第七章缺陷的種類及產(chǎn)生的原因演示文稿

第七章缺陷的種類及產(chǎn)生的原因演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)優(yōu)選第七章缺陷的種類及產(chǎn)生的原因當(dāng)前第2頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷1、咬邊1）定義：沿焊趾的母材被電弧熔化時(shí)所形成的溝槽或凹陷。它是由于電弧將焊縫邊緣的母材熔化后沒(méi)有得到熔敷金屬的充分補(bǔ)充所留下的缺口。常見咬邊形式示意圖接管咬邊實(shí)例焊縫咬邊X片影像當(dāng)前第3頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2）產(chǎn)生原因：（1）電弧熱量太高，即電流太大（2）運(yùn)條速度太小而造成的（3）焊條與工件間角度不正確，擺動(dòng)不合理（4）電弧過(guò)長(zhǎng)，焊接次序不合理等（5）直流焊時(shí)電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個(gè)原因（6）某些焊接位置（立、橫、仰）會(huì)加劇咬邊。3）危害性：（1）咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力（2）同時(shí)還會(huì)造成應(yīng)力集中，發(fā)展為裂紋源。4）預(yù)防措施：（1）選用合理的規(guī)范，（2）采用正確的運(yùn)條方式都有利于消除咬邊。（3）焊角焊縫時(shí)，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬邊。當(dāng)前第4頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2、焊瘤1）定義：焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤。焊瘤示意圖焊縫焊瘤焊瘤X片影像當(dāng)前第5頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2）產(chǎn)生原因：（1）焊接規(guī)范過(guò)強(qiáng)、焊條熔化過(guò)快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯）。（2）焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢(shì)不當(dāng)?shù)榷既菀讕?lái)焊瘤。在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。3）危害性：（1）焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷。（2）此外焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸，會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中。（3）管子內(nèi)部的焊瘤減小了內(nèi)徑，可能造成堵塞。4）預(yù)防措施：（1）使焊縫處于平焊位置，正確選用規(guī)范。（2）選用無(wú)偏芯焊條，合理操作。當(dāng)前第6頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷3、凹坑1）定義：凹坑指焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。凹坑示意圖焊縫凹坑實(shí)例凹坑X片影像當(dāng)前第7頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2）產(chǎn)生原因：凹坑多是由于收弧時(shí)焊條（焊絲）未作短時(shí)間停留造成的（此時(shí)的凹坑稱為弧坑），仰、立、橫焊時(shí)，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。3）危害性：凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。4）預(yù)防措施：（1）施焊時(shí)盡量選用平焊位置，選用合適的焊接規(guī)范，（2）收弧時(shí)讓焊條在熔池內(nèi)短時(shí)間停留或環(huán)形擺動(dòng)，填滿弧坑。當(dāng)前第8頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷4、未焊滿1）定義：未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽

