1、焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 氣孔是指焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸 出，而殘留下來所形成的空穴。 氣孔可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔，按分布可 分為密集氣孔，鏈孔等。 氣孔產生部位和形狀 氣孔分內氣孔和外氣孔兩種：小的很小，在顯微 鏡下才能看到，大的可達6mm以上。氣孔是由于 氣體熔解于液態金屬內，在冷卻中金屬熔解度降 低，部分氣體企圖進入大氣，但遇到金屬結晶的 阻力，使它不能順利的逸出而殘留于金屬內，形 成了內氣孔，或逸在表面形成外氣孔。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 氣孔在焊縫中的分布； 有的是單個氣孔，有的是成群狀或鏈狀氣孔等等。 如焊縫中的單個球形氣孔。 大量氣

2、孔在焊縫金屬中比較均勻地分布。 焊縫中局部密集氣孔。 單個球狀氣孔 均布氣孔 密集氣孔 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 與焊縫軸線平行的鏈狀氣孔。 長度方向與焊縫軸線近似平行的非球形的長氣孔。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 由于氣體上浮引起的管狀孔穴、蟲形孔穴 的位置和形狀是由固化的形式和氣體的來 源決定的，通常它們是成群或單個出現并 且成人字形分布。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 產生氣孔的主要原因： 基本金屬或填充材料表面有銹、油等未清干凈。 焊條及熔劑沒有充分烘干。 電弧能量過小或焊速度過快。 焊縫金屬脫氧不足。 氣孔的危害 焊縫中由于氣孔的殘留，必然減少焊縫

3、金屬的有效截面， 從而使焊接接頭的強度降低。特別是密集氣孔會使焊縫不 致密，降低接頭塑性和引起構件的焊縫處泄漏。 氣孔與裂紋和未焊透比較，它的危害性要差一些，所以標 準中允許限量存在。但是，要力求焊縫無氣孔或盡量減少 氣孔數量。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 6形狀缺陷 表面缺陷，屬于外觀檢查的范圍。 射線照相標準一般均規定： 焊縫經表面檢驗合格后才能進行射線照相。但是，有時 一些未經外觀檢驗或外觀檢驗不合格的焊縫也進行了射 線照相；有些構件的某些焊縫難以進行外觀檢查的，如 帶墊板管件、液化石油氣鋼瓶環焊縫、無人孔的小容器 合縫、鍋爐聯箱最后組裝的環焊縫等等這些焊縫的內凹 和

4、內咬邊，都需要無損探傷才能綜合評定。 形狀缺陷是指焊縫金屬表面成形不良或其他原因造成的 缺陷，包括咬邊、燒穿，根部內凹，收縮溝、弧坑、焊 瘤，未焊滿，搭接不良等。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 咬邊：沿焊趾的母材部位被電弧熔化時所成的溝槽 或凹陷，稱咬邊，它有連續和斷續之分。在底片的焊 縫邊緣（焊趾處），靠母材側呈現出粗短的黑色條狀 影像。黑度不均勻，輪廓不明顯，形狀不規則，兩端 無尖角。咬邊可為焊趾咬邊和根部（包部帶墊板的焊 根內咬邊）咬邊，如圖32所示。 凹坑（內凹）：焊后焊縫表面或背面（根部）所形 成低于母材的局部低洼部分，稱為凹坑（根部稱內 凹），在底片上的焊縫影像中

5、多呈現為不規則的圓形 黑化區域，黑度是由邊緣向中心逐漸增大，輪廓不清 晰，如圖33所示。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 收縮溝（含縮根）：焊縫金屬收縮過 程中，沿背面焊道的兩側或中間形成的 根部收縮溝槽或縮根。在底片焊縫根部 焊道影像兩側或焊道中間出現的，黑度 不均勻，輪廓欠清晰，外形呈米粒狀的 黑色影像，如圖34所示 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 燒穿：焊接過程中，熔化金屬由焊縫背面流出后所形成 的空洞，稱燒穿。它可分為完全燒穿（背面可見洞穴）和 不完全燒穿（背面僅能見凸起的鼓皰），在底片的焊縫焊 接時流影像中，其形貌多為不規正的圓形，黑度大而不均 勻，輪

