焊接缺陷產生原因及預防措施

2021-08-13 23:55:14 字數 4106 閱讀 6229

作者: wangfeng3228發布日期: 2006-7-29 檢視數: 56 出自:

根據焊接缺陷的性質,可分為形狀尺寸缺陷、結構缺陷和效能缺陷。

形狀尺寸缺陷:焊接變形;尺寸偏差(錯邊、角度偏差、焊縫尺寸過大或過小);外形不良(焊縫高低不平、外表波形粗劣、焊縫寬窄不齊、焊縫超高、角焊縫焊腳不對稱、焊縫形麵不良、焊縫接頭不良);以及飛濺和電弧擦傷等。

結構缺陷:焊縫外表或內部的氣孔、夾渣、未熔和、未焊透、焊瘤、凹坑、咬邊和焊接缺陷。

效能缺陷:焊接接頭的力學效能(如抗拉強度、屈服點、衝擊韌性及冷彎角度)、化學成分以及其他如耐腐蝕性能等不符和技術標準。

焊接缺陷按其在焊接接頭的部位,可分為外觀缺陷(如咬邊、焊瘤、滿溢、內凹和下陷,以及焊縫表面形狀和尺寸偏差)和內在缺陷(如裂紋、未焊透、夾渣和氣孔等)。其中氣孔、夾渣、裂紋等缺陷在焊縫表面亦會出現。

一、 外觀缺陷

1 咬邊因焊接造成焊縫邊緣(焊趾)出現的低於母材表面的凹陷或溝槽稱為咬邊。

咬邊是由於焊接過程中,焊件邊緣的母材金屬被溶化後,未及時得到溶化金屬的填充所至。咬邊可出現於焊縫的一側或兩側,可能是連續的或間斷的。咬邊是一種較為危險的缺陷,它將削弱焊接接頭的強度,產生應力集中。

在疲勞載荷作用下,使焊接接頭的承載能力大大地降低。咬邊往往又是引起裂紋的發源地和斷裂失效的原因。因此,在許多有關技術條件中,規定了咬邊的容限尺寸。

咬邊的產生原因主要是焊接規範引數選擇不當或操作工藝技術不正確所造成。如焊接電流過大、電弧電壓太高(電弧過長)、焊接速度太快。在坡口焊縫焊接時,焊條或焊絲離坡口側壁太近。

焊條的運條手法及焊條角度不當等。

防止咬邊的措施選擇適當的焊接電流及焊接速度;採用短弧操作,電弧電壓不宜過高;掌握正確的運條手法和焊條角度;在坡口焊縫焊接時,選擇和保持合適的焊條或焊絲離側壁的距離;選擇合適的焊材。

2 焊瘤

焊接過程中,在焊縫根部背面或焊縫表面,出現熔化金屬流淌到焊縫之外與母材金屬未熔合所形成的突出部分稱為焊瘤。焊瘤一般是單個的,有時也有可能形成長條的焊瘤,在立、仰、橫焊時較多出現。焊瘤影響焊縫外觀,並造成焊縫的幾何尺寸不連續性,會形成應力集中的缺口,管道內部的焊瘤將影響管內介質的有效流通。

產生焊瘤的原因主要是焊工操作不熟練和焊接規範選擇不當。如焊接電流過小,而立、橫、仰焊時焊接電流則過大,焊接速度太慢,電弧過長,焊工操作時運條擺動不正確,以及焊條選擇不當等因素。

防止焊瘤的措施調集成適的焊接電流及焊接速度;採用短弧操作;掌握正確的運條方法;選擇合適的焊條型號及直徑。

3 凹坑

凹坑是焊後在焊縫表面或焊縫背面形成低於母材表面的區域性低窪缺陷。在焊縫背面低於母材表面的圓滑凹坑稱為內凹,而焊縫表面低於母材表面的凹坑稱下垂。內凹及下垂缺陷將會減小焊縫的有效工作截面,降低焊縫的承載能力。

