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第十三章焊接缺欠及检验§13-1焊接缺欠分析§13-2焊接质量检验§13-3焊接缺欠返修§13-1焊接缺欠分析一、焊接缺欠的分类1.外部缺欠外部缺欠位于焊缝外表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到。2.内部缺欠内部缺欠位于焊缝内部，这类缺欠可用无损探伤检验或破坏性检验方法来发现。二、焊接缺欠的危害1.引起应力集中在焊接接头中，凡是结构截面有突然变化的部位，其应力的分布就特别不均匀，在某点的应力值可能比平均应力值大许多倍，这种现象称为应力集中。2.造成脆断三、焊接缺欠产生的原因及防止措施1.焊缝形状及尺寸不符合要求焊缝形状及尺寸不符合要求ａ)焊缝高低不平，宽窄不均，波形粗劣ｂ)焊缝低于母材ｃ)余高过高焊接缺欠及其防止措施（1）产生焊缝形状及尺寸不符合要求的原因主要是由于焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；运条速度或手法不当以及焊条角度选择不合适。埋弧焊时主要是由于焊接参数选择不当。（2）防止措施选择正确的坡口角度及装配间隙；正确选择焊接参数；提高焊工操作技术水平，正确地掌握运条手法和速度，随时适应焊件装配间隙的变化，以保持焊缝的均匀。2.咬边咬边（1）产生咬边的原因主要是由于焊接电流过大以及运条速度不合适；角焊时焊条角度或电弧长度不适当；埋弧焊时焊接速度过快等。（2）防止措施选择适当的焊接电流、保持运条速度均匀；角焊时焊条要采用合适的角度和保持一定的电弧长度；埋弧焊时要正确选择焊接参数。3.焊瘤焊瘤（1）产生焊瘤的原因主要是由于焊接电流过大，焊接速度过慢，引起熔池温度过高，液态金属凝固较慢，在自重作用下形成焊瘤。操作不熟练和运条不当，也易产生焊瘤。（2）防止措施提高操作技术水平，选用正确的焊接电流，控制熔池的温度。使用碱性焊条时宜采用短弧焊接，运条方法要正确。4.凹坑与弧坑凹坑与弧坑ａ)凹坑ｂ)弧坑（1）产生凹坑与弧坑的原因主要是由于操作技能不熟练，电弧拉得过长；焊接表面焊缝时，焊接电流过大，焊条又未适当摆动，熄弧过快；过早进行表面焊缝焊接或中心偏移等会导致凹坑；埋弧焊时，导电嘴压得过低，造成导电嘴黏渣，也会使表面焊缝两侧凹陷等。（2）防止措施提高焊工操作技能；采用短弧焊接；填满弧坑，如焊条电弧焊时，焊条在收尾处作短时间的停留或作几次环形运条；使用收弧板；CO2气体保护焊时，选用有“火口处理（弧坑处理）”装置的焊机。5.下塌与烧穿下塌与烧穿ａ)下塌ｂ)烧穿（1）产生下塌与烧穿的原因主要是由于焊接电流过大，焊接速度过慢，使电弧在焊缝处停留时间过长；装配间隙太大，也会产生上述缺欠。（2）防止措施正确选择焊接电流和焊接速度；减少熔池高温停留时间；严格控制焊件的装配间隙。6.裂纹各种部位的焊接裂纹１—弧坑裂纹２—横裂纹３—热影响区裂纹４—纵裂纹５—熔合线裂纹６—焊根裂纹（1）热裂纹1）热裂纹产生的原因热裂纹的形成示意图ａ)结晶初期ｂ)结晶后期2）热裂纹的特征①热裂纹多贯穿在焊缝表面，并且断口被氧化，呈氧化色。②热裂纹大多产生在焊缝中，有时也出现在热影响区。③热裂纹的微观特征一般是沿晶界开裂，故又称为晶间裂纹。3）热裂纹的防止措施①限制钢材和焊材中的硫、磷等元素含量②降低含碳量③改善熔池金属的一次结晶④控制焊接参数⑤采用碱性焊条和焊剂⑥采用适当的断弧方式⑦降低焊接应力（2）冷裂纹冷裂纹ａ)焊道下冷裂纹ｂ)焊趾冷裂纹ｃ)焊根冷裂纹1）冷裂纹产生的原因氢引起冷裂纹的机理2）冷裂纹的特征①冷裂纹的断裂表面没有氧化色彩。②冷裂纹多产生在热影响区或热影响区与焊缝交界的熔合线上，但也有可能产生在焊缝上。