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對焊接接頭缺陷的分析及預(yù)防控制措施

文檔作者：毛作明文檔來源：深圳市東湖公園管理處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月18日
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學(xué)術(shù)·建設(shè)園地
施工技術(shù) I專版
對焊接接頭缺陷的分析及預(yù)防控制措施
摘要：在焊接過程中，由于金屬材料，外部環(huán)境等各種不同因素，引起焊接中接頭產(chǎn)生焊縫缺陷，以及如何采
取各種檢查方法，達(dá)到解決焊縫質(zhì)量的問題。
關(guān)鍵詞：焊接接頭：缺陷：分析；預(yù)防控制措旋
焊縫缺陷的類型很多，通常可分為外部缺陷和內(nèi)部矛盾缺
陷。外部缺陷用肉眼或低倍放大鏡可觀察到；內(nèi)部缺陷用破壞
性試驗(yàn)或射線透視來探傷。
1 焊接接頭缺陷分析
1．1 外部缺陷
焊接接頭的外部缺陷一般用肉眼就能觀察到， 主要有焊
瘤、咬邊、凹坑、燒傷、余高不足或過大、錯(cuò)邊及弧坑處理不良
等。
1_2 內(nèi)部缺陷
焊接接頭的內(nèi)部缺陷是指必須借助儀器設(shè)備測試才能判
斷出的缺陷，主要有未熔合、未焊透、氣孔、夾渣及白點(diǎn)等。內(nèi)部
缺陷因肉眼觀察不到，危害更大，要堅(jiān)決杜絕。
1．3焊接缺陷
指在焊接過程中或焊接完放置一段時(shí)間后，在焊接接頭范
圍內(nèi)產(chǎn)生的局部開裂現(xiàn)象，如焊接裂紋是常見的焊接缺陷。在
建筑工程的鋼材焊接中常出現(xiàn)的裂紋主要是熱裂紋和冷裂紋。
結(jié)晶裂紋是最常見的熱裂紋，在金屬凝固過程中出現(xiàn)，主要出
現(xiàn)在焊縫中，少數(shù)出現(xiàn)在熱影響區(qū)。結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生是由于焊
縫中含有較多的S，P等雜質(zhì)，在焊縫金屬凝固過程中形成了一
些低熔點(diǎn)的結(jié)晶，然后在結(jié)晶界形成液態(tài)薄膜。這些液態(tài)薄膜
成為焊縫中的薄弱環(huán)節(jié)，在焊接應(yīng)力的作用下便開裂而形成結(jié)
晶裂紋。在冷裂紋中最常見的是延遲裂紋。在低、中合金鋼的熱
影響區(qū)或焊縫中，當(dāng)焊接后一段時(shí)間，可能出現(xiàn)各種形態(tài)的延
遲裂紋。有的出現(xiàn)在接頭表面，有的出現(xiàn)在接頭內(nèi)部。焊縫延遲
裂紋的出現(xiàn)，是由以下3種因素共同作用的結(jié)果。第一，母材淬
硬現(xiàn)象：母材的碳當(dāng)量越高其淬硬傾向越大，延遲裂紋敏感性
就越大。另外，接頭冷卻速度對母材淬硬傾向也有較大影響，隨
著母材淬硬傾向的增加容易形成脆性馬氏體。而馬氏體又會使
熱影響區(qū)最高硬度相應(yīng)增加，從而使延遲裂紋敏感性增大。第
二，擴(kuò)散氫的含量：焊縫中含氫量越高，延遲裂紋敏感性越大。
當(dāng)接頭中擴(kuò)散氫含量高于其臨界擴(kuò)散氫含量時(shí)，便出現(xiàn)延遲裂
紋。第三，焊接殘余應(yīng)力：焊接接頭主要存在熱應(yīng)力、相變應(yīng)力
