对于焊接培训中焊接缺陷的相关分析

摘要：本文主要是对焊接的缺陷进行相关的探讨和分析。焊接缺陷除了焊缝形状尺寸缺陷外，主要有裂纹、未熔合和未焊透、气孔、夹渣等。 这些缺陷的存在，严重地影响产品质量，对设备的安全运行存在很大的隐患。

关键词：焊接培训 焊接缺陷

一、裂纹

在焊接缺陷中，影响最大的是焊缝及热影响区中的裂纹缺陷。所以，任何规程和标准都不允许有裂纹存在。裂纹的定义：在焊接接头的局部，因焊接应力和其它致脆因素的作用，金属原子间结合力遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙叫做焊接裂纹。裂纹的种类按不同的分类方法可分为很多种，在此按裂纹产生的原因来分可分为：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。裂纹的危害：降低了焊接接头强度、减少承载面积，端部有尖锐的缺口能引起应力集中，受力时使裂纹扩展。

1冷裂纹

焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹叫冷裂纹。

（1）冷裂纹产生的原因

在焊缝及热影响区的淬硬组织、焊接接头中氢气和焊接应力的共同作用下导致冷裂纹的产生。即产生冷裂纹的三要素（淬硬组织、氢、应力）。淬硬组织：材料的淬透性大，焊接过程中冷却速度过快，在焊缝和热影响区将产生马氏体组织，从而导致脆性增加，塑性下降，体积膨胀，当受到焊接拉应力作用时易开裂。氢（H）：在焊接高温作用下，氢以原子状态进入焊接熔池，随着温度的不断降低，氢在金属中的溶解度急剧下降，在金属发生相变时溶解度发生突变。焊接时冷却速度很快，氢来不及逸出而残留在焊缝中，过饱和的氢向热影响区扩散并造成很大的压力，使局部金属产生很大的应力而形成冷裂。由于氢在不同材料中的扩散速度不同而导致产生的迟早不同即延迟裂纹。焊接应力的作用：焊接接头在焊接过程中产生很大的拘束应力，当焊接应力为拉应力，与氢的析集和淬火脆化同时发生时极易产生裂纹。

（2）冷裂纹的特征及种类

（2.1）延迟裂纹：在淬硬组织，氢和拘束应力的共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹。 温度区间：在Ms点以下。 位置：在热影响区，少数在焊缝中。走向：沿晶或穿晶。材料：中、高碳钢，低、中合金钢，钛合金等材料中易出现。

（2.2）淬硬脆化裂纹：主要是淬硬组织在焊接应力作用下产生的裂纹。温度区间：在Ms点附近。 位置：在热影响区，少数在焊缝中。走向：沿晶或穿晶。材料：含碳的Ni、Cr、Mo钢，马氏体不锈钢，工具钢等材料中易出现。

（3）防范措施

（3.1）采用低氢型焊条，焊条按规定烘干，随用随取，采用保温筒。焊件认真清理，去除油、锈、水，减少氢的来源。

（3.2）选用合理的焊接规范及线能量。如：焊前预热，焊后缓冷，控制层间温度等措施。

2热裂纹

焊接过程中焊缝和熔合区金属冷却到固相线附近的高温区所产生的裂纹叫热裂纹。

（1）热裂纹产生的原因

焊接时熔池的冷却速度很快，易造成偏析（偏析：金属中杂质不均匀的现象，杂质集中，杂质的熔点比金属低，在结晶过程中液态层间存在）。偏析出的物质多为低熔点共晶物，焊缝金属凝固时，低熔点共晶物尚未凝固，在晶界间形成“液态间层”，削弱了晶粒间的结合力。 当熔池冷却结晶时，受到拉应力作用，柱状晶体间空隙增大，低熔点共晶物又不能填充空隙，就产生了裂纹。

（2）热裂纹的特征

热裂纹又称为结晶裂纹，产生在结晶时的冷却过程中。温度区： 焊缝金属由结晶开始到723℃以前。位置：在焊缝中，少数在热影响区。材料：杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体钢、镍基合金钢、铝材中易出现热裂纹。