6、廓清晰的影像，燒穿大多伴隨塌漏同生。如圖35、 36所示。 焊瘤：即熔敷金屬在到焊縫在焊縫接頭對口，由于厚度 不同或內徑不等（橢圓度）造成的錯口而引起的，大多出 現在管子的對接環縫中。在底片上的主要特征是在焊根的 一側出現直線性較強的（明顯可見鈍邊加工痕跡）黑線。 輪廓清晰，黑度不均勻，從焊根的焊趾線向焊縫中心是逐 漸減小，直至邊界消失。靠焊根形成的黑線，是之外的母 材表面而未與母材熔合在一起所形成的球狀金屬物。在底 片上多出現在焊趾線（并覆蓋焊趾）外側光滑完整的白色 半圓形的影像，焊瘤與母材之間為層狀未熔合，瘤中常伴 有密集氣孔。如圖37所示。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷

7、 錯口：常發生邊蝕效應所至，如圖38所 示 焊接接頭質量檢驗的內容和方法焊接接頭質量檢驗的內容和方法 焊接質量檢驗的方法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 外觀檢查 焊縫的外形尺寸是否合格 有無焊縫外氣孔、咬邊、滿溢及焊接裂紋等表面缺陷 表面及近表面缺陷的檢查 滲透探傷 著色法 熒光法 磁粉探傷 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 內部缺陷的檢查 射線探傷 X射線 射線 高能射線 超聲波探傷 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 射線

8、探傷原理 l l l eII 0 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 超聲波探傷原理 n影響探傷靈敏性的因素影響探傷靈敏性的因素 超聲波波長和頻率 探傷儀的盲區 工件探傷面光潔度 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 壓力容器焊接接頭強度試驗 水壓試驗 氣壓試驗 致密性檢查（泄漏試驗） 氣密性試驗 氨滲漏試驗 煤油滲漏試驗 真空試漏法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 力學性能試驗 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊試驗 硬度試驗 金相檢驗 宏觀分析 微觀分析 化學分析 晶間腐蝕試驗 u承壓類特種設備常用焊接方法 u焊接接頭 u焊接缺陷 u焊接應力與

9、變形 u承壓類特種設備常用鋼材的焊接 焊接時，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產生拉應力， 未受熱部位則產生壓應力。當應力達到一定程度，焊件出現 變形。 焊接應力與變形產生的原因： 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自 由膨脹和收縮。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 平板焊接過程中的應力與變形形成原理示意圖 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊件焊后的變形形式主要有： 尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊接變形與應力的危害焊接變形與應力的危害 工件焊接后產生變形和應力對結構的制造和使用會產 生不利影響。 產生焊接變形，可

10、能使焊接結構尺寸不合要求，組裝困 難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質量。 焊接殘余應力會增加工件工作時的內應力，降低承載能 力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應力的存在會誘發 應力腐蝕裂紋。 殘余應力是一種不穩定狀態，在一定條件下會衰減而產 生一定的變形，使構件尺寸不穩定，所以減少和防止焊 接變形和應力是十分必要的。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊接應力的防止焊接應力的防止 采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮， 以減少應力。而圖以減少應力。而圖b因先焊焊縫因先焊焊縫1導致對焊縫導致對焊縫2的拘束度增加，的拘束度增加， 而增大

11、殘余應力。而增大殘余應力。 采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應力。 焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力。 熱處理法熱處理法：焊后進行消除應力的退火可消除殘余應力。 機械法機械法：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸 長，也能減少焊接殘余應力。 振動法振動法：低頻振動消應力 焊接應力的消除焊接應力的消除 焊縫對稱布置 采用反變形方法 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 采用對稱焊和分段倒退焊 采用多層多道焊，能減少焊接變形 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產生焊接變形，但這 樣會產生較大的焊接應力。采用定位焊組裝也可防止焊接 變形。 焊接

12、變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u嚴重的焊接變形應消除，常采用機械矯正法，通常 只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u火焰矯正法是利用火焰加熱的熱變形方法，一 般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u承壓類特種設備常用焊接方法 u焊接接頭 u焊接應力與變形 u承壓類特種設備常用鋼材的焊接 一、鋼材的焊接性 二、碳素鋼的焊接 三、低合金鋼的焊接 四、不銹鋼的焊接 承壓類特種設備常用鋼材的焊接承壓類特種設備常用鋼材的焊接 焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構 形式的條件下，獲得優質焊接接頭