和約束應(yīng)力。板厚度越大，約束越強(qiáng)，殘余應(yīng)力也越高。焊接殘
余應(yīng)力是引起應(yīng)力腐蝕斷裂的原因之一。
2 焊接接頭缺陷預(yù)防
2．1 夾渣
造成夾渣的主要原因是焊件表面焊接前清理不良(如油、銹
等)、焊層問清理不徹底(如殘留熔渣)、焊接電流太小使熔化金
屬凝固太快及焊速太快(使熔渣沒有充足的時(shí)間上浮)、操作不
當(dāng)、焊條藥皮受潮以及焊接材料選擇不合適等。
2_2氣孔
產(chǎn)生氣孔的原因：保護(hù)氣體流量不足：通風(fēng)氣流使保護(hù)氣
體保護(hù)效果變差；飛濺物堆積在噴嘴上時(shí)，引起保護(hù)氣體堵塞：
污染或潮濕的保護(hù)氣體：焊接電流過大：焊接電壓過高：電極伸
口毛作明
長過長：過快的焊接速度使得焊接熔池在氣體能夠逸出之前便
冷凝：母材、焊絲或填充金屬棒表面存在鐵銹、潤滑脂、油、濕氣
或污垢：母材中含有雜質(zhì)如硫磺及含磷物；焊條藥皮太濕；除使
用低氫或不銹鋼焊條外。手弧焊弧長太短。
2．3 咬邊
當(dāng)焊接金屬沒能填滿母材焊趾或焊根的熔化凹槽時(shí)，就會
產(chǎn)生咬邊，這是角焊縫突出的一個(gè)問題，咬邊會削弱焊趾處的
接頭強(qiáng)度，并且是啟裂點(diǎn)。產(chǎn)生的主要原因如下：過大的焊接電
流：弧電壓太高：焊接速度過快以致沒能加上足夠的填充金屬：
送絲不穩(wěn)定：過大的橫擺速度：不恰當(dāng)?shù)暮笚l角度，尤其在垂直
和水平焊接處。
2．4 未焊透
未焊透是指焊接時(shí)接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象?？赡墚a(chǎn)生
在單面或雙面的根部、坡口表面、多層焊焊道之間或重新引弧
處。它相當(dāng)于一條裂紋，當(dāng)構(gòu)件受到外力作用的時(shí)候可能擴(kuò)展
成更大的裂紋，甚至導(dǎo)致構(gòu)件的斷裂，使構(gòu)件破壞。產(chǎn)生未焊透
的原因是：焊接電流小、焊接速度大、坡口角度和間隙小、操作
不當(dāng)、焊接接頭表面有油污、漆、鐵銹等。
2．5 裂紋
在焊縫和熱影響區(qū)都會出現(xiàn)裂紋，可分為宏觀裂紋和顯微
裂紋。宏觀裂紋可用肉眼或低倍顯微鏡看到，而顯微裂紋由于
不容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受到外力作用時(shí)會逐漸擴(kuò)展，當(dāng)擴(kuò)展到一定程
度就會使構(gòu)件突然斷裂，所以危害更大。產(chǎn)生的原因是焊接過
程中產(chǎn)生了更大的內(nèi)應(yīng)力， 同時(shí)焊縫中含有低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如
FeS、FeP， 當(dāng)外界應(yīng)力較大時(shí)就會從結(jié)合力較弱這些低熔點(diǎn)的
雜質(zhì)處裂開，形成熱裂紋：或者由于過熱區(qū)和熔合區(qū)的塑性和
韌性很低、焊縫金屬中含有較多的氫，當(dāng)結(jié)合應(yīng)力較大時(shí)，容易
產(chǎn)生冷裂紋。
3 焊接缺陷的控制措施
3．1焊前準(zhǔn)備
(1)根據(jù)母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分選擇合適的焊條。焊
