第一節焊接缺陷的概念及分類

第二章焊接缺陷一、焊接缺陷的概念在焊接時，在構件或加工處所產生的不符合標準要求的缺欠（如不符合產品標準要求的氣孔、夾雜、裂紋等）稱為焊接缺陷。二、焊接缺陷的分類不同的焊接方法產生的缺陷類型不同，熔化焊產生的焊接缺陷主要有以下幾類：

1、坡口和裝配缺陷

2、焊縫形狀、尺寸和焊縫外部缺陷

3、焊縫內部的工藝性缺陷

4、焊接接頭的力學性能不符合要求

5、焊接接頭和焊縫金屬組織、耐蝕性和其他物理化學性能不符合要求等第二章

焊接缺陷

國家標準GB6417中將焊接缺陷分為六類：1、裂紋2、固體夾雜3、未熔合和未焊透4、孔穴5、形狀缺陷（新標準為：“形狀和尺寸不良”）6、其他缺陷第二章

焊接缺陷第二節焊接缺陷的特征及分布一、裂紋

1、裂紋外觀形貌（裂紋的形態）

2、裂紋產生的溫度范圍

熱裂紋—固相線附近，主要分布在焊縫或熱影響區的過熱區，沿晶斷裂。

冷裂紋—Ms點以下，分布在焊縫、HAZ，沿晶、穿晶斷裂。二、氣孔

氣孔是焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留在焊縫中形成的孔穴。不同的氣孔有不同的形態。主要有條形、蠕蟲狀、球狀等。根據三、固體夾雜

1、夾渣

2、夾鎢第二章

焊接缺陷四、未焊透和未熔合

1、未熔合

分布特征：坡口側壁多層焊層間焊縫根部

2、未焊透五、形狀缺陷

1、咬邊

2、焊瘤

3、燒穿和下榻

4、錯邊和角變形

5、焊縫尺寸、形狀不符合要求六、其他缺陷第二章

焊接缺陷第三節、產生（焊接）缺陷的影響因素及質量控制對于熔化焊，產生缺陷的影響因素主要有：

1、宏觀因素：材料結構焊接工藝2、微觀元素：冶金方面——結晶、冶金反應等應力方面——熱應力、殘余應力、應力引起的應變或變形等。第二章

焊接缺陷一、熱裂紋1、結晶裂紋（結晶裂紋的形態分布）機理：焊縫金屬凝固后期，低熔共晶液態薄膜在拉伸應力作用下開裂形成裂紋。（1）材料因素

與母材及焊材有關，材料中S、P雜質及C、Ni等含量高；Mn/S不合適等。（2）結構因素

焊縫附近的剛度大——拘束度大、板厚接頭形式不合適接頭附近應力集中

第二章

焊接缺陷3）工藝因素焊接線能量——過大；焊接順序——不合適（不能夠自由收縮，內拉應力增大）；焊縫尺寸——不符合要求（熔深/熔寬過大）；層間溫度——過高。第二章

焊接缺陷2、液化裂紋（HAZ近縫區液化裂紋）（液化裂紋的形態分布）

機理：焊接時的高溫作用使晶界上的低熔共晶熔化，在拉應力作用下開裂形成裂紋。主要沿奧氏體晶界開裂。（1）材料因素只與母材有關，含有較多的P、S雜質及Si、B、Ni、Cr等元素。

B——在Fe、Ni中溶解度很小（0.003%～0.005%），微量的B就易形成晶界偏析，形成B化物和低熔共晶。

Si——對于鋁合金，Si是作為雜質存在的，易和Al形成低熔共晶。

（2）結構因素焊縫附近剛度大（厚板、大拘束構件）應力集中（3）工藝因素焊接線能量——影響最大；熔池形狀——倒草帽形易在熔合線的凹陷處產生。第二章

焊接缺陷3、多邊化裂紋多發生在純金屬或單相奧氏體合金的焊縫，個別情況下出現在HAZ固相線稍下的高溫區，大多呈沿柱狀晶晶界，裂紋附近有再結晶晶粒，斷口上呈現位移的滑移線。機理：由于晶格缺陷的遷移和聚集，形成“二次邊界”，即所謂的“多邊化邊界”。邊界上聚集了大量的晶格缺陷，組織的性能差，高溫時的強度和塑性差，即使微小的拉應力就會產生開裂，形成裂紋。（1）材料因素母材合金成分——Cr-Ni單相合金中提高多邊化所需的激活能的元素：Mo、W、Ti、Ta等；高溫δ相也能夠阻礙位錯移動。（2）結構因素應力狀態——應力增加原子的活動性，加速多邊化過程。應力、應力集中等都會增大裂紋傾向。（3）工藝因素溫度越高，多邊化過程所需的時間越短，加速形成多邊化裂紋。