13、的難易程度，即其對焊 接加工的適應性。 焊接性一般包括兩個方面： 工藝焊接性：主要指在給定的焊接工藝條件下，形成完好 焊接接頭的能力，特別是接頭對產生裂紋的敏感性，也稱 抗裂性； 使用焊接性：在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭在使用 條件下安全運行的能力，包括焊接接頭的力學性能和其它 特殊性能（如耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等）。 焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映，了 解及評價金屬材料的焊接性，是焊接結構設計、確定焊接 方法、制定焊接工藝的重要依據。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 （二）鋼的焊接性評定方法 鋼是焊接結構中最常用的金屬材料，因而評定鋼的焊接 性顯得尤為重要。由于鋼的裂紋傾向與其化學成

14、分有密切關 系，因此，可以根據鋼的化學成分評定其焊接性的好壞。 通常將影響最大的碳作為基礎元素，把其它合金元素的 質量分數對焊接性的影響折合成碳的相當質量分數，碳的質 量分數和其它合金元素的相當質量分數之和稱為碳當量，它 是評定鋼的焊接性的一個參考指標。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 碳當量（碳當量（Carbon Equivalent)公式公式 國際焊接學會 5156 VMoCrNiCoMn CCeq 日本焊接學會 44540246 VMoCrNiSiMn CCeq 英國BS2462 154513246 CuVMoCrNiSiMn CCeq 碳當量越高，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差。一般認為： u

15、Ceq0.6%時，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴重，焊接性很差，一 般不用于生產焊接結構。 碳當量公式僅用于對材料焊接性的粗略估算，在實際生產 中，應通過直接試驗（焊接性試驗），（焊接性試驗），模擬實際情況下的結構、 應力狀況和施焊條件，在試件上焊接，觀察試件的開裂情況， 并配合必要的接頭使用性能試驗進行評定(焊接工藝評定焊接工藝評定)。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 二、碳素鋼的焊接二、碳素鋼的焊接 Q235、10、15、20等低碳鋼是應用最廣泛的焊接結構 材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬傾向小，不易 產生裂紋，所以焊接性最好。焊接時，任何焊接方法和最普通 的焊接工藝即可獲得優質的焊接接頭

16、。但由于施焊條件、結構 形式不同，焊接時還需注意以下問題： （1）在低溫環境下焊接厚度大、剛性大的結構時，應該進行預 熱，否則容易產生裂紋。 （2）重要結構焊后要進行去應力退火以消除焊接應力。 低碳鋼對焊接方法幾乎沒有限制，應用最多的是手工電 弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊和電阻焊。采用電弧焊時，焊 接材料的選擇參見表。 低碳鋼焊接材料的選擇低碳鋼焊接材料的選擇 焊接方法焊接材料應用情況 手工電弧焊 J421、J422、J423等一般結構 J426、J427、J506、J507等 承受動載荷、結構 復雜或厚板重要結 構 埋弧焊 H08 配HJ430、H08A 配HJ431 一般結構 H08MnA

17、 配HJ431重要結構 CO 2氣體保 護焊 H08Mn2SiA一般結構 二、碳素鋼的焊接二、碳素鋼的焊接 含碳量在0.25%0.60%之間的中碳鋼，有一定的淬硬傾向， 焊接接頭容易產生低塑性的淬硬組織和冷裂紋，焊接性較差。中碳 鋼的焊接結構多為鍛件和鑄鋼件，或進行補焊。 焊接方法：手工電弧焊。 焊條選用：抗裂性好的低氫型焊條（如J426、J427、J506、J507 等），焊縫有等強度要求時，選擇相當強度級別的焊條。對于補焊 或不要求等強度的接頭，可選擇強度級別低、塑性好的焊條，以防 止裂紋的產生。 焊接時，應采取焊前預熱、焊后緩冷等措施以減小淬硬傾向，減 小焊接應力。接頭處開坡口進行多層焊

18、，采用細焊條小電流，可以 減少母材金屬的熔入量,降低裂紋傾向。 中碳鋼的焊接中碳鋼的焊接 高碳鋼的含碳量大于0.60%，其焊接特點與中碳 鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性更差。 一般這類鋼不用于制造焊接結構，大多是用手工電 弧焊或氣焊來補焊修理一些損壞件。焊接時，應注 意焊前預熱和焊后緩冷。 高碳鋼的焊接高碳鋼的焊接 低合金鋼焊接經常出現的問題 （1） 熱裂紋熱裂紋 熱裂紋指焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到固 相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。其原因在于低合金鋼的焊接過程 中銅、硼、氮等元素成為形成裂紋的敏感元素。 （2） 冷裂紋冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在Ms溫度

