三、金屬焊接缺陷

1、焊接缺陷及焊接檢驗焊接缺陷及焊接檢驗?zāi)夸浤夸沶概述n外部缺陷n內(nèi)部缺陷n焊接缺陷的返修n焊接檢驗n焊接缺陷對構(gòu)件的危害概述概述 焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭發(fā)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。焊接結(jié)構(gòu)中一般都存在缺陷，缺陷的存在將影響焊接接頭的質(zhì)量，例如氣孔影響焊縫的致密性，減小焊縫的有效面積，顯著降低焊縫的強度和韌性；而裂紋的危害比氣孔更為重要，因為裂紋兩端的缺口效應(yīng)會造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中，很容易引起擴展，形成宏觀裂紋或整體斷裂。因此，焊接缺陷的存在將直接影響到焊接結(jié)構(gòu)的安全使用。 焊接缺陷的種類很多，按焊接缺陷在焊縫中位置的不同，可分為外部缺陷與內(nèi)部缺陷兩大類。外部缺陷位于焊縫區(qū)的

2、外表面，肉眼或用低倍放大鏡即可觀察到。例如：焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑、燒穿、下塌、表面氣孔、表面裂紋等。內(nèi)部缺陷位于焊縫的內(nèi)部，需用破壞性試驗或無損檢測方法來發(fā)現(xiàn)，例如：未焊透、未熔合、夾渣、氣孔、焊接裂紋等。外部缺陷外部缺陷1. 焊縫成型差 （1）現(xiàn)象 焊縫波紋粗劣，焊縫不均勻、不整齊，焊縫與母材不圓滑過渡，焊接接頭差，焊縫高低不平。 （2）原因分析 焊縫成型差的原因有：焊件坡口角度不當(dāng)或裝配間隙不均勻；焊口清理不干凈；焊接電流過大或過??；焊接中運條（槍）速度過快或過慢；焊條（槍）擺動幅度過大或過??；焊條（槍）施焊角度選擇不當(dāng)?shù)取?.焊縫余高不合格（1）現(xiàn)象 管道焊口和板對接焊縫

3、余高大于3；局部出現(xiàn)負(fù)余高；余高差過大；角焊縫高度不夠或焊角尺寸過大，余高差過大。（2）原因分析 焊接電流選擇不當(dāng)；運條（槍）速度不均勻，過快或過慢；焊條（槍）擺動幅度不均勻；焊條（槍）施焊角度選擇不當(dāng)?shù)取?. 焊縫寬窄差不合格（1）現(xiàn)象 焊縫邊緣不勻直，焊縫寬窄差大于3。（2）原因分析 焊條（槍）擺動幅度不一致，部分地方幅度過大，部分地方擺動過小；焊條（槍）角度不合適；焊接位置困難，妨礙焊接人員視線。4.表面氣孔（B.H） （1）現(xiàn)象 焊接過程中，熔池中的氣體未完全溢出熔池（一部分溢出），而熔池已經(jīng)凝固，在焊縫表面形成孔洞。 （2）原因分析 焊接過程中由于防風(fēng)措施不嚴(yán)格，熔池混入氣體；焊接材

4、料沒有經(jīng)過烘培或烘培不符合要求，焊絲清理不干凈，在焊接過程中自身產(chǎn)生氣體進入熔池；熔池溫度低，凝固時間短；焊件清理不干凈，雜質(zhì)在焊接高溫時產(chǎn)生氣體進入熔池；電弧過長，二氧焊時保護氣體流量過大或過小，保護效果不好等。5.表面夾渣（Slag）（1）現(xiàn)象 在焊接過程中，主要是在層與層間出現(xiàn)外部看到的藥皮夾渣。（2）原因分析 多層多道焊接時，層間藥皮清理不干凈；焊接操作手法不當(dāng)；前一層焊縫表面不平或焊件表面不符合要求。6. 表面裂紋（Crack）（1）現(xiàn)象 在焊接接頭的焊縫、熔合線、熱影響區(qū)出現(xiàn)的表面開裂缺陷。（2）原因分析 產(chǎn)生表面裂紋的原因是因為不同的鋼種、焊接方法、焊接環(huán)境、預(yù)熱要求、焊接接頭中