未焊滿示意圖焊縫未焊滿實(shí)例未焊滿X片影像當(dāng)前第9頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2）產(chǎn)生原因：填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過(guò)細(xì)，運(yùn)條不當(dāng)?shù)染鶗?huì)導(dǎo)致未焊滿。3）危害性：未焊滿同樣減小了焊縫的有效截面積，削弱了焊縫，也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。同時(shí)，由于規(guī)范太弱使冷卻速度增大，容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷。4）預(yù)防措施：加大焊接電流，加焊蓋面焊縫。當(dāng)前第10頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷5、燒穿1）定義：燒穿是指焊接過(guò)程中，熔深超過(guò)工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔性缺陷。燒穿示意圖焊縫燒穿實(shí)例接管燒穿X影像當(dāng)前第11頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷2）產(chǎn)生原因：（1）焊接電流過(guò)大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過(guò)久，都會(huì)產(chǎn)生燒穿缺陷。（2）工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。3）危害性：燒穿是鍋爐壓力容器壓力管道產(chǎn)品上不允許存在的缺陷，它破壞了焊縫，使接頭喪失聯(lián)接及承載能力。4）預(yù)防措施：（1）選用較小電流和合適的焊接速度。（2）減小裝配間隙，在焊縫背面加設(shè)墊板或藥墊。（3）使用脈沖焊，能有效地防止燒穿。當(dāng)前第12頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)外觀缺陷6、其他表面缺陷焊縫超高表面粗糙錯(cuò)邊塌陷表面氣孔弧坑縮孔當(dāng)前第13頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.2氣孔1、定義：焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來(lái)所形成的空穴。2、氣孔的分類：從形態(tài)分有球狀、針孔、柱孔、條蟲狀；從分布狀態(tài)有均勻分布狀、密集群狀和鏈狀之分；按孔內(nèi)成分有氮?dú)饪?、氫氣孔、二氧化碳和一氧化碳?xì)饪?。球狀氣孔群狀均勻分布?xì)饪讞l蟲狀氣孔密集氣孔鏈狀氣孔當(dāng)前第14頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)典型氣孔金相照片當(dāng)前第15頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)氣孔的X影像鏈狀氣孔球狀氣孔條蟲狀氣孔均勻群狀氣孔密集狀氣孔群狀氣孔當(dāng)前第16頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.2氣孔3、形成機(jī)理：熔池金屬在凝固過(guò)程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來(lái)，當(dāng)金屬凝固速度大于氣體逸出速度，就會(huì)形成氣孔。4、產(chǎn)生氣孔的主要原因：

1）母材或填充金屬表面有銹，油污等，焊條及焊劑未烘干會(huì)增加氣孔量，因?yàn)殇P、油污及焊條藥皮、焊劑中的水分在高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中氣體的含量。2）焊接線能量過(guò)小，熔池冷卻速度大，不利于氣體逸出。3）焊縫金屬脫氧不足也會(huì)增加氧氣孔。當(dāng)前第17頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.2氣孔5、氣孔的危害性：氣孔減少了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從面降低了接頭的強(qiáng)度，降低塑性，還會(huì)引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。6、防止氣孔的措施：①清除焊絲，工作坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。②采用堿性焊條、焊劑時(shí)，要徹底烘干。③采用直流反接并用短電弧施焊。④焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度。⑤用偏強(qiáng)的規(guī)范施焊。