形成凹坑的原因焊接電流過大、焊縫間隙太大以及填充金屬新增量不足等。

防止凹坑的措施正確選擇焊接電流和焊接速度;嚴格控制焊縫裝配間隙均勻,適當加快填充金屬的新增量。

4 燒穿

燒穿是焊接過程中部分熔化金屬從焊縫背面流出,形成燒熔穿孔的缺陷,常發生於底層焊縫或薄板焊接中。

造成燒穿的主要原因是焊件過熱的緣故,與焊接坡口的裝配和焊接規範選擇有關。如坡口形狀不良;裝配間隙太大;焊接電流速度過慢;操作不當;電弧過長且在焊縫處停留時間太長等。

防止措施主要是減少根部間隙,適當加大鈍邊,嚴格控制裝配質量;正確選擇焊接電流,適當提高焊接速度;採用短弧操作,避免過熱。

5 焊縫表面形狀及尺寸偏差

焊縫表面形狀及尺寸偏差屬於形狀缺陷,其經常出現的有:對接焊縫超高、角焊縫凸度過大、焊縫寬窄不齊、焊縫表面粗劣和未焊滿等。這類焊接不僅影響焊縫外觀質量,如焊縫超高或凸度過大,還使焊縫與母材交界處突變,造成應力集中。

造成焊縫形狀缺陷的原因焊接坡口角度不當或裝配間隙不均勻;焊接規範選擇不正確;焊條或焊絲過熱。

防止焊縫形狀缺陷產生的措施選擇正確的焊接規範;選用適當的焊條和焊條直徑;將電流和裝配間隙調整到合適,以合適的焊接速度,均勻運條,進行正常的熔渣保護,避免焊條或焊絲過熱。

二內在缺陷

1 氣孔

由於焊接過程中高溫時吸收和產生的氣泡,在冷卻凝固時未能及時逸出而殘留在焊縫金屬內所形成的孔穴,稱為氣孔。氣孔是焊接過程中常見的一種缺陷,它不僅出現在焊縫表面,也可能出現在焊縫的內部與根部。氣孔會影響焊縫的外觀質量,削弱焊縫的有效工作截面,降低焊縫的強度和塑性,貫穿焊縫的氣孔則使焊縫緻密性破壞造成滲漏。

形成氣孔的氣體**於大氣的侵入;溶解於母材、焊絲和焊條焊芯中的氣體;潮濕的焊條藥皮或焊劑熔化時產生的氣體;焊絲和母材的油汙和鐵鏽等髒物在受熱後分解釋放出的氣體;焊接過程中的各種冶金化學反應產生的氣體等。

氣孔存在的部位可分外部氣孔和內部氣孔。

焊縫中氣孔的產生與焊件的表面形態、焊接方法、焊接材料、焊接工藝引數以及焊接電流種類和極性等因素密切相關。

氣孔產生的主要原因焊接過程中焊接區是良好保護受到破壞,如埋弧焊的焊劑和氣電焊的保護氣體給送中斷;母材焊接區和焊絲表面有油汙、鐵鏽和吸附水等汙染;焊接材料受潮,烘焙不充分;焊接電流過大或過小、焊接速度過快;使有低氫型焊條時,焊接電源極性錯誤,焊接電弧過長、電弧電壓偏高;引弧方法或接頭不良等。

防止氣孔的措施提高焊工操作技能和責任心,防止焊劑或保護氣體給送中斷;焊前仔細清理母材焊接區和焊絲表面的油汙、鐵鏽等汙物,適當預熱除去吸附水分;焊接材料在焊前應嚴格進行烘焙、低氫型焊條必須存放在焊條保溫筒中;採用合適的焊接電流、焊接速度,並適當擺動;使用低氫型焊條應仔細校核電源極性,並短弧操作;採用引弧板或回弧法操作技術。

2 夾渣

焊後殘留在焊縫中的非金屬熔渣稱為夾渣。夾渣與夾雜物不同,夾雜物是焊接冶金反應過程中產生殘留在晶界或晶間的非金屬雜質(如氧化物、硫化物、氮化物等),夾渣是一種巨集觀缺陷。