③冷裂纹一般为穿晶裂纹，少数情况下也可能沿晶界发生。3）冷裂纹的防止措施①选用碱性低氢型焊条，可减少焊缝中的氢。②焊条和焊剂应严格按规定进行烘干，随用随取。③改善焊缝金属的性能，加入某些合金元素以提高焊缝金属的塑性。④正确选择焊接参数，采取预热、缓冷、后热以及焊后热处理等工艺措施。⑤改善结构的应力状态，降低焊接应力等。7.气孔焊缝中的气孔ａ)连续气孔ｂ)密集气孔ｃ)外部气孔ｄ)内部气孔（1）气孔产生的原因焊接时，高温熔池内存在着各种气体，一部分是能溶解于液态金属中的氢气和氮气；另一部分是冶金反应产生的不溶于液态金属的一氧化碳等。焊缝结晶时，由于焊接熔池结晶速度快，气泡来不及逸出而残留在焊缝中形成了气孔。（2）防止气孔的措施1）焊前将焊丝和焊接坡口及其两侧20~30mm范围内的焊件表面清理干净。2）焊条和焊剂按规定进行烘干，不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条。3）选择合适的焊接参数。4）碱性焊条施焊时应采用短弧焊，并采用直流反接。5）若发现焊条偏心，要及时调整焊条角度或更换焊条。8.夹渣夹渣ａ)单面焊缝ｂ)双面焊缝（1）产生夹渣的原因主要是由于焊件边缘及焊道、焊层之间清理不干净；焊接电流太小，焊接速度过大，使熔渣残留下来而来不及浮出；运条角度和运条方法不当，使熔渣和铁液分离不清，以致阻碍了熔渣上浮等。（2）防止措施采用具有良好工艺性能的焊条；选择适当的焊接参数；焊前、焊间要做好清理工作，清除残留的锈皮和熔渣；操作过程中注意熔渣的流动方向，调整焊条角度和运条方法，特别是在采用酸性焊条时，必须使熔渣在熔池的后面，若熔渣流到熔池的前面，就很容易产生夹渣。9.未焊透（1）产生未焊透的原因主要是由于焊接坡口钝边过大，坡口角度太小，装配间隙太小；焊接电流过小，焊接速度过快，使熔深浅，边缘未充分熔化；焊条角度不正确，电弧偏吹，使电弧热量偏于焊件一侧；层间或母材边缘的铁锈或氧化皮及油污等未清理干净。（2）防止措施正确选用坡口形式及尺寸，保证装配间隙；正确选用焊接电流和焊接速度；认真操作，防止焊偏，注意调整焊条角度，使熔化金属与母材金属充分熔合。10.未熔合（1）产生未熔合的原因主要是由于焊接热输入太低；焊条、焊丝或焊炬火焰偏于坡口一侧，使母材或前一层焊缝金属未得到充分熔化就被填充金属覆盖；坡口及层间清理不干净；单面焊双面成形焊接时，第一层的电弧燃烧时间短等。（2）防止措施焊条、焊丝和焊炬的角度要合适，运条摆动应适当，要注意观察坡口两侧的熔化情况；选用稍大的焊接电流和火焰能率，焊速不宜过快，使热量增加足以熔化母材或前一层焊缝金属；发生电弧偏吹时应及时调整角度，使电弧对准熔池；加强坡口及层间清理。11.夹钨（1）产生夹钨的原因主要是由于当焊接电流过大或钨极直径太小时，使钨极端部强烈地熔化烧损；氩气保护不良引起钨极烧损；炽热的钨极触及熔池或焊丝而产生飞溅等。（2）防止措施根据工件的厚度选择相应的焊接电流和钨极直径；使用符合标准要求纯度的氩气；施焊时，采用高频振荡器引弧，在不妨碍操作的情况下，尽量采用短弧，以增强保护效果；操作要仔细，不使钨极触及熔池或焊丝产生飞溅，经常修磨钨极端部。§13-2焊接质量检验一、焊接质量检验的过程和分类1.焊前检验2.焊接过程中的检验3.焊后成品检验焊接质量检验二、无损检验1.外观检验焊缝检验尺用法举例ａ)测量错边ｂ)测量焊缝宽度ｃ)测量角焊缝厚度焊缝检验尺用法举例ｄ)测量双Ｙ形坡口角度ｅ)测量焊缝余高ｆ)测量角焊缝焊脚ｇ)测量焊缝间隙ｈ)测量坡口角度ｉ)测量管道坡口角度2.密封性检验（1）气密性检验常用的气密性检验是将远低于容器工作压力的压缩空气压入容器，利用容器内外气体的压力差来检查有无泄漏。（2）煤油试验在焊缝表面（包括热影响区部分）涂上石灰水溶液，干燥后便呈白色，再在焊缝的另一面涂上煤油。