5、雜質(zhì)的含量、裝配及焊接應(yīng)力的大小等不同，但產(chǎn)生表面裂紋的根本原因是產(chǎn)生裂紋的內(nèi)部誘因和必須的應(yīng)力有兩點。7. 焊縫表面不清理或清理不干凈，電弧擦傷焊件（1）現(xiàn)象 焊縫焊接完畢，焊接接頭表面藥皮、飛濺物不清理或清理不干凈，留有藥皮或飛濺物；焊接施工過程中不注意，電弧擦傷焊件造成弧疤。（2）原因分析 焊工責(zé)任心不強，質(zhì)量意識差；焊接工器具準(zhǔn)備不全或有缺陷。8. 焊瘤 產(chǎn)生原因：由于鈍邊薄，間隙大，擊穿熔孔尺寸大。由于焊接電流過大，擊穿焊接時電弧燃燒，加熱時間過長，造成熔池溫度增高，溶池體積增大，液態(tài)金屬因自身重力作用下墜而形成焊瘤，焊瘤大多存在于平焊、立焊速度過慢等。9. 咬邊（1）現(xiàn)象 焊縫與板

6、材材熔合不好，出現(xiàn)溝槽，深度大于0.5，總長度大于焊縫長度的10或大于驗收標(biāo)準(zhǔn)要求的長度。（2）原因分析 焊接焊接熱輸入大，電弧過長，焊條（槍）角度不當(dāng)，焊條（絲）送進速度不合適等都是造成咬邊的原因。10. 錯口（1）現(xiàn)象 表現(xiàn)為焊縫兩側(cè)外壁母材不在同一平面上，錯口量大于10母材厚度或超過4。（2）原因分析 焊件對口不符合要求，焊工在對口不合適的情況下點固和焊接。內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷n1. 內(nèi)部氣孔（1）現(xiàn)象 在焊縫中出現(xiàn)的單個、條狀或群體氣孔，是焊縫內(nèi)部最常見的缺陷。（2）原因分析 根本原因是焊接過程中，焊接本身產(chǎn)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。2. 內(nèi)

7、部夾渣（1）現(xiàn)象 焊接過程中藥皮等雜質(zhì)夾雜在熔池中，熔池凝固后形成的焊縫中的夾雜物。（1）原因分析 焊件清理不干凈、多層多道焊層間藥皮清理不干凈、焊接過程中藥皮脫落在熔池中等；電弧過長、焊接角度不對、焊層過厚、焊接焊接熱輸入小、焊速快等，導(dǎo)致熔池中熔化的雜質(zhì)未浮出而熔池凝固。3.未熔合（1）現(xiàn)象 未熔合主要有根部未熔合、層間未熔合兩種。根部未熔合主要是打底焊過程中焊縫金屬與母材金屬以及焊接接頭未熔合；層間未熔合主要是多層多道焊接過程中層與層間的焊縫金屬未熔合。（2）原因分析 造成未熔合的主要原因是焊接焊接熱輸入小，焊接速度快或操作手法不恰當(dāng)。4.裂紋（1）現(xiàn)象 在焊接接頭的焊縫、熔合線、熱影響

8、區(qū)出現(xiàn)的內(nèi)部開裂缺陷。（2）原因分析 產(chǎn)生裂紋的原因是因為不同鋼種、焊接方法、焊接環(huán)境、預(yù)熱要求、焊接接頭中雜質(zhì)的含量、裝配及焊接應(yīng)力的大小等而不同，但產(chǎn)生裂紋的根本原因有兩點：產(chǎn)生裂紋的內(nèi)部誘因和必須的應(yīng)力。5.未焊透產(chǎn)生原因：由于坡口角度小，鈍邊過大，裝配間隙小或錯口；所選用的焊條直徑過大，使熔敷金屬送不到根部。焊接電流小，運條角度不當(dāng)或焊接電弧偏向坡口一側(cè)；氣焊時，火焰能量過小或焊速過快。由于操作不當(dāng)，使熔敷金屬未能送到預(yù)定位置，或者未能擊穿形成尺寸一定的熔孔。用堿性低氫型焊條作打底焊時，在平焊接頭部位也容易產(chǎn)生未焊透，主要是由于接弧時熔池溢度低，或采用一點法以及操作不當(dāng)引起的。焊接缺陷