19、以 下）時產生的焊接裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋常發生在高強度鋼的厚板 結構中。其原因是接頭的剛度大，造成的局部應力大，或在冷卻過程 中氫析出后聚集造成局部應力超過了鋼的強度極限。 （3） 白點白點 在焊縫金屬拉斷面上，出現的如魚目狀的一種白色圓形 斑點稱為白點。其產生原因是焊接過程中吸收了過量的氫，故又稱氫 白點。 低合金鋼焊接主要根據不同鋼號的屈服點等級選擇焊接材料，應 遵守等強度（某些鋼號應考慮成分相同或相近）原則。對于厚度大、 剛度大的構件或在低溫下焊接時應考慮使用低氫型焊條，焊前進行預 熱等，嚴格按照焊接工藝規范施焊。 低合金鋼的焊接低合金鋼的焊接 低合金結構鋼按其屈服強度可以分為九級：3

20、00、350、 400、450、500、550、600、700、800MPa。 u強度級別400MPa的低合金結構鋼，Ceq0.4%，存在淬硬 和冷裂問題，其焊接性與中碳鋼相當，焊接時需要采取一些 工藝措施，如焊前預熱（預熱溫度150左右）可以降低冷 卻速度，避免出現淬硬組織；適當調節焊接工藝參數，可以 控制熱影響區的冷卻速度，保證焊接接頭獲得優良性能；焊 后熱處理能消除殘余應力，避免冷裂。 低合金結構鋼的焊接 低合金結構鋼的焊接 低合金結構鋼含碳量較低，對硫、磷控制較嚴， 手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊和電渣焊均可用 于此類鋼的焊接，以手工電弧焊和埋弧焊較常用； 選擇焊接材料時，通常從等強度

21、原則出發，為 了提高抗裂性，盡量選用堿性焊條和堿性焊劑，對 于不要求焊縫和母材等強度的焊件，亦可選擇強度 級別略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。 不銹鋼的焊接 不銹鋼中都含有不少于12%的鉻，還含有鎳、錳、 鉬等合金元素，以保證其耐熱性和耐腐蝕性。 按組織狀態，不銹鋼可分為奧氏體不銹鋼、鐵素 體不銹鋼和馬氏體不銹鋼等，其中以奧氏體不銹鋼的 焊接性最好，廣泛用于石油、化工、動力、航空、醫 藥、儀表等部門的焊接結構中，常見牌號有： 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。 （一）奧氏體不銹鋼的焊接性（一）奧氏體不銹鋼的焊接性 u奧氏體不銹鋼焊接件容易在焊接接頭處發生晶間腐晶

22、間腐 蝕蝕，其原因是焊接時，在450850溫度范圍停留一 定時間的接頭部位，在晶界處析出高鉻碳化物 （Cr23C6），引起晶粒表層含鉻量降低，形成貧鉻區， 在腐蝕介質的作用下，晶粒表層的貧鉻區受到腐蝕而 形成晶間腐蝕。這時被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變 化，受力時則會沿晶界斷裂，幾乎完全失去強度。 u為防止和減少焊接接頭處的晶間腐蝕，應嚴格控制 焊縫金屬的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。 采用含有能優先與碳形成穩定化合物的元素如Ti、Nb 等，也可防止貧鉻現象的產生。 不銹鋼的焊接 u奧氏體不銹鋼焊接的另一個問題是熱裂紋熱裂紋。 u產生的主要原因是焊縫中的樹枝晶方向性強，有 利于S、P等元素

23、的低熔點共晶產物的形成和聚集。 另外，此類鋼的導熱系數小（約為低碳鋼的1/3）， 線脹系數大（比低碳鋼大50%），所以焊接應力也 大。 u防止的辦法是選用含碳量很低的母材和焊接材料， 采用含適量Mo、Si等鐵素體形成元素的焊接材料， 使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少偏析。 不銹鋼的焊接 （二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝（二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝 一般熔焊方法均能用于奧氏體不銹鋼的焊接，目前生產上 常用的方法是手工電弧焊、氬弧焊和埋弧焊。在焊接工藝 上，主要應注意以下問題： （1）采用小電流、快速焊，可有效地防止晶間腐蝕和熱 裂紋等缺陷的產生。一般焊接電流應比焊接低碳鋼時低 20%； （2