當(dāng)前第18頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)夾渣1、定義：指焊后殘留在焊縫中的熔渣。2、分類：按渣的成分可分為金屬夾渣（如鎢夾渣、銅夾渣）和非金屬夾渣（如藥皮焊劑形成的熔渣、金屬非金屬夾雜偏析引起的夾雜等）；按形狀可分為點(diǎn)塊狀和條狀；按分布可分為單個(gè)點(diǎn)或條狀、密集點(diǎn)塊狀和鏈狀。點(diǎn)狀?yuàn)A渣條狀?yuàn)A渣密集點(diǎn)狀?yuàn)A渣鏈狀?yuàn)A渣當(dāng)前第19頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)典型夾渣金相照片當(dāng)前第20頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)夾渣的X影像條狀?yuàn)A渣鏈狀?yuàn)A渣密集點(diǎn)狀?yuàn)A渣當(dāng)前第21頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)夾渣3、形成機(jī)理：熔池中熔化金屬的凝固速度大于熔渣的流動(dòng)速度，當(dāng)熔化金屬凝固時(shí)，熔渣未能及時(shí)浮出熔池而形成。4、產(chǎn)生原因：①坡口尺寸不合理；②坡口有污物；③多層焊時(shí)，層間清渣不徹底；④焊接線能量?。虎莺缚p散熱太快，液態(tài)金屬凝固過(guò)快；⑥焊條藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點(diǎn)過(guò)高，冶金反應(yīng)不完全，脫渣性不好；⑦鎢極性氣體保護(hù)焊時(shí)，電源極性不當(dāng)，電流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中⑧手工焊時(shí)，焊條擺動(dòng)不正確，不利于熔渣上浮?？筛鶕?jù)以上原因分別采取對(duì)應(yīng)措施以防止夾渣的產(chǎn)生。5、危害性：點(diǎn)狀與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，其尖端還會(huì)發(fā)展為裂紋源，其危害遠(yuǎn)比氣孔嚴(yán)重。當(dāng)前第22頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋1、定義：在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部部位的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成新的界面所產(chǎn)生的縫隙稱之裂紋。2、裂紋的分類①按尺寸大小可分為宏觀裂紋、微觀裂紋和超顯微裂紋（指晶間或晶內(nèi)裂紋）。宏觀裂紋微觀裂紋超顯微裂紋當(dāng)前第23頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋②根據(jù)裂紋延伸方向，可分為：縱向裂紋（與焊縫平行）；橫向裂紋（與焊縫垂直）；輻射狀裂紋等。輻射狀裂紋縱向裂紋橫向裂紋當(dāng)前第24頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋③根據(jù)裂紋發(fā)生部位，可分為：焊縫裂紋；熱影響區(qū)裂紋；熔合區(qū)裂紋；焊趾裂紋；焊道下裂紋；弧坑裂紋等。弧坑裂紋熔合區(qū)裂紋熱影響區(qū)裂紋當(dāng)前第25頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋④按產(chǎn)生的條件和時(shí)機(jī)不同可分為:熱裂紋（產(chǎn)生于Ac3線附近的裂紋）結(jié)晶裂紋冷裂紋（產(chǎn)生于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度M3點(diǎn)200-300℃以下的裂紋）延遲裂紋再熱裂紋（接頭冷卻后再加熱至550～650℃時(shí)產(chǎn)生的裂紋）層狀撕裂（金屬中雜質(zhì)偏析在施焊過(guò)程中在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力作用下沿金屬軋制方向開裂應(yīng)力腐蝕裂紋（在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生的裂紋）當(dāng)前第26頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋3、裂紋形成的原因：一是冶金因素，冶金因素是指由于焊縫產(chǎn)生不同程度的物理與化學(xué)狀態(tài)的不均勻。此外，在熱影響區(qū)金屬中，快速加熱和冷卻使金屬中的空位濃度增加，同時(shí)由于材料的淬硬傾向降低了材料的抗裂性能。