9、的返修焊接缺陷的返修 焊接缺陷的返修應(yīng)遵循一定的程序，通常包括確定返修方案、清除焊接缺陷、補焊和檢驗等主要環(huán)節(jié)。 首先，應(yīng)根據(jù)焊接檢驗結(jié)果確定缺陷的種類、部位和尺寸大小，并在實物上作出標(biāo)記。然后根據(jù)返修工件的具體情況，確定返修焊采用的焊接工藝和焊接材料。返修焊采用的焊接材料通常與正式施焊的相同。返修焊的焊接工藝包括清除缺陷的方法、焊條型號、焊條直徑、焊接電流、預(yù)熱溫度、后熱及層間溫度控制、焊接層次及次序、焊后熱處理、焊接質(zhì)量檢驗方法及合格標(biāo)準(zhǔn)等。重要工件的返修焊接工藝需進行工藝評定。 焊接缺陷的清除可用手工鏟鑿、電動角向磨光機修磨或碳弧氣刨刨削的方法進行。在清除缺陷時，要隨時注意觀察，以求徹底

10、清除。在清除缺陷后，還要對補焊部位修整坡口，在頭尾部位修磨成緩坡狀，便于補焊操作。 不需要焊后熱處理的焊縫返修時，每焊補一層可以伴隨錘擊工藝，以消除返修焊時的應(yīng)力；要求熱處理的焊縫，返修后應(yīng)與原焊件的熱處理要求一樣進行熱處理。熱處理結(jié)束后，應(yīng)仔細修磨焊縫，使其與原焊縫基本一致。 返修結(jié)束的焊縫，應(yīng)按規(guī)定的檢驗方法檢查，其質(zhì)量不低于標(biāo)準(zhǔn)要求的規(guī)定。當(dāng)再次發(fā)現(xiàn)有不允許的缺陷時，要進一步分析原因，采取措施，并辦理必要的審批手續(xù)，然后再進行返修。重要結(jié)構(gòu)的返修一般不得超過二次，以免影響焊接接頭的綜合性能。 返修焊接一般應(yīng)由原焊工擔(dān)任。但在特殊情況下，當(dāng)確認(rèn)原焊工不能保證返修焊質(zhì)量時，也可選派操作技術(shù)水

11、平較高的有經(jīng)驗焊工擔(dān)任。焊接質(zhì)量檢驗是保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良、防止廢品出廠的重要措施。通過檢驗可以發(fā)現(xiàn)制造過程中發(fā)生的質(zhì)量問題，找出原因，消除缺陷，使新產(chǎn)品或新工藝得到應(yīng)用，質(zhì)量得到保證；在正常生產(chǎn)中，通過完善的質(zhì)量檢驗制度，可以及時消除生產(chǎn)過程中的缺陷，防止類似的缺陷重復(fù)出現(xiàn)，減少返修次數(shù)，節(jié)約工時、材料，從而降低成本。所以說焊接質(zhì)量檢驗是焊接生產(chǎn)必不可少的重要工序。焊接檢驗焊接檢驗1. 焊接接頭質(zhì)量檢驗的內(nèi)容和方法 焊接質(zhì)量檢驗貫穿整個焊接過程，包括焊前、焊接過程中和焊后成品檢驗三個階段。(1) 焊接質(zhì)量檢驗的內(nèi)容和要求 焊前檢驗 焊前檢驗是指焊件投產(chǎn)前應(yīng)進行的檢驗工作，是焊接檢驗的第一階段