（3）防范措施

（3.1）减少有害杂质的含量：碳、硫、磷。

（3.2）改善金属组织，细化晶粒。

3再热裂纹

焊后，焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或焊接接头反复加热等）产生的裂纹，叫再热裂纹。

（1）再热裂纹产生的原因

焊接区焊接残余应力，不同程度的应力集中。再次加热时，由第一次热过程形成的过饱和固熔碳化物（主要是铬、钼、钒等碳化物元素）再次析出，造成晶内强化使滑移应变集中于原奥氏体晶界，当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力所产生的应变时，就产生再热裂纹。 另外，焊后热处理规范选择不当，易使钢脆化的元素集结在晶界上，削弱了晶界的结合力，也容易产生再热裂纹。

（2）产生的部位和特征

大都发生在热影响区的粗晶区，沿着熔合线的粗晶区扩展。 裂纹并不是连续的而是断续的，具有晶间断裂的特征。

（3）防范措施

（3.1）减少热影响区的过热倾向，细化奥氏体晶粒尺寸。

（3.2）选用合适的焊接材料，提高金属在焊后热处理时的塑性，以便能承担松弛应变的能力。

二、未熔合和未焊透

在焊接培训考核过程中，这两种缺陷发生的几率较高。 而学员经常对未熔合和未焊透概念分不清。未熔合是熔焊金属与熔焊金属之间；熔焊金属与母材之间未完全熔化结合的部分称未熔合。按位置可分为根部未熔合、坡口未熔合、层间未熔合。未焊透是母材与母材之间未被熔化结合的部分称未焊透。 可发生在单面焊双面成型的坡口根部；双面焊的坡口中间钝边部分。这两种缺陷都有相当大的危害。 在某种条件下，未熔合的危害更大些，它属于面积型缺陷，在焊缝的任何部位都可能存在，缺陷面的边缘应力非常集中，极易产生裂纹。 所以在高温高压的焊缝中不允许存在未熔合。 未焊透一般是体积型缺陷，它的应力集中点主要集中在缺陷的端部，承载后可产生裂纹。这两种缺陷的共同危害是： 减少承载面积，降低接头强度，诱发裂纹的发生。未熔合、未焊透产生的主要原因和防止措施基本相同。 我们就产生缺陷的主要原因分述如下：

1焊接规范选择不当，如坡口角度过小，间隙过窄，钝边过大，焊接电流小，电弧太长。

2操作方法不当，运条速度过快，焊条施焊角度不当，电弧偏吹，焊条摆幅不正确。

3被焊工件的坡口有锈蚀、油物，焊道之间清理不净，影响熔合。防止发生未熔合、未焊透的主要措施：

（1）正确选择对口规范，注意坡口两侧及焊层间熔渣和污物的清理。

（2）按照工艺指导书正确选择焊接参数 ，防止电弧磁偏吹。

三、气孔

气孔是焊接培训过程中经常出现的缺陷。我们把焊接时熔池中的气泡在凝固时未能及时逸出而残留下来形成的空穴称为气孔。它是一种体积型缺陷。 气孔的种类按分布状态分主要有单个气孔、连续气孔和密集气孔。 气孔的危害是：减少了焊缝的承载截面积，降低了焊缝的强度，而针状气孔往往会破坏被焊金属的致密性，产生泄露现象。气孔产生的原因主要有：

1焊材未按规定温度烘干。

2焊条药皮变质脱落，焊芯锈蚀。 焊丝清理不干净。

3熔池温度过高，产生沸腾现象，气体不能从熔池中排出。

防止的措施：

（1）焊件表面应清理干净，焊条应严格按标准烘干，减少气体来源。

（2）采用短弧焊接（但不宜压得太低），使熔池得到良好的保护。

四、夹渣

夹渣是指焊缝金属中，含有的非金属夹杂物或熔渣。它的形状是不规则的，有条状、块状、点状。夹渣的危害是：减少了焊缝的有效面积，降低了焊缝的强度；夹渣物由于形状不规则，棱角处易引起应力集中；夹渣和金属的热膨胀系数不同，在受热时易引起脆断。夹渣产生的原因有：

1坡口角度过小 ，坡口不干净 ，焊接线能量小。

2运条不当，熔池不能充分搅拌，熔渣没有充分的时间浮出熔池表面，而残留在焊缝中。

3多层多道焊时，层与道之间清理不彻底。

五、总结

只有正确掌握焊接缺陷的有关知识，才能在焊接过程中有所警惕。在施焊前严格检查各项准备工作；焊接过程中对容易产生缺陷的因素加以制约；焊接完成后能对自己的施焊过程有一个大致的评价，做到心中有数，即使出现缺陷，也能找到缺陷产生的原因，制定出相应的预防措施。