裂紋、表面缺陷等。

（3）性質上的缺陷。 包括力學性能和化學性質等不能滿足焊件的使用要求的缺陷。力學的性能值的是抗拉強度、屈服點、伸長率、硬度、沖擊吸收功、塑性、疲勞強度、彎曲角度等。化學性質指的是化學成分和耐腐蝕性等。

2.2常見的焊接缺陷

（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。

（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。

（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(tài)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，由于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(tài)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(huán)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。

（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，由于焊接時未能逸出，或者多道焊接時清渣不干凈，以至殘留在焊縫金屬內，稱為夾渣或夾雜物。視其形態(tài)可分為點狀和條狀，其外形通常是不規(guī)則的，其位置可能在焊縫與母材交界處，也可能存在于焊縫內。

（5）裂紋：焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成后在焊接區(qū)域中出現(xiàn)的金屬局部破裂的表現(xiàn)。

焊縫金屬從熔化狀態(tài)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于冷固態(tài)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(fā)生塑性變形，超過材料的強度極限則導致開裂。

裂紋可能發(fā)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(qū)內，或者位于母材與焊縫交界處等等。根據(jù)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）：產生于焊縫形成后的冷卻結晶過程中，主要發(fā)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(qū)。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：焊接完成后冷卻到低溫或室溫時出現(xiàn)的裂紋，或者焊接完成后經過一段時間才出現(xiàn)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(xiàn)在焊道與母材熔合線附近的熱影響區(qū)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(qū)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(tài)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。

（6）偏析：在焊接時因金屬熔化區(qū)域小、冷卻快，容易造成焊縫金屬化學成分分布不均勻，從而形成偏析缺陷，多為條狀或線狀并沿焊縫軸向分布。

（7）咬邊與燒穿：這類缺陷屬于焊縫的外部缺陷。當母體金屬熔化過度時造成的穿透（穿孔）即為燒穿。在母體與焊縫熔合線附近因為熔化過強也會造成熔敷金屬與母體金屬的過渡區(qū)形成凹陷，即是咬邊。

根據(jù)咬邊處于焊縫的上下面，可分為外咬邊（在坡口開口大的一面）和內咬邊（在坡口底部一面）。咬邊也可以說是沿焊縫邊緣低于母材表面的凹槽狀缺陷。

（8） 其他的焊縫外部缺陷還有：

焊瘤：焊縫根部的局部突出，這是焊接時因液態(tài)金屬下墜形成的金屬瘤。焊瘤下常會有未焊透缺陷存在，這是必須注意的。

內凹或下陷：焊縫根部向上收縮低于母材下表面時稱為內凹，焊縫蓋面低于母材上表面時稱為下陷。

溢流：焊縫的金屬熔池過大，或者熔池位置不正確，使得熔化的金屬外溢，外溢的金屬又與母材熔合。

弧坑：電弧焊時在焊縫的末端（熄弧處）或焊條接續(xù)處（起弧處）低于焊道基體表面的凹坑，在這種凹坑中很容易產生氣孔和微裂紋。

焊偏：在焊縫橫截面上顯示為焊道偏斜或扭曲。

加強高（也稱為焊冠、蓋面）過高：焊道蓋面層高出母材表面很多，一般焊接工藝對于加強高的高度是有規(guī)定的，高出規(guī)定值后，加強高與母材的結合轉角很容易成為應力集中處，對結構承載不利。

以上的外部缺陷多容易使焊件承載后產生應力集中點，或者減小了焊縫的有效截面積而使得焊縫強度降低，因此在焊接工藝上一般都有明確的規(guī)定，并且常常采用目視檢查即可發(fā)現(xiàn)這些外部缺陷。

參考文獻：

[1]鄧洪軍《焊接結構生產》 機械工業(yè)出版社.

[2]蕾世明《焊接方法與設備》 機械工業(yè)出版社.

[3]張連生《金屬材料焊接》 機械工業(yè)出版社.

（作者單位：新疆安裝技工學校）