12、，其目的是預(yù)先防止和減少焊接時產(chǎn)生缺陷的可能性。包括的項目有：檢驗焊接基本金屬、焊絲、焊條的型號和材質(zhì)是否符合設(shè)計或規(guī)定的要求；檢驗其他焊接材料，如埋弧自動焊焊劑的牌號、氣體保護焊保護氣體的純度和配比等是否符合工藝規(guī)程的要求；對焊接工藝措施進行檢驗，以保證焊接能順利進行；檢驗焊接坡口的加工質(zhì)量和焊接接頭的裝配質(zhì)量是否符合圖樣要求；檢驗焊接設(shè)備及其輔助工具是否完好，接線和管道聯(lián)接是否合乎要求；檢驗焊接材料是否按照工藝要求進行去銹、烘干等；對焊工操作技術(shù)水平進行鑒定；檢驗焊接產(chǎn)品圖樣和焊接工藝規(guī)程等技術(shù)文件是否齊備。n 焊接生產(chǎn)過程中的檢驗 焊接過程中的檢驗是焊接檢驗的第二階段，由焊工在操作過程中

13、進行，其目的是為了防止由于操作原因或其他特殊因素的影響而產(chǎn)生的焊接缺陷,便于及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。包括項目有：檢驗在焊接過程中焊接設(shè)備的運行情況是否正常；對焊接工藝規(guī)程和規(guī)范規(guī)定的執(zhí)行情況；焊接夾具在焊接過程中的夾緊情況是否牢固；操作過程中可能出現(xiàn)的未焊透、夾渣、氣孔、燒穿等焊接缺陷；焊接接頭質(zhì)量的中間檢驗，如厚壁焊件的中間檢驗等。n 焊前檢驗和焊接過程中檢驗，是防止產(chǎn)生缺陷、避免返修的重要環(huán)節(jié)。盡管多數(shù)焊接缺陷可以通過返修來消除，但返修要消耗材料、能源、工時、增加產(chǎn)品成本。通常返修要求采取更嚴(yán)格的工藝措施，造成工作的麻煩，而返修處可能產(chǎn)生更為復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，成為新的影響結(jié)構(gòu)安全運行的隱患。

14、 n成品檢驗 成品檢驗是焊接檢驗的最后階段，需按產(chǎn)品的設(shè)計要求逐項檢驗。包括的項目主要有：檢驗焊縫尺寸、外觀及探傷情況是否合格；產(chǎn)品的外觀尺寸是否符合設(shè)計要求；變形是否控制在允許范圍內(nèi)；產(chǎn)品是否在規(guī)定的時間內(nèi)進行了熱處理等。成品檢驗方法有破壞性和非破壞性兩大類，有多種方法和手段，具體采用哪種方法，主要根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)技術(shù)條件和用戶的要求來確定。（2）焊接質(zhì)量檢驗的方法 焊接質(zhì)量的檢驗方法分為非破壞性和破壞性兩類n1）非破壞性檢驗 主要是對產(chǎn)品進行檢驗。包括：na.外觀檢查nb.無損檢驗n表面檢查：磁粉探傷（MT）、滲透探傷（PT）、滲透探傷包括著色和熒光檢驗?！緶u流檢測(ECT,原ET)?！?/p>

15、n內(nèi)部檢查：超聲探傷（UT）、射線探傷（RT），射線探傷包括X射線、射線和高能射線?！韭暟l(fā)射檢測（AE）、衍射波時差法超聲檢測（TOFD）?！縩c.接頭的強度試驗：水壓試驗；氣壓試驗nd.致密性檢驗：氣密性試驗；氨滲漏試驗等。ne.硬度檢驗。2）破壞檢驗 主要是對試樣進行檢驗。包括：a.機械性能試驗：拉伸（室溫或高溫）試驗、彎曲試驗、硬度試驗、沖擊試驗、斷裂韌性試驗、疲勞試驗及其它試驗。b.化學(xué)分析試驗：化學(xué)成分分析試驗、腐蝕試驗、含氫量測定。 c.金相檢驗：宏觀組織檢驗、微觀組織檢驗、斷口分析（成分和形貌）檢驗。d.其它：如焊接性試驗、事故分析等。3) 焊接接頭的非破壞性試驗方法a. 外觀檢