二是力學(xué)因素是指由于快熱快冷產(chǎn)生了不均勻的組織區(qū)域，造成焊接接頭金屬處于復(fù)雜的應(yīng)力—應(yīng)變狀態(tài)。內(nèi)在的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、外加的拘束應(yīng)力以及應(yīng)力集中相疊加構(gòu)成了導(dǎo)致接頭金屬開裂的力學(xué)條件。4、危害性：（1）裂紋是焊接缺陷中危害性最大的一種。裂紋是一種面積型缺陷，它的出現(xiàn)將顯著減少承載面積。（2）更嚴(yán)重的是裂紋端部形成尖銳缺口，應(yīng)力高度集中，很容易擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。（3）冷裂紋因?yàn)槠溲舆t特性和快速脆斷特性，帶來(lái)的危害往往是災(zāi)難性的。世界上的鍋爐壓力容器壓力管道事故絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。當(dāng)前第27頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋5、典型裂紋特征分析

①熱裂紋（結(jié)晶裂紋）A.形成機(jī)理：焊縫金屬在凝固過(guò)程中（即在固相線附近的高溫區(qū)內(nèi)），結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點(diǎn)共晶物富集于晶界，形成“液態(tài)薄膜”，在特定的敏感溫度區(qū)（又稱脆性溫度區(qū)）間，其強(qiáng)度極小，在焊縫金屬凝固收縮而受到的拉應(yīng)力作用下，最終開裂形成裂紋。如縱向裂紋、枝晶狀橫向裂紋和弧坑裂紋。B.影響因素：一是碳元素及有害雜質(zhì)S、P的含量，隨其增加而產(chǎn)生機(jī)率增大；二是隨著冷卻速度加快而增大；三是隨著外加拘束應(yīng)力增大而增大。C.防止措施：1、減小S、P等有害元素的含量，用含碳量較低的、并加入一定的合金元素（Mo、V、Ti、Nb等以減小柱狀晶和偏析）的焊材焊接；2、采用合理的焊接工藝和焊接規(guī)范，如采用稍大的線能量（熔深較小、多層多道），并改善散熱條件，確保低熔點(diǎn)物質(zhì)全部浮出焊縫金屬；采用預(yù)熱后熱處理，減小冷卻速度，以減小焊接應(yīng)力。當(dāng)前第28頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)熱裂紋縱向裂紋晶枝狀裂紋弧坑裂紋典型熱裂紋X影像當(dāng)前第29頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋②冷裂紋A.特征：產(chǎn)生于較低溫度，且大多數(shù)在焊后一段時(shí)間之后出現(xiàn)在焊熱影響區(qū)或焊縫上，并沿晶或穿晶、或是兩者共存的開裂，又稱延遲裂紋。B.產(chǎn)生機(jī)理：這是因熱影響區(qū)或焊縫局部存在淬硬組織（馬氏體）減小了金屬的塑性儲(chǔ)備，或是接頭內(nèi)有一定的含氫量，且接頭有較大焊接殘余應(yīng)力使接頭處于較大的拉應(yīng)力狀態(tài)之下，淬硬組織會(huì)開裂，氫會(huì)發(fā)生氫致效應(yīng)而產(chǎn)生裂紋。C.防止措施：采用低氫堿性焊條，及時(shí)后熱消氫處理，以減小含氫量；選擇合理的焊接規(guī)范，提高預(yù)熱溫度，減慢冷卻速度，防止出現(xiàn)淬硬組織；選擇科學(xué)的焊接工藝，采用合理的裝配，焊接順序，以減小焊接變形和焊接應(yīng)力。當(dāng)前第30頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)冷裂紋X影像當(dāng)前第31頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.4裂紋③再熱裂紋A.特征：再熱裂紋是在焊后的熱處理等再次加熱（其加熱溫度：碳鋼與合金鋼是550～650℃，奧氏體不銹鋼約是300℃）的過(guò)程中，主要發(fā)生在熱影響區(qū)的過(guò)熱粗晶區(qū)，在焊接殘余應(yīng)力作用下沿晶界開裂，沉淀強(qiáng)化的鋼種最易產(chǎn)生再熱裂紋。B.產(chǎn)生機(jī)理：楔形開裂理論，近縫區(qū)金屬在高溫?zé)嵫h(huán)作用下，強(qiáng)化相碳化物（如碳化鉻等）沉積于晶內(nèi)的位錯(cuò)區(qū)上，使晶內(nèi)強(qiáng)化強(qiáng)度大大高于晶界強(qiáng)化強(qiáng)度，尤其是強(qiáng)化相彌散分布在晶粒內(nèi)時(shí)，會(huì)阻礙晶粒內(nèi)部調(diào)整，又會(huì)阻礙晶粒內(nèi)部的整體變形。這樣，由于應(yīng)力松弛而帶來(lái)的塑性變形就主要由晶界金屬來(lái)承擔(dān)，于是晶界區(qū)金屬會(huì)產(chǎn)生滑移，且在三晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致沿晶開裂。