接低碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)。一般根據(jù)母材的抗拉強(qiáng)度按
“等強(qiáng)匹配”原則選用相同等級的焊條：焊接耐熱鋼和不銹鋼
時(shí)，通?？紤]母材的化學(xué)成分按“等成分匹配”原則選擇相同成
分的焊條；若母材中碳、硫、磷含量較高時(shí)，應(yīng)選用堿性焊條。
(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、厚度大、受力復(fù)雜(承受交變載荷、沖擊載荷)
的焊件應(yīng)選用堿性焊條。
(3)鑄鋼的含碳量一般較大、形狀復(fù)雜，很容易產(chǎn)生焊接裂
紋。一般應(yīng)選用堿性焊條，采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?如預(yù)熱)進(jìn)行焊
接。
(4)焊接前應(yīng)將接頭表面的油污、漆、鐵銹、水去除。
3．2 防止常見焊接缺陷的措施
(1)防止夾渣的主要措施有：焊接電流不可過小；電弧不要
拉太長；多層焊或多道焊時(shí)每焊完一層要徹底清除渣殼后再焊
第2層：選用熔渣流動(dòng)性好的焊條也可減少夾渣：焊接接頭表
面要清潔。
廣東科技200712 總第176期
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專版l 施學(xué)術(shù)工技·建術(shù)設(shè) 園地
(2)防止氣孔的主要措施有：焊接前一定要徹底清除坡口
兩側(cè)的油污、水分、銹及防腐層；施焊時(shí)，必須嚴(yán)格控制焊接電
流和熔池溫度i根據(jù)焊接母材的材質(zhì)，選擇合理的焊接材料。并
按規(guī)定和要求，焊前進(jìn)行烘干處理，隨用隨?。赫_選擇焊接的
工藝參數(shù)。在焊接條件允許的情況下，盡可能選用較大的熱輸
入進(jìn)行焊接，這樣可以使熔池溫度緩慢冷卻，溶解在熔池中的
氣體有一定的時(shí)間排出，但焊接電流也不宜過大。反之焊條熔
化速度過快而發(fā)紅，藥皮提前分解或脫落而降低了保護(hù)效果。
(3)防止咬邊的主要措施有：施焊時(shí)，要正確地選擇焊接電
流，盡量壓低電弧進(jìn)行焊接；在立向上焊接時(shí)，焊條要在坡口兩
側(cè)邊緣做穩(wěn)弧動(dòng)作，填滿被燒熔的母材邊緣后，再采用半圓運(yùn)
條或橫向擺動(dòng)向上運(yùn)條的方法進(jìn)行施焊：在橫焊多層多道焊
時(shí)，除每條焊道壓住前一條焊道的1，2外，最后的一條焊道要
加快焊接速度，比其它焊道要快，同時(shí)盡量減少焊條的擺動(dòng)，防
止咬邊。
(4)防止未焊透措施主要有：焊接電流和焊接速度要適當(dāng)i
保證基本金屬的充分熔化：注意焊條傾斜角度要適當(dāng)：運(yùn)條時(shí)
在坡口的兩側(cè)稍作停留： 坡口角度和尺寸要符合標(biāo)準(zhǔn)
GB985—88(氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形
式與尺寸)和GB986-88 (埋弧焊焊縫坡口的基本形式與尺
寸)。
(5)防止熱裂紋主要從冶金因素和力學(xué)因素兩方面著手。
冶金方面最主要的措施是限制母材料中有害雜質(zhì)含量，盡量減
少硫、磷、碳含量。此外，改善焊縫結(jié)晶組織，細(xì)化晶?？商岣吆?