3.耐压检验（1）水压试验锅炉汽包的水压试验１—水压机２—压力计３—锅炉汽包（2）气压试验气压试验和水压试验一样，用于检验在压力下工作的焊接容器和管道的焊缝致密性和强度，气压试验比水压试验更为灵敏和迅速，但气压试验的危险性比水压试验大。气压试验时必须严格遵守安全技术操作规程。4.无损探伤（1）渗透探伤1）荧光探伤荧光探伤１—紫外线光源２—滤光板３—紫外线４—被检验焊件５—充满荧光物质的缺欠2）着色探伤着色探伤的原理与荧光探伤相似，不同之处只是着色探伤是用着色剂来取代荧光液而显现缺欠。着色探伤的灵敏度较荧光探伤高，操作也较方便。（2）磁粉探伤焊缝中有缺欠时产生漏磁的情况ａ)内部裂纹ｂ)近表面裂纹ｃ)表面裂纹（3）超声波探伤超声波探伤原理示意图ａ)直探头探伤原理ｂ)斜探头探伤原理（4）射线探伤1）射线探伤的原理X射线探伤示意图2）射线探伤时缺欠的识别与评定底片中焊接缺欠的影像三、破坏性检验1.力学性能试验焊接试样的截取位置１—拉伸２—弯曲３—冲击４—硬度５—焊缝拉伸６—舍弃（1）拉伸试验典型的三种焊接拉伸试样１—焊缝金属拉伸试样２—接头横向拉伸试样３—接头纵向拉伸试样（2）弯曲与压扁试验1）弯曲试验弯曲试验ａ)弯曲角度ｂ)横弯ｃ)侧弯ｄ)纵弯2）压扁试验管接头纵缝压扁试验（3）硬度试验硬度试验是用来测定焊接接头各部位硬度的试验。根据硬度结果可以了解区域偏析和近缝区的淬硬倾向，可作为选用焊接工艺时的参考，常见的测定硬度方法有布氏硬度法（HBW）、洛氏硬度法（HR）和维氏硬度法（HV）。（4）冲击试验焊接接头的冲击试样2.化学分析及腐蚀试验（1）化学分析焊缝的化学分析是指检查焊缝金属的化学成分，通常用直径为6mm的钻头在焊缝中钻取试样，一般常规分析需试样50~60g。（2）腐蚀试验腐蚀试验的目的在于确定在给定的条件下金属抗腐蚀的能力，估计产品的使用寿命，分析腐蚀的原因，找出防止或延缓腐蚀的方法。3.金相检验（1）宏观金相检验宏观金相检验是用肉眼或借助低倍放大镜直接进行检查。（2）微观金相检验微观金相检验是用1000~1500倍的显微镜来观察焊接接头各区域的显微组织、偏析、缺欠及析出相的状况等的一种金相检验方法。根据分析检验结果，可确定焊接材料、焊接方法和焊接参数等是否合理。§13-3焊接缺欠返修一、返修前的准备1.根据无损探伤（主要是Ｘ射线探伤）的结果，正确确定焊接缺欠的种类、位置、数量等，并分析其产生原因。2.根据缺欠的性质及产生原因，制定有效的返修工艺。二、返修工艺1.清除缺欠、制备坡口裂纹两端钻止裂孔2.焊接方法与焊接材料的选择焊缝返修一般采用焊条电弧焊进行，这是由焊条电弧焊操作方便、位置适应性强等特点所决定的。但若坡口宽窄深浅基本一致，尺寸较长，并可处于平焊或环焊位置时，也可采用埋弧焊来返修。3.返修工艺措施（1）采用小规格直径、小电流等小焊接参数焊接，降低返修部位塑性储备的消耗。（2）采用窄焊道、短段，多层多道，分段跳焊等焊接方法，减小焊接应力与变形，但每层接头要尽量错开。（3）每焊完一道后，须清除尽熔渣，填满弧坑，并把电弧后引再熄灭，起附加热处理作用，并立即用带圆角的尖头小锤锤击焊缝，以松弛应力。（4）加焊回火焊道，但焊后需磨去多余金属，使之与母材圆滑过渡或采用TIG焊重熔法。回火焊道（5）凡须预热的材料，预热温度要较原焊缝提高50℃左右，并且其道间温度不应低于预热温度，否则，需加热到要求温度后方可焊接。（6）要求焊后热处理的锅炉、压力容器应在热处理前返修，否则，返修后应重新进行热处理。（7）同一部位的焊缝返修次数一般不超过3次。4.检验返修完后，应修磨返修焊缝使之与母材圆滑过渡，然后按原焊缝要求进行同样内容的检验（如外观、无损探伤等），验收标准不得低于原焊缝标准。检验合格后，方可进行下道工序；否则，应重新返修，在允许次数内直至合格为止。