C.防止措施：熱處理工藝應(yīng)盡量避開再熱裂紋的敏感溫度或縮短在此溫度區(qū)停留時(shí)間，改善合金元素的強(qiáng)化作用和對(duì)再熱裂紋的影響；采用適當(dāng)?shù)暮盖邦A(yù)熱和焊后的后熱處理，控制冷卻速度，以降低焊接殘余應(yīng)力；避免應(yīng)力集中。當(dāng)前第32頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.5未焊透1、定義：焊接時(shí)，接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙，或是母材金屬之間沒(méi)有熔化，焊縫熔敷金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部所形成的缺陷稱之。未焊透示意圖當(dāng)前第33頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.5未焊透2、產(chǎn)生原因：焊接電流小、熔深淺；坡口和間隙尺寸不合理，間隙小或坡口尺寸大；焊條藥皮偏芯度大或是磁偏吹；焊根清理不良。3、危害性：一是減小了焊縫有效截面積，使接頭承載能力降低；二是會(huì)引起應(yīng)力集中，降低焊縫疲勞強(qiáng)度。未焊透是裂紋源，是構(gòu)件破壞的主要原因之一。4、防止措施：a）使用較大電流來(lái)焊接是防止未焊透的基本方法。b）焊角焊縫時(shí)，用交流代替直流以防止磁偏吹，c）合理設(shè)計(jì)坡口并加強(qiáng)清理，用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的產(chǎn)生。d）采用合理的運(yùn)條速度和角度。e）保證對(duì)口質(zhì)量當(dāng)前第34頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)未焊透X影像當(dāng)前第35頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.6未熔合1、定義：熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間未完全熔化結(jié)合的部分；點(diǎn)焊時(shí)，母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分稱之未熔合。坡口未熔合層間未熔合單V坡口根部未熔合當(dāng)前第36頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.6未熔合2、產(chǎn)生原因：焊接電流過(guò)小、速度過(guò)快；焊條擺動(dòng)角度不對(duì)或磁偏吹；熔池處于下坡焊位置，母材尚未熔化即被鐵水覆蓋；坡口表面有油污物或氧化物。3、危害性：未熔合是一種平面型（或曰面積型）缺陷，不僅減小有效截面積，降低焊縫承載能力，且應(yīng)力集中效應(yīng)非常明顯，極易擴(kuò)展成裂紋，其危害程度僅次于裂紋。4、防止措施：a）采用較大的焊接電流，b）正確地進(jìn)行施焊操作，c）注意坡口部位的清潔。當(dāng)前第37頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)未熔合X影像當(dāng)前第38頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.1.7其他焊接缺陷1、焊縫化學(xué)成分或組織不符合要求：如焊材與母材匹配不當(dāng)，或焊接過(guò)程中某些元素?zé)龘p致使焊縫化學(xué)成分變化或組織不符合要求，從而引起焊縫力學(xué)性能和耐腐蝕性能的降低。2、過(guò)熱和過(guò)燒：焊接規(guī)范選用不當(dāng)時(shí)，熱影響區(qū)長(zhǎng)時(shí)間停留在高溫區(qū)，會(huì)使晶粒變得粗大，產(chǎn)生過(guò)熱組織。當(dāng)溫度繼續(xù)升高、停留時(shí)間加長(zhǎng)，會(huì)使晶界發(fā)生氧化或局部熔化出現(xiàn)過(guò)燒組織（如燒穿空洞周圍的組織）。過(guò)熱組織可以通過(guò)熱處理來(lái)消除，而過(guò)燒組織不可逆轉(zhuǎn)，只有通過(guò)清除（返修）處理。3、白點(diǎn)：在拉斷的焊縫金屬斷口面上出現(xiàn)的像魚目狀的白色斑點(diǎn)稱為白點(diǎn)。這是由于焊縫金屬中氫聚集而形成的，危害性極大。當(dāng)前第39頁(yè)\共有42頁(yè)\編于星期六\14點(diǎn)7.2鑄件中常見缺陷及產(chǎn)生原因1．氣孔：凝固時(shí)氣體來(lái)不及逸出，在金屬表面或內(nèi)部形成圓孔2．夾渣：鐵水中的熔渣沒(méi)有與鐵水分離混進(jìn)鑄件3．夾砂：砂型砂子剝落4．密集氣孔：凝固時(shí)金屬收縮5．