24、）焊接電弧要短，且不作橫向擺動，以減少加熱范圍。 避免隨處引弧，焊縫盡量一次焊完，以保證耐腐蝕性。 （3）多層焊時，應等前面一層冷至60以下，再焊后一 層。雙面焊時先焊非工作面，后焊與腐蝕介質接觸的工作 面。 （4）對于晶間腐蝕，在條件許可時，可采用強制冷卻。 必要時可進行穩定化處理，消除產生晶間腐蝕的可能性。 不銹鋼的焊接 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類未熔合未熔合 產生未焊透缺陷的主要原因 焊接電流過小，焊接速度過快；坡口角度太小； 根部鈍邊太厚；間隙太小；焊條角度不當；電弧 太長或偏吹（偏弧）等。 未焊透的危害性 未焊透也是一種比較危險的缺陷，其危害性取決 于缺陷的形狀、深度和長度。它除降

25、低焊縫的強 度外，也容易在未焊透區域延伸成裂紋，導致材 料斷裂，尤其連續未焊透更是一種危險缺陷。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 夾渣夾渣 夾渣是指焊縫金屬中殘留有外來固體物質所形 成的缺陷，以及焊后殘留在焊縫中的金屬顆粒。 夾渣是焊接過程中比較容易產生的缺陷，通常 尤以殘留在焊縫金屬中的熔劑形成的夾渣最為 常見。 熔劑夾渣：是指焊條藥皮或焊劑不溶物而產生 的夾渣物。 金屬夾渣：是指焊縫金屬中殘留的金屬顆粒。 如：鎢金屬。 夾渣在焊縫中的形狀有：單個點狀夾渣、條狀 夾渣、鏈狀夾渣和密集夾渣等 。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 夾渣夾渣 按形態：夾渣可分為點狀夾渣、塊狀夾 渣、條狀夾渣等。 單個點

26、狀夾渣 條狀夾渣 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 夾渣夾渣 產生非金屬夾渣的主要原因： 焊接電流太小，焊接速度太快：熔池金屬凝固 過快；運條不正確；鐵水與熔渣分離不好；層 間清渣不徹底等。 產生金屬夾渣的主要原因： 焊接電流過大或鎢極直徑太小，氬氣保護不良 引起鎢極燒損，鎢極觸及熔池或焊絲而剝落。 夾渣的危害性： 夾渣是一種體積型缺陷，容易被射線照相檢出。 夾渣會減少焊縫受力截面。夾渣的棱角容易引 起應力集中，成為交變載荷下的疲勞源。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 氣孔是指焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸 出，而殘留下來所形成的空穴。 氣孔可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔，按分布可 分為

27、密集氣孔，鏈孔等。 氣孔產生部位和形狀 氣孔分內氣孔和外氣孔兩種：小的很小，在顯微 鏡下才能看到，大的可達6mm以上。氣孔是由于 氣體熔解于液態金屬內，在冷卻中金屬熔解度降 低，部分氣體企圖進入大氣，但遇到金屬結晶的 阻力，使它不能順利的逸出而殘留于金屬內，形 成了內氣孔，或逸在表面形成外氣孔。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 氣孔在焊縫中的分布； 有的是單個氣孔，有的是成群狀或鏈狀氣孔等等。 如焊縫中的單個球形氣孔。 大量氣孔在焊縫金屬中比較均勻地分布。 焊縫中局部密集氣孔。 單個球狀氣孔 均布氣孔 密集氣孔 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 與焊縫軸線平行的鏈狀氣孔。 長度方

28、向與焊縫軸線近似平行的非球形的長氣孔。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 由于氣體上浮引起的管狀孔穴、蟲形孔穴 的位置和形狀是由固化的形式和氣體的來 源決定的，通常它們是成群或單個出現并 且成人字形分布。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 氣孔氣孔 產生氣孔的主要原因： 基本金屬或填充材料表面有銹、油等未清干凈。 焊條及熔劑沒有充分烘干。 電弧能量過小或焊速度過快。 焊縫金屬脫氧不足。 氣孔的危害 焊縫中由于氣孔的殘留，必然減少焊縫金屬的有效截面， 從而使焊接接頭的強度降低。特別是密集氣孔會使焊縫不 致密，降低接頭塑性和引起構件的焊縫處泄漏。 氣孔與裂紋和未焊透比較，它的危害性要差一些，所以