縫金屬的抗裂性能。力學(xué)方面可通過改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和采取工藝
措施，減少產(chǎn)生熱裂紋的傾向。對于冷裂紋應(yīng)減少焊縫中氫的
含量，焊前預(yù)熱、焊后緩冷，采取合理的焊接順序等工藝措施減
少焊接應(yīng)力， 焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理等措施來減少冷裂紋的產(chǎn)
生。
4 焊接接頭質(zhì)量的檢查方法
4．1焊前檢查
施焊前，對基本金屬及填充金屬的質(zhì)量檢查，焊接規(guī)范和
焊接措施的正確選擇，以及對焊工技術(shù)水平的考核等。
4_2 焊縫的外觀檢查
對完成的焊縫用肉眼或放大鏡進(jìn)行外觀檢查不允許有下
列缺陷存在：
(1)裂紋：
(2)嚴(yán)重的咬邊；
(3)未焊透；
(4)焊瘤及焊肉凹凸不平；
(5)表面淚眼：
(6)焊縫斷面尺寸不符合要求。
以上缺陷要鏟除重新補(bǔ)焊。
4．3 無損探傷
(1)射線透視。利用X射線對焊縫進(jìn)行檢查，可觀察到焊縫
缺陷的存在情況《在經(jīng)過處理的底片上觀察)。
(2)超聲波探傷。
(3)磁性探傷。
(4)著色滲透探傷，對于奧氏體不銹鋼，用染色檢查是發(fā)現(xiàn)
表面微小裂紋的有效辦法。
4．4 機(jī)械性能試驗(yàn)
根據(jù)對焊件的具體要求、對焊接接頭進(jìn)行以下試驗(yàn)：
(1)拉伸試驗(yàn)：測定接頭的極限強(qiáng)度，屈服極限、收縮性等。
廣東科技2007．12． 總第176期
(2)彎曲試驗(yàn)：測定接頭的彎曲角度、塑性。
(3)沖擊試驗(yàn)：測定接頭的沖擊韌性。
4．5 金相試驗(yàn)
用水檢查焊接接頭的宏觀及微觀缺陷。
(1)宏觀檢查，用機(jī)械方法割取試片?？蓹z查焊縫斷面形狀
以及尺寸較大的氣孔、夾渣、未焊透等。
(2)微觀檢查，用金相顯微鏡對特制磨光的試片進(jìn)行觀察，
可檢查接頭的金屬組織，發(fā)現(xiàn)微小的缺陷和進(jìn)行顯微硬度的測
定。
4．6 水壓試驗(yàn)
對焊縫進(jìn)行水壓或氣壓試驗(yàn)，是為了檢查接頭的嚴(yán)密性強(qiáng)
度。一般試驗(yàn)壓力為焊件工作壓力的1．25—2倍。水壓試驗(yàn)過程
中不能有破裂或滲漏現(xiàn)象發(fā)生。
4．7硬度測定
用手擊式布氏硬度儀表對焊縫進(jìn)行硬度測定，這樣可知道
焊件的淬硬程度，以及熱度處理后機(jī)械性能改善情況。
4．8拆開試驗(yàn)及鉆孔檢查
(1)拆開試驗(yàn)。在焊縫上加減槽狀，然后打斷以觀察斷面內(nèi)
存在之內(nèi)部缺陷。
(2)鉆孔檢查。此法多同用于角焊縫的檢驗(yàn)，在焊縫檢查P
位鉆一個(gè)孔(18～12mm)孔深要看具體情況而定，用硫酸侵蝕
洞，觀察缺陷情況?？傊?，檢查焊縫質(zhì)量的方法很多，多種方法針
對各類焊件的不同要求進(jìn)行選擇。保證焊縫質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)
要求。
5 結(jié)束語
焊接過程中對整個(gè)工件結(jié)構(gòu)來說是一個(gè)不均勻的加熱過
程，在焊縫區(qū)域發(fā)生的加熱過程，產(chǎn)生塑性變形。因?yàn)楹附訁^(qū)域
的金屬在高溫作用下，自由膨脹受到金屬的阻礙，會產(chǎn)生一定的
焊接應(yīng)力，引起變形、裂縫。還由于金屬材料，外部環(huán)境等因素，
焊縫的缺陷類型很多，所以在施焊過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況，針
對產(chǎn)生缺陷的原因，采取切實(shí)有效措施和檢查方法以防止產(chǎn)生
焊縫缺陷。●
參考文獻(xiàn)
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【41《機(jī)關(guān)事業(yè)單位工人等級崗位考核大綱>一廣東省機(jī)關(guān)事業(yè)單位工人
技等級單位考核中心編寫．
【51《電焊工>一國家建委第六工程局編寫組．
(作者單位：深圳市東湖公園管理處)

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