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焊接缺陷与检验QDCREATEWJM2013.5目录一、什么是好焊缝？二、常见的焊缝缺陷。三、焊接缺陷产生的原因及预防纠正措施。四、焊接质量检验五、常用焊接方法简介一、什么是好的焊缝？1、焊缝尺寸符合图纸要求。2、焊缝成型饱满，过渡圆滑（起弧、收弧、转弯、圆弧），鱼鳞波高低、宽窄均匀、外观光滑、美观。3、无飞溅、焊穿、未熔合、焊瘤、夹杂、咬边、表面气孔、裂纹等表面缺陷。——Ⅲ级、Ⅳ级焊缝有缺陷程度范围。4、无损探伤无内部裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹杂等（X、超声波等）——Ⅰ级焊缝100%探伤、Ⅱ级焊缝20%且不小于200mm探伤。5、机械性能试验符合标准要求（≥90%）——特殊情况时。比较好的焊缝1比较好的焊缝2比较好的焊缝3比较好的焊缝4比较好的焊缝5二、常见的焊接缺陷（一）裂纹端部裂纹（二）气孔（三）夹渣（四）未熔合未焊透气孔1处理：清理此段后重焊气孔2弧坑针状气孔气孔（砂眼）未熔合1未熔合2飞边缩孔（五）形状缺陷咬边焊瘤烧穿和下塌咬边1咬边2咬边3咬边4咬边5焊瘤错边和角变形焊缝尺寸不合要求（六）其它缺陷电弧擦伤、严重飞溅、母材表面撕裂、磨凿痕、打磨过量等。焊缝不均（宽窄不一）窄焊缝不均不良外观1(伴有未熔合)不良外观2不良外观3不良外观4不良外观5不良外观6焊高不足修磨不足焊厚超标1焊厚超标2弧坑未填满焊鳞焊凸焊渣孔砂孔下踏缺陷种种三、焊接缺陷产生的原因及预防纠正措施3.1、裂纹：危害最大的一种缺陷。分热裂纹和冷裂纹。（必须清除、重焊）3.1.1热裂纹：3.1.1.1.产生原因：焊接应力及其他致脆因素共同作用，焊缝局部金属中原子结合力被破坏。a)焊接应力：焊件刚性大，装配和焊接时易产生较大应力，促成热裂纹。b)有害元素：焊缝金属中C、S、P元素较多时，促成热裂纹。适量的锰可减小裂纹倾向（MnS）。c)焊缝截面：熔宽较小、厚度较大时，易产生热裂纹。3.1.1.2.热裂纹的预防措施：a）控制有害元素含量：焊材中C≤0.10%；S、P≤0.03%。b）预热可降低母材的冷却速度，降低焊接应力。c）碱性焊条和焊剂有脱S、P能力。d）减小电流以减少焊缝厚度，有利于焊缝抗裂。e）终焊时逐渐断弧、并填满弧坑。必要时采用收弧板。3.1.2、冷裂纹：3.1.2.1、产生原因：1）易发生在中碳钢、高碳钢，低、中合金高强钢（屈服极限大于300MPa），钛合金等的焊接时。2）产生冷裂纹的三大因素：a）钢材的淬硬倾向大b）接头的含氢量高c）结构的焊接应力大3）冷裂纹是一种最危险的缺陷，具有延迟性。有的甚至在焊缝无损探伤后才形成，而造成不可弥补的漏检。3.1.2.2.冷裂纹的预防措施：1）控制含氢量：碱性低氢焊条或焊剂；烘干焊条和焊剂；清理焊接区油、水、锈污。2）预热和焊后保温3）用奥氏体不锈钢焊条焊接低合金高强钢。4）合理安排焊接顺序，减少余高、咬边、未焊透。5）采用级别较低的焊接材料，使焊缝强度低于母材强度。（碱性和低氢型药皮焊条的施焊特点是电弧短，电弧稳定性差，因此掌握难度高于钛型、钛钙型药皮焊条。）3.2.气孔、弧坑、缩孔：a）气孔：熔池中的气泡在凝固时，未能及时逸出而形成的孔穴。可产生在内部，也可在表面形成。危害：从表面上看是减少了焊缝的工作截面；更危险的是和其他缺陷叠加造成贯穿性缺陷，破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。b)弧坑：由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。危害：(1)减少焊缝的截面积；(2)弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚，因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。c)缩孔：熔池金属在熔化过程中收缩产生的。3.2.1.一般气孔产生的原因a）电弧保护不好，弧太长；b）焊条或焊剂受潮，气体保护介质不纯；c）坡口清理不干净。3.2.2.弧坑原因：焊丝或者焊条停留时间短，填充金属不够。3.2.3.CO2气保焊时气孔的产生原因:①CO2气体不纯或供气不足②焊时卷入空气③预热器不起作用④风大、保护不完全⑤喷嘴被飞溅物堵塞、不通畅⑥喷嘴与工件的距离过大⑦焊接区表面被污染、油、锈、水分未清除⑧电弧保护不好，电弧过长、电弧电压过高⑨焊丝焊硅，锰量不足3.2.4.防止气孔的措施：①清洁焊接表面。②烘干焊条、焊剂。③减小焊接电流。④直流焊时，电源极性反接。⑤采用碱性焊条时，用短弧焊。⑥引弧处预热，引弧时焊条略停顿。⑦手弧焊打底埋弧焊盖面时，用碱性焊条打底。⑧气保焊时气流适当（不要太小）。3.3.夹杂：残留在焊缝金属中的焊剂或熔剂。