16、查（VE） 借助樣板或用低倍（約10倍）放大鏡及量具觀察焊件，用肉眼檢查焊縫的外形尺寸合不合格，以及有無焊縫外氣孔、咬邊、滿溢以及焊接裂紋等表面缺陷的方法。外觀檢查也稱為目視檢查。b. 表面及近表面缺陷的檢查 有滲透探傷和磁粉探傷兩種方法，不過磁粉探傷只適用于檢查碳鋼和低合金鋼等磁性材料焊接接頭，滲透探傷則更適合于檢查奧氏體鋼、鎳基合金等非磁性材料焊接接頭。滲透探傷（PT）是利用毛細現(xiàn)象來檢查工件表面缺陷（主要是裂紋），包括著色法、熒光法、煤油滲透法等。一般可發(fā)現(xiàn)寬度0.01mm以上、深度0.030.04mm以上的表面缺陷。 磁粉探傷（MT）和滲透探傷一樣，是對材料近表面缺陷進行檢測。不過，磁

17、粉探傷只適于磁性材料，而且它對裂紋、未焊透較靈敏，對氣孔、夾渣不太靈敏。磁粉探傷是利用缺陷部位發(fā)生的漏磁吸引磁粉來進行探傷的。c.內(nèi)部缺陷的檢查 常用的有射線探傷和超聲波探傷。射線探傷（RT） 射線可分為X射線、射線和高能射線三種。 射線探傷是利用射線能穿透金屬、使底片感光的原理來檢驗焊縫中的缺陷的。將射線源對準(zhǔn)受檢部位，使射線透過焊件照射到膠片上。焊件的厚度或組織不同，射線透過時的衰減程度也不同，膠片感光程度也不同。如焊縫內(nèi)存在缺陷（比如氣孔），則由于缺陷處密度比金屬小，所以射線在有缺陷的地方透過的強度比沒有缺陷的地方大。由于底片感光程度不同，有缺陷處顯得比較黑，沒有缺陷的地方就比較亮，由此

18、可發(fā)現(xiàn)缺陷的位置、大小和種類。 超聲波探傷（UT） 超聲波是頻率超過20kHz的機械振動波，具有能透入金屬材料深處的特性，而且由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，在界面發(fā)生反射和折射，同時在傳播中被介質(zhì)部分吸收，使能量發(fā)生衰減。超聲波探傷就利用了超聲波的上述特性。d. 承壓設(shè)備焊接接頭強度試驗 這是通過對產(chǎn)品進行超載試驗來判斷接頭強度以及受壓元件（一個結(jié)構(gòu)，比如整個容器）是否合格。（1）水壓試驗 目的是檢查焊縫和密封元件的緊密性和接頭以及受壓元件的強度，所以試驗應(yīng)在除最終熱處理工序外所有生產(chǎn)工序完成后進行。（2）氣壓試驗 用于對氣密性要求特別高的容器或排水困難的容器。e. 致密性檢查（泄漏試驗） 主要

19、是對焊縫致密性和結(jié)構(gòu)密封性進行檢查，應(yīng)在外觀檢查后進行，用于檢查容器焊縫內(nèi)是否有貫穿性裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等缺陷。按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求及制造條件可以有：（1）氣密性試驗（2）氨滲漏試驗（3）煤油滲漏試驗（4）真空試漏法4)焊接接頭的破壞性試驗方法 破壞性檢驗是指直接從產(chǎn)品的焊接接頭取樣進行各種理化性能檢驗。a.力學(xué)性能試驗 拉伸試驗 拉伸試驗是為了測定接頭或焊縫金屬的抗拉強度、屈服極限、斷面收縮率和延伸率等力學(xué)性能指標(biāo)。 彎曲試驗 是為了測定焊接接頭或焊縫金屬的塑性變形能力。 沖擊試驗 是測定焊接接頭各區(qū)的缺口韌性，從而檢驗接頭的抗脆性斷裂能力，沖擊韌性試驗對壓力容器是必不可少的。b.金相檢驗 金相檢驗和硬度試驗一樣，都是檢驗產(chǎn)品焊接接頭質(zhì)量的一種方法，對有淬硬傾向的鋼材，可以檢查HAZ是否有不允許存在的脆硬馬氏體組織、微裂紋以及接頭內(nèi)部缺陷。國內(nèi)現(xiàn)行壓力容器制造規(guī)程并沒有明確規(guī)定要做金相檢驗。c.化學(xué)分析 化學(xué)分析的目的是檢查焊縫金屬的化學(xué)成分。通常只有在接頭力學(xué)性能及無損探傷不合格或制定焊接新工藝