29、標 準中允許限量存在。但是，要力求焊縫無氣孔或盡量減少 氣孔數量。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 6形狀缺陷 表面缺陷，屬于外觀檢查的范圍。 射線照相標準一般均規定： 焊縫經表面檢驗合格后才能進行射線照相。但是，有時 一些未經外觀檢驗或外觀檢驗不合格的焊縫也進行了射 線照相；有些構件的某些焊縫難以進行外觀檢查的，如 帶墊板管件、液化石油氣鋼瓶環焊縫、無人孔的小容器 合縫、鍋爐聯箱最后組裝的環焊縫等等這些焊縫的內凹 和內咬邊，都需要無損探傷才能綜合評定。 形狀缺陷是指焊縫金屬表面成形不良或其他原因造成的 缺陷，包括咬邊、燒穿，根部內凹，收縮溝、弧坑、焊 瘤，未焊滿，搭接不良等。

30、 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 咬邊：沿焊趾的母材部位被電弧熔化時所成的溝槽 或凹陷，稱咬邊，它有連續和斷續之分。在底片的焊 縫邊緣（焊趾處），靠母材側呈現出粗短的黑色條狀 影像。黑度不均勻，輪廓不明顯，形狀不規則，兩端 無尖角。咬邊可為焊趾咬邊和根部（包部帶墊板的焊 根內咬邊）咬邊，如圖32所示。 凹坑（內凹）：焊后焊縫表面或背面（根部）所形 成低于母材的局部低洼部分，稱為凹坑（根部稱內 凹），在底片上的焊縫影像中多呈現為不規則的圓形 黑化區域，黑度是由邊緣向中心逐漸增大，輪廓不清 晰，如圖33所示。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 收縮溝（含縮根）：焊縫金

31、屬收縮過程中，沿背面 焊道的兩側或中間形成的根部收縮溝槽或縮根。在底 片焊縫根部焊道影像兩側或焊道中間出現的，黑度不 均勻，輪廓欠清晰，外形呈米粒狀的黑色影像，如圖 34所示 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 燒穿：焊接過程中，熔化金屬由焊縫背面流出后所形成的空洞，稱 燒穿。它可分為完全燒穿（背面可見洞穴）和不完全燒穿（背面僅能 見凸起的鼓皰），在底片的焊縫焊接時流影像中，其形貌多為不規正 的圓形，黑度大而不均勻，輪廓清晰的影像，燒穿大多伴隨塌漏同生。 如圖35、36所示。 焊瘤：即熔敷金屬在到焊縫在焊縫接頭對口，由于厚度不同或內徑 不等（橢圓度）造成的錯口而引起的，大多出現在管

32、子的對接環縫中。 在底片上的主要特征是在焊根的一側出現直線性較強的（明顯可見鈍 邊加工痕跡）黑線。輪廓清晰，黑度不均勻，從焊根的焊趾線向焊縫 中心是逐漸減小，直至邊界消失。靠焊根形成的黑線，是之外的母材 表面而未與母材熔合在一起所形成的球狀金屬物。在底片上多出現在 焊趾線（并覆蓋焊趾）外側光滑完整的白色半圓形的影像，焊瘤與母 材之間為層狀未熔合，瘤中常伴有密集氣孔。如圖37所示。 焊接缺陷的分類焊接缺陷的分類 形狀缺陷形狀缺陷 錯口：常發生邊蝕效應所至，如圖38所 示 焊接接頭質量檢驗的內容和方法焊接接頭質量檢驗的內容和方法 焊接質量檢驗的方法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗

33、方法 外觀檢查 焊縫的外形尺寸是否合格 有無焊縫外氣孔、咬邊、滿溢及焊接裂紋等表面缺陷 表面及近表面缺陷的檢查 滲透探傷 著色法 熒光法 磁粉探傷 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 內部缺陷的檢查 射線探傷 X射線 射線 高能射線 超聲波探傷 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 射線探傷原理 l l l eII 0 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 超聲波探傷原理 n影響探傷靈敏性的因素影響探傷靈敏性的因素 超聲波波長和頻率 探傷儀的盲區 工件探傷面光潔度 焊接接頭的非破壞性試驗方法

