常见焊接缺陷的成因分析及对策

摘要：随着焊接技术的不断成熟，焊接在当今工业生产中几乎应用于各个部门的生产中。焊接是安装工程中一项比较重要的工序，焊接缺陷的存在会直接危及整个结构的质量及安全运行。因此，将焊接缺陷尽量控制在规范允许范围内是每个焊接操作人员及工程管理人员应尽的责任。常见的焊接接头缺陷主要有咬边、焊瘤、弧坑、气孔、夹渣、根部未焊透、未熔合及裂纹等，本文对其中几种焊接缺陷进行分析，并介绍预防对策。

关键词：焊接；裂纹；气孔；夹渣

Abstract: with the welding technology matures, welding in today's almost applied to the production of various departments in the industrial production. Welding is an important working procedure installation project, the existence of the weld defects will directly endanger the quality of the whole structure and safe operation. Therefore, to control the welding defects as far as possible within the scope of specification allows each welding operation personnel and project management responsibility. Common weld defects are mainly bite edge, flash, arc pit, porosity, slag inclusion, the root of lack of penetration, incomplete fusion and crack, etc., this paper analyzes some welding defects, and introduces prevention measures.

Key words: welding; Crack; Porosity; slag

中图分类号：文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

TG40

一、焊接裂纹

焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。

（一）热裂纹

焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。

防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。

（二）冷裂纹

焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为：在焊接热循环的作用下，热区生成了淬硬组织；焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：

(1)选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；

(2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；

(3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；

(4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；

(5)紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；

(6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。

二、气孔

产生气孔的因素较多，如焊条未按规定烘干；母材除锈不彻底；焊接电压不稳；弧长过长产生气孔等。气孔的存在使焊缝截面减小，金属内部组织疏松，应力易集中，也易诱发裂纹等更严重的缺陷。

防止产生气孔的措施有：

（1）按国家标准要求，加强施工环境控制，现场建立合理的施工清洁区。

（2）按焊接施工方案要求进行坡口清理，严格控制坡口两侧的清洁度。

（3）加强焊工基本技能的培训，控制焊接电弧的合适长度。

（4）严禁管内有穿堂风，采取端部封堵等措施。

（5）加强现场通风条件，控制空气潮湿度小于等于90%。

（6）采用低氢型焊条。

（7）控制氩气纯度大于等于99.99%。

（8）选择设备性能稳定的电焊机且标定合格。

（9）按工艺评定要求，控制氩气流量，避免出现紊流。

（10）焊材的烘焙控制

a、焊条的烘干规范、焊干温度和保温时间，严格按焊条生产厂家推荐的烘干规范或有关的技术规范要求进行。国外焊材的烘干规范，按所提供的焊材质保书或有关技术规范要求进行烘干。

b、焊条烘干时，应缓慢升温、保温、缓慢降温，严禁将需烘干的焊条直接放入已升至高温的烘箱内，或者将烘至高温的焊条从高温炉中突然取出冷却，以防止焊条药皮因骤冷或骤热面产生开裂或脱落现象。

c、同一烘干箱每次只能装入同种烘干规范的焊条进行烘干，对烘干规范相同，但批号、牌号或规格不同的焊条，堆放时必须有一定的物理间隔，且焊条堆放不宜过高（一般为1~3层），以保证焊条烘干均匀。

d、烘干后的焊条，应贮放在温度为100~120℃的恒温保温箱内，随用随取。

e、焊条在施工现场放置（对普通低氢型焊条不得超过4h，对于抗拉强度大于590MPa的低氢型高强度焊条不应超过1.5h）超过规定的时间，应对焊条重新烘干处理，但焊条反复烘干次数不得超过3次，以免焊条药皮变质或开裂影响焊接质量。