第二章焊接缺陷4、再熱裂紋焊后在進行消應力處理或在一定溫度（550℃～650℃）下長時間工作時，在HAZ粗晶區部位產生的裂紋，稱為再熱裂紋或消除應力處理裂紋。機理：在重新加熱時，粗晶區的雜質在晶界析出使晶界脆化，塑性下降，裂紋敏感性增加(晶界弱化學說）。另外，鋼中的Cr、Mo、V、Ti、Nb等元素在消應力過程中形成C化物析出，造成晶內的二次硬化，同時使晶界相對弱化，應力松弛過程中產生的塑性變形集中在晶界，形成再熱裂紋。（1）材料因素：多發生在低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼、鎳基合金等強度高、含有較多C及Cr、Mo、V、Ti、Nb等元素的合金中。

第二章焊接缺陷（2）結構因素設計不合理——應力集中

坡口形式——拘束度（3）工藝因素焊接時熱輸入增加使HAZ寬且晶粒粗大；焊縫尺寸及焊接缺陷；焊接順序及后熱時沒有避開敏感溫度區（550℃～650℃）等。第二章焊接缺陷二、冷裂紋（冷裂紋產生的部位）延遲裂紋——H致裂紋主要有淬硬脆化裂紋——淬火裂紋低塑性脆化裂紋——如鑄鐵焊接裂紋

1、H致裂紋焊縫中的H分兩種：殘余H和擴散H，其中擴散H對裂紋的產生起決定性的作用。（1）材料因素鋼中的C、合金元素多；焊材中的H含量較高。（2）結構因素應力——結構拘束度大（設計不合理）、板厚應力集中——焊縫處于應力集中區、坡口形式不合適等（3）工藝因素線能量小冷卻速度快焊材選擇及其處理不當焊后處理不當等

第二章

焊接缺陷2、淬火裂紋

焊后立即產生，無延遲現象（1）材料因素主要與材料的淬硬傾向有關（鋼中的含C及合金元素增加）。高碳鋼、馬氏體鋼及異種鋼焊接時易出現。（2）結構因素和H致裂紋相同（3）工藝因素焊材——選擇不合適預熱——溫度不夠后熱——未及時后熱或后熱溫度低第二章

焊接缺陷3、低塑性脆化裂紋（1）材料因素低塑性材料——鑄鐵、堆焊硬質合金、高鉻合金等（2）結構因素拘束度大不均勻的受熱——熱應力（3）工藝因素工藝不合適——如鑄鐵冷焊時應采取小電流、分散和短段焊、焊后錘擊、加退火焊道等工藝。

第二章

焊接缺陷三、層狀撕裂（層狀撕裂類型）沿軋制方向出現的一種階梯狀裂紋（臺階狀）。

1、材料因素

與非金屬雜質含量及其分布形態有關。

2、結構因素

Z向拘束力——厚板焊后殘余應力應力集中——T形接頭、角接頭和十字接頭等

3、工藝因素線能量過大——過熱、粗晶預熱及預熱溫度控制層間溫度第二章

焊接缺陷四、氣孔氣孔可分為：表面氣孔和內部氣孔及CO、H和N氣孔等。形成氣孔的氣體分兩類：

——高溫時溶解到熔池金屬中，凝固和相變時時，氣體溶解度突然下降，來不及逸出而殘留在焊縫中（H和N）。

——冶金反應產生的不溶入金屬的氣體（CO）。影響因素也是材料、工藝及結構有關。材料的氧化性焊件和焊材的清潔熔池存在時間電弧的穩定性電弧長度焊絲的干伸長度或導電嘴到工件的距離保護氣氛第二章

焊接缺陷五、夾雜（渣）(圖)

夾雜主要有：氧化物、氮化物和硫化物夾渣主要是焊接熔渣等雜物影響因素：材料、工藝等母材和焊材中的夾雜物含量高焊縫脫氧、脫硫不充分保護不好熔渣的粘度高

Mn/S達不到要求（小）焊接速度快焊接線能量第二章

焊接缺陷六、未熔合和未焊透

未熔合：主要與材料和焊接工藝有關表面氧化膜熱物理性能線能量電弧穩定性（磁偏吹等）

未焊透：主要與結構、焊接工藝有關坡口不合適（角度、鈍邊、間隙等）電流小、電壓大焊接速度焊工操作不當

第二章

焊接缺陷七、形狀缺陷

1、咬邊主要與工藝有關電流過大立焊、仰焊運條方式及角度等

2、焊瘤主要與結構、工藝有關坡口角度小電流小、電壓大焊速慢電弧不穩定操作不當等第二章

焊接缺陷3、燒穿和下榻主要與材料、結構、工藝有關材料的高溫強度低薄板及管子坡口間隙大、鈍邊小焊接電流大焊速慢無墊板或墊板的托力不夠操作不當等

4、錯邊主要與結構和工藝有關結構設計不合理裝配不正確焊接夾具操作不當等第二章

焊接缺陷5、角變形主要與結構、工藝有關坡口形狀（填充金屬量及受熱面積情況等）坡口角度板厚（填充金屬量或焊縫層數）焊接順序線能量控制措施（反變形等）焊接夾具等第二章

焊接缺陷6、焊縫尺寸、形狀不符合要求與材料、結構和工藝有關

熔渣的粘度熔渣的表面張力坡口形狀和尺寸裝配間隙焊接規范不合適（電流、電壓、速度）