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附录5 常见焊接缺陷的产生和预防措施

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常见焊接缺陷的产生和预防措施

合理选用焊接结构、焊接规范、母材材质和焊接材料对焊接质量的优良起到决定性的作用。

在焊接过程中,不可避免地会产生焊接缺陷。焊缝缺陷的种类很多,常见的缺陷有以下几种:裂纹、气孔、咬边、夹渣、未熔合、未焊透、未焊满、焊瘤、焊缝外观和尺寸不符合要求等。有害程度较大的焊接缺陷有五种,按有害程度递减的顺序排列为裂纹、未熔合和未焊透、咬边、夹渣、气孔。这里只介绍其中的主要缺陷产生原因和预防措施,仅供参考。

一、焊接裂纹

裂纹按形成机理可分为冷裂纹、热裂纹和层状撕裂三种。

常见裂纹缺陷形态及位置

1-收弧裂纹;2-表面裂纹;3-热影响区裂纹;4-焊缝内裂纹;5-纵向裂纹

6-根部裂纹;7-根部表面裂纹;8-喉部裂纹;9-焊趾裂纹

10-横向裂纹;11-焊道下裂纹

1、冷裂纹

焊接接头冷却到较低温度(对于钢来说,在200~300℃温度以下)时产生的焊接裂纹。延迟裂纹是冷裂纹的一种,它是焊接接头冷却到室温后,经过一段时间(几小时、几天或几十天)才出现的焊接冷裂纹。冷裂纹经常伴随氢脆产生,所以又称氢致裂纹。

1) 产生冷裂纹的三大要素

①焊接热影响区和焊缝金属中存在塑性差、相变应力大的马氏体等淬硬组织。

②焊接热影响区和焊缝金属中氢的吸收和扩散。

③焊接接头拘束度大,残余应力大。

2)预防措施

①使用低氢焊接材料,焊接材料按要求烘干,应清理待焊区域的水分、油污及铁锈。

②采用焊前预热、焊后立即后热、消氢和热处理工艺。

③合理设计接头和坡口,减小拘束度和残余应力。

④采用合理的焊接参数,适当增加焊接线能量。

2、热裂纹

焊接过程中,焊缝或热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的焊接裂纹。热裂纹按形成机理又分为凝固裂纹、液化裂纹和再热裂纹。

1)     产生凝固裂纹的三大要素:

①在焊接熔池中存在一定数量的低熔点共晶物(取决于焊缝金属中S,P等元素的含量)。

②焊缝金属结晶的方式使低熔点共晶物封闭在柱状晶体之间(取决于焊缝成形系数)。

③结晶过程产生足够大的应变(由于拘束度大、焊接线能量大等)。

2)凝固裂纹的预防措施:

①减小钢中或焊缝中C,S,P等元素的含量,控制焊缝中Mn/S的比例。

②采用能细化晶粒、焊缝金属抗热裂性好的焊接材料。

③采用合理的焊接参数,适当减小焊接线能量,适当加大焊缝成形系数。

④合理设计接头和坡口,减小拘束度和残余应力。

二、未熔合和未焊透

未熔合是指熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间,未完全熔化结合的部分。

   

               

   1、未熔合

1)未熔合的产生原因:

①焊接操作技术不合适;

②母材焊接熔深不够或接头设计不合理;

③影响未熔合的焊接参数包括焊接电流较小,热输入量不当;

④焊条(焊丝)控制不合适以及焊接过程中待焊接头表面的电弧可达性受限;

⑤焊前(或层间)清理不够也可能产生未熔合。

⑥氧化物或其他外来物质如金属表面的熔渣也会促进未熔合的形成。

2)预防措施

①采用合适的焊接操作技术;

②增大焊接熔深或合理设计接头形式;

③采用合适的焊接电流,增大热输入量;

④采用合理的坡口形式,使焊条(焊丝)在焊接过程中电弧达到待焊接头表面;

⑤焊前(或层间)清理焊件坡口及表面的油污、铁锈、水分等;

⑥清理焊件表面的氧化物或其他外来物质。

2未焊透

未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透而产生的焊接缺欠。

1)未焊透的产生原因:

①未焊透是由焊接热量不够;

②焊接速度过快;

③接头形式不合理、坡口角度不合适;

④电弧对熔池的控制不当。

2)预防措施

①采用合理的焊接线能量;

②适中的焊接速度;

③焊接工艺必须与接头坡口准备形式相适应;

④用于双面坡口焊缝的焊接工艺,在背面首道焊缝焊前,应对正面首层焊缝根部清根。

三、咬边

咬边是沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。

咬边

1、咬边产生原因:

1)由于焊接参数选择不当,如电流过大、电弧过长或焊接速度太快;

2)操作方法不正确,如焊条(焊丝)角度不当、运条方式不当。

2、预防措施

1)采用合理的焊接参数,电弧不宜过长或降低焊接速度;

2)采用正确的操作方法,调整合适的焊条(焊丝)角度和运条方式。

四、夹渣

夹渣是由于非金属夹杂物残留于焊缝金属中造成的焊接缺陷。

夹渣

1、夹渣产生原因:

1)不正确的焊接操作技术;

2)坡口形式不合理,导致焊材可达性较差;

3)多层焊接中层间熔渣清理不净;

4)焊接速度过快、凝固速度快、焊接电流过小、焊条(焊丝)操作不当、前层焊道存在咬边等;

5)焊缝的熔宽与熔深之比过小,咬边过深。

2、预防措施

1)选择合理的焊接操作技术;

2)采用合理坡口形式,提高焊材可达性;

3)清理干净多层焊接中层间的熔渣;

4)选择合理的焊接规范,如焊接速度、焊接电流;

5. 选择合适的熔宽与熔深比。

五、气孔

气孔是焊接时熔池中的气体在金属凝固以前未来得及逸出,而在焊缝金属中残留下来所形成的空穴。在焊接过程中促使焊缝形成气孔的气体有氢气、氮气和CO气体。氢气孔、氮气孔大多出现在焊缝表面,CO气孔多产生于焊缝内部并沿结晶方向分布。

球形气孔                    均布气孔                     表面气孔

   1、气孔产生的原因

①焊接区存在大量的氢、氮、氧;

②凝固速度过快;

③母材金属表面被污染;

④焊丝表面被污染;

⑤弧长和焊接电流不合适或运条技术不当;

⑥焊条药皮或坡口表面水分太多。

2)预防措施

①采用低氢焊接方法和填充金属,提高抗氧化性,增加保护气体流量;

②焊前预热,增加线能量;

③坡口及坡口附近进行清理;

④进行表面清理或保持储存环境的清洁;

⑤改变焊接参数和操作技术;

⑥采用推荐的焊条烘干和储存工艺,母材金属进行焊前预热。


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