焊縫中的夾渣也有多種形式,可能是單個顆粒狀夾渣、也可能是呈長條狀或線狀的連續夾渣。夾渣的形狀有圓形的、橢圓形的或三角形的。夾渣可能存在於焊縫與母材坡口側壁交接處,也可能存在於焊道於焊道之間。

夾渣在存在將減少焊接接頭的工作截面,對焊縫的危害與氣孔相似,影響焊縫的力學效能(如抗拉強度和塑性)。一些技術標準和規程中,在保證強度和緻密性條件下,允許存在一定尺寸和數量的夾渣。

產生夾渣的原因多層焊時,每層焊道間的熔渣未清除乾淨;焊接電流過小、焊接速度過快;焊接坡口角度太小,焊道成形不良;焊條角度和運條技法不當;焊條質量不好。

防止產生夾渣的措施每層焊道間應認真清除熔渣;選用合適的焊接電流和焊接速度;適當加大焊接坡口角度;正確掌握焊條角度或焊絲位置,改善焊道成形;選用質量優良的焊條。

3 未熔合

熔化焊接時,在焊縫金屬與母材之間或焊道金屬的層間,未能完全熔化結合而留下的縫隙稱為未熔和。未熔和的形式有側壁未熔和、層間未熔和焊縫根部未熔和。未熔和屬於一種面狀缺陷,其危害程度類同於裂紋、易造成應力集中,是一種危害很大的缺陷。

故一般的技術條件和規程中規定,焊縫中不允許存在未熔和。(1)危害:未熔合屬於面狀缺陷,易造成應力集中,危害性很大(類同於裂紋)。

焊接技術條件中不允許焊縫存在未熔合。

(2)產生原因:多層焊時,層間和坡口側壁渣清理不乾淨;焊接電流偏小;焊條偏離坡口側壁距離太大;焊條擺動幅度太窄等。

(3)防止措施:仔細清除每層焊道和坡口側壁的熔渣;正確選擇焊接電流,改進運條技巧,注意焊條擺動。

4、未焊透

焊接時,焊接接頭的母材之間未完全焊透稱為未焊透。在單面焊接時,焊縫焊透達不到根部,形成根部未焊透。雙面焊縫中間形成中間未焊透。

未焊透使焊縫工作截面減弱,降低焊接接頭的強度並會造成應力集中。因此,一般在單面焊的焊接接頭中不允許超過一定容限量的未焊透。

(1)未焊透的原因焊接坡口設計不良,坡口角度太小,鈍邊太厚,裝配間隙過小;焊接規範選擇不合適,焊接電流過小、電弧電壓偏低、焊接速度過大。有時因焊接電流過大,引起焊絲或焊條急劇熔化;焊接操作不當,焊條角度或焊絲位置不正確而焊偏;運條技法不當或海基會過程產生電弧磁偏吹。

(2)防止未焊透的措施改進焊接坡口設計,適當加大坡口角度,減小鈍邊,嚴格控制裝配間隙,保證均勻性;正確選擇焊接電流、電弧電壓和焊接速度;認真仔細地操作,焊接過程保持適當的焊條角度和焊絲位置,防止焊偏;掌握正確的運條手法,採用短弧操作。

5、焊接裂紋

在焊接應力及其他致脆因素的共同作用下,焊接過程中或焊接以後,焊接接頭中區域性區域(焊縫或熱影響區)的金屬原子結合遭到破壞,出現的新介面開裂縫隙,稱為焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特徵。

裂紋是焊接生產中常見的一種缺陷,是危害焊接結構安全性的最危險缺陷。裂紋除降低焊接接頭的力學效能指標外,裂紋末端的缺口易引起應力集中,促使裂紋延伸和擴充套件,成為結構斷裂失效的起源。因此,在重要的焊接接頭是不允許裂紋存在的。

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