（11）SMAW焊时，风速不大于8m/s，GTAW和GMAW焊时，风速不大于2m/s，否则必须搭设防风措施；雨天施工时，做好防雨措施。

三、未焊透和未熔合

焊接接头中，焊缝金属与母材间未被电弧熔化而留下的空隙，叫未焊透。根据未焊透产生的部位可分为边缘、层间未焊透和根部未焊透。

（一）未焊透

产生未焊透的原因：焊接电流小,熔深浅。坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。磁偏吹影响。焊条偏芯度太大。层间及焊根清理不良。

未焊透的防止措施：使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。

（二）未熔合

产生未熔合缺陷的原因：焊接电流过小。焊接速度过快。焊条角度不对。产生了弧偏吹现象。焊接处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水复盖。母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。

未熔合的防止措施：采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。

四、夹渣

焊缝中经无损检测发现有非金属夹杂物如氧化物、氮化物、硫化物、磷化物等，形成多种多样不规则形状，常见的有锥形、针形等夹渣物。金属焊缝夹渣会降低金属结构的塑、韧性，还会增加应力，导致冷、热脆性易产生裂纹，使构件被破坏。

产生夹渣缺陷的原因：焊缝母材清理不干净，焊接电流过小，使熔化金属凝固过快，熔渣来不及浮出。焊接母材和焊条的化学成分不纯，如焊接时熔池内有氧、氮、硫、磷、硅等多种成分，则易形成非金属夹渣物。焊工操作不熟练，运条方法不当，使熔渣与铁水混在一起分离不开，阻碍熔渣上浮。焊口坡口角度小，焊条药皮成块脱落未被电弧熔化；多层焊时，熔渣清理不干净，操作时未将熔渣及时拨出都是造成夹渣的原因。

夹渣的防止措施：（1）采用只有良好焊接工艺性能的焊条，所焊钢材必须符合设计文件要求。（2）通过焊接工艺评定选择合理的焊接工艺参数。注意焊接坡口及边缘范围的清理，焊条坡口不宜过小；对多层焊缝要认真清除每层焊缝的焊渣。（3）采用酸性焊条时，必须使熔渣在熔池的后面；在使用碱性焊条焊立角缝时，除了正确选择焊接电流外还需采用短弧焊接，同时运条要正确，使焊条适当摆动，以使熔渣浮出表面。（4）采用焊前预热，焊接过程加热，并在焊后保温，使其缓慢冷却，以减少夹渣。

五、变形

在焊接过程中，由于局部的不均匀加热使结构中各部分金属热胀冷缩的程度不同，焊缝产生了不同程度的收缩和内应力，就引起了焊接的各种变形。焊接变形的种类很多，按其对结构影响程度不同，可分为整体变形和局部变形；按其特征可分为：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形和错边变形等。

防止产生变形的措施有：

（1）合理地选择焊接方法和规范

选用热量集中、热影响区较窄的二氧化碳气体保护焊等焊接方法代替手弧焊、埋弧焊，可减少平台钢结构焊接变形；选用较小的焊接热输入及合适的焊接工艺参数，可减少钢结构受热范围，从而减少焊接变形。

（2）合理的焊接顺序和焊接方向

合理的焊接顺序为：先焊所有立焊缝下部所有平焊缝上部所有平焊缝下部所有仰焊缝上部所有仰焊缝。在上述焊接顺序的前提下，先焊主梁与主梁 ，主梁与次梁 ，次梁与次梁之间的焊缝。

合理的焊接方向：一是从中心向四周扩展，在焊接立焊缝时，先焊所有主梁中轴线以下部分，后焊中轴线以上部分；二是从中轴线向两侧焊。这样可以给结构一个与主变形方向相反的小变形量，同时可使焊接应力向应力孔方向扩展，有利于焊接应力的施放，从而减少焊接变形。

结束语

焊接技术已成为发展工程结构的强有力的技术手段，影响焊接质量控制的不利因素较多，在焊接质量管理与控制上存在一定的难度。但是焊接质量的好坏直接关系到设备生产的安全运行和使用寿命，因此，对于焊接工作者对于常见焊接缺陷的成因一定要十分清楚，并且及时采取措施进行预防。

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