34、焊接接頭的非破壞性試驗方法 壓力容器焊接接頭強度試驗 水壓試驗 氣壓試驗 致密性檢查（泄漏試驗） 氣密性試驗 氨滲漏試驗 煤油滲漏試驗 真空試漏法 焊接接頭的非破壞性試驗方法焊接接頭的非破壞性試驗方法 力學性能試驗 拉伸試驗 彎曲試驗 沖擊試驗 硬度試驗 金相檢驗 宏觀分析 微觀分析 化學分析 晶間腐蝕試驗 u承壓類特種設備常用焊接方法 u焊接接頭 u焊接缺陷 u焊接應力與變形 u承壓類特種設備常用鋼材的焊接 焊接時，焊件各部分冷熱不均，受熱部位產生拉應力， 未受熱部位則產生壓應力。當應力達到一定程度，焊件出現 變形。 焊接應力與變形產生的原因： 焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能

35、自 由膨脹和收縮。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 平板焊接過程中的應力與變形形成原理示意圖 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊件焊后的變形形式主要有： 尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊接變形與應力的危害焊接變形與應力的危害 工件焊接后產生變形和應力對結構的制造和使用會產 生不利影響。 產生焊接變形，可能使焊接結構尺寸不合要求，組裝困 難，間隙大小不一致等，從而影響焊件質量。 焊接殘余應力會增加工件工作時的內應力，降低承載能 力；還會引起裂紋，甚至造成脆斷，應力的存在會誘發 應力腐蝕裂紋。 殘余應力是一種不穩定狀態，在一定

36、條件下會衰減而產 生一定的變形，使構件尺寸不穩定，所以減少和防止焊 接變形和應力是十分必要的。 焊接變形和焊接應力焊接變形和焊接應力 焊接應力的防止焊接應力的防止 采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮， 以減少應力。而圖以減少應力。而圖b因先焊焊縫因先焊焊縫1導致對焊縫導致對焊縫2的拘束度增加，的拘束度增加， 而增大殘余應力。而增大殘余應力。 采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應力。 焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力。 熱處理法熱處理法：焊后進行消除應力的退火可消除殘余應力。 機械法機械法：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬

37、伸 長，也能減少焊接殘余應力。 振動法振動法：低頻振動消應力 焊接應力的消除焊接應力的消除 焊縫對稱布置 采用反變形方法 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 采用對稱焊和分段倒退焊 采用多層多道焊，能減少焊接變形 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產生焊接變形，但這 樣會產生較大的焊接應力。采用定位焊組裝也可防止焊接 變形。 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u嚴重的焊接變形應消除，常采用機械矯正法，通常 只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u火焰矯正法是利用火焰加熱的熱變形方法，一 般也僅適用于塑

38、性好，且無淬硬傾向的材料。 焊接變形的防止及消除焊接變形的防止及消除 u承壓類特種設備常用焊接方法 u焊接接頭 u焊接應力與變形 u承壓類特種設備常用鋼材的焊接 一、鋼材的焊接性 二、碳素鋼的焊接 三、低合金鋼的焊接 四、不銹鋼的焊接 承壓類特種設備常用鋼材的焊接承壓類特種設備常用鋼材的焊接 焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工藝參數及結構 形式的條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度，即其對焊 接加工的適應性。 焊接性一般包括兩個方面： 工藝焊接性：主要指在給定的焊接工藝條件下，形成完好 焊接接頭的能力，特別是接頭對產生裂紋的敏感性，也稱 抗裂性； 使用焊接性：在給定的焊接工藝條件下，焊接接頭

39、在使用 條件下安全運行的能力，包括焊接接頭的力學性能和其它 特殊性能（如耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等）。 焊接性是金屬的工藝性能在焊接過程中的反映，了 解及評價金屬材料的焊接性，是焊接結構設計、確定焊接 方法、制定焊接工藝的重要依據。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 （二）鋼的焊接性評定方法 鋼是焊接結構中最常用的金屬材料，因而評定鋼的焊接 性顯得尤為重要。由于鋼的裂紋傾向與其化學成分有密切關 系，因此，可以根據鋼的化學成分評定其焊接性的好壞。 通常將影響最大的碳作為基礎元素，把其它合金元素的 質量分數對焊接性的影響折合成碳的相當質量分數，碳的質 量分數和其它合金元素的相當質量分數之和稱為碳當量，它 是

40、評定鋼的焊接性的一個參考指標。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 碳當量（碳當量（Carbon Equivalent)公式公式 國際焊接學會 5156 VMoCrNiCoMn CCeq 日本焊接學會 44540246 VMoCrNiSiMn CCeq 英國BS2462 154513246 CuVMoCrNiSiMn CCeq 碳當量越高，裂紋傾向越大，鋼的焊接性越差。一般認為： uCeq0.6%時，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴重，焊接性很差，一 般不用于生產焊接結構。 碳當量公式僅用于對材料焊接性的粗略估算，在實際生產 中，應通過直接試驗（焊接性試驗），（焊接性試驗），模擬實際情況下的結構、 應力狀況和施焊條

41、件，在試件上焊接，觀察試件的開裂情況， 并配合必要的接頭使用性能試驗進行評定(焊接工藝評定焊接工藝評定)。 鋼材的焊接性鋼材的焊接性 二、碳素鋼的焊接二、碳素鋼的焊接 Q235、10、15、20等低碳鋼是應用最廣泛的焊接結構 材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬傾向小，不易 產生裂紋，所以焊接性最好。焊接時，任何焊接方法和最普通 的焊接工藝即可獲得優質的焊接接頭。但由于施焊條件、結構 形式不同，焊接時還需注意以下問題： （1）在低溫環境下焊接厚度大、剛性大的結構時，應該進行預 熱，否則容易產生裂紋。 （2）重要結構焊后要進行去應力退火以消除焊接應力。 低碳鋼對焊接方法幾乎沒有限制，

42、應用最多的是手工電 弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊和電阻焊。采用電弧焊時，焊 接材料的選擇參見表。 低碳鋼焊接材料的選擇低碳鋼焊接材料的選擇 焊接方法焊接材料應用情況 手工電弧焊 J421、J422、J423等一般結構 J426、J427、J506、J507等 承受動載荷、結構 復雜或厚板重要結 構 埋弧焊 H08 配HJ430、H08A 配HJ431 一般結構 H08MnA 配HJ431重要結構 CO 2氣體保 護焊 H08Mn2SiA一般結構 二、碳素鋼的焊接二、碳素鋼的焊接 含碳量在0.25%0.60%之間的中碳鋼，有一定的淬硬傾向， 焊接接頭容易產生低塑性的淬硬組織和冷裂紋，焊接性較差。

43、中碳 鋼的焊接結構多為鍛件和鑄鋼件，或進行補焊。 焊接方法：手工電弧焊。 焊條選用：抗裂性好的低氫型焊條（如J426、J427、J506、J507 等），焊縫有等強度要求時，選擇相當強度級別的焊條。對于補焊 或不要求等強度的接頭，可選擇強度級別低、塑性好的焊條，以防 止裂紋的產生。 焊接時，應采取焊前預熱、焊后緩冷等措施以減小淬硬傾向，減 小焊接應力。接頭處開坡口進行多層焊，采用細焊條小電流，可以 減少母材金屬的熔入量,降低裂紋傾向。 中碳鋼的焊接中碳鋼的焊接 高碳鋼的含碳量大于0.60%，其焊接特點與中碳 鋼基本相同，但淬硬和裂紋傾向更大，焊接性更差。 一般這類鋼不用于制造焊接結構，大多是用

44、手工電 弧焊或氣焊來補焊修理一些損壞件。焊接時，應注 意焊前預熱和焊后緩冷。 高碳鋼的焊接高碳鋼的焊接 低合金鋼焊接經常出現的問題 （1） 熱裂紋熱裂紋 熱裂紋指焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到固 相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。其原因在于低合金鋼的焊接過程 中銅、硼、氮等元素成為形成裂紋的敏感元素。 （2） 冷裂紋冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在Ms溫度以 下）時產生的焊接裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋常發生在高強度鋼的厚板 結構中。其原因是接頭的剛度大，造成的局部應力大，或在冷卻過程 中氫析出后聚集造成局部應力超過了鋼的強度極限。 （3） 白點白點 在焊縫金屬拉斷面上，出現的如魚目狀的一種白色圓形 斑點稱為白點。其產生原因是焊接過程中吸收了過量的氫，故又稱氫 白點。 低合金鋼焊接主要根據不同鋼號的屈服點等級選擇焊接材料，應 遵守等強度（某些鋼號應考慮成分相同或相近