易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位；焊道形状突变，存在深沟的部位也易产生夹渣。危害：较气孔严重，因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用，应力集中是裂纹的起源。原因及措施：①运条不当，熔渣和铁水分不清——多操作。②焊接电流小，熔池温度低——按工艺选电流。③坡口角度过小（不利于熔渣上浮）——工艺不合理，改善坡口。④焊条上有锈、药皮性能不当——选好焊条。⑤多层焊时，清渣不彻底——彻底清渣后再焊。3.4.未熔合、未焊透：3.4.1.未熔合：熔焊时焊道与母材之间或焊道之间未能完全熔化结合的部分。危害：因为间隙很小，可视为片状缺陷，类似于裂纹。易造成应力集中，是危险性较大的缺陷。①坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。②坡口尺寸不当。③电流小、速度快、热量不足。④焊条直径和种类不合格。⑤焊条或焊丝的摆动角度偏离，熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分，产生未熔合。3.4.2.未焊透：当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。单面焊时，焊缝熔透达不到钢板底部；双面焊时，两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。危害：工作面积减小，尖角易产生应力集中，引起裂纹。①电流小，速度快来不及熔化。②间隙太小。③焊接电流电压不当。④焊接速度过快。⑤坡口角度小，钝边太大。⑥焊条偏离焊道中心。3.5.咬边：咬边的危害：母材金属的工作截面减小，咬边处应力集中。原因和预防措施：①焊接参数选择不对：a)U、I太大——按工艺调整电流电压。b)焊速太慢——调整焊速。②电弧太长、弧压过高：熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。——控制弧长。③焊丝位置摆动不当、没对中——调整焊丝位置。3.6.焊瘤：熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。表面是焊瘤，下面往往是未熔合、未焊透；焊缝几何尺寸变化，产生应力集中。原因和预防措施：①焊接参数选择不当：电流大、焊速慢——按工艺设定电流、电压，合理控制焊速。②坡口清理不干净，电弧热损失在氧化皮上，使母材未熔化。——焊前清理干净焊件。③根部间隙过大、焊条角度和运条方法不正确——正确选择焊接规范、正确掌握运条方法、灵活调整焊条角度、控制弧长、根部间隙不能过大等。3.7.烧穿和下塌：危害：表面质量差；烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等隐蔽缺陷。原因：①焊接电流过大；②对焊件加热过甚；③坡口对接间隙太大；④焊接速度慢、电弧停留时间长等。预防措施：按工艺合理设定电流、电压等参数；按焊接规范开坡口、控制间隙，控制焊速。3.8.其它：3.8.1.尺寸缺陷：尺寸小了，承载截面小；尺寸大了，削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。主要原因是施工者操作不当。其他原因：①工艺参数不合适。②焊丝位置不当，对中差。③送丝滚轮的中心偏移。④焊丝矫直机构调整不当。⑤导电嘴松动。3.8.2.形状缺陷：尺寸不符合施工图样或技术要求。外观质量粗糙，鱼鳞波高低、宽窄发生突变；焊缝与母材非圆滑过渡危害是应力集中，削弱承载能力。主要原因是操作不当，返修造成。3.8.3.飞溅：①短路过渡时电感量不适当，过大或过小。②焊接电流和电弧电压配合不当。③焊丝和焊件清理不良。四、焊接质量检验（一）焊前检查母材与焊材；设备与工装；坡口制备；焊工水平；技术文件等；（二）施焊过程中的检查焊接及相关工艺执行情况；设备运行情况；结构与焊缝尺寸等；（三）焊后检验是保证合格产品出厂的重要措施外观检查；内部探伤：ｘ射线探伤、γ射线探伤、超声波探伤等；近表面缺陷探伤：磁粉探伤、渗透探伤等；渗漏检测：水压试验、气压试验等；力学性能测试；金相组织分析；化学成分分析。4.1、无损探伤4.1.1.射线探伤探伤原理x射线和γ射线都是电磁波，它们的波长很短（x射线为0.001-0.1nm，γ射线为0.0003-0.1nm)，能透过不透明的物体（包括金属），并能使胶片感光。将感光后的胶片显影后，能看到材料内部结构和缺陷相对应黑度不同的图像，从而观察材料内部缺陷的方法称作射线照相探伤法。射线穿过某一物质时，由于物质对射线吸收与散射的作用，其能量便被物质所衰减，被衰减能量的大小与射线的波长和被穿透物质的化学成分有关。由感光底片不同的黑度，来观察物体内部缺陷存在的部位性质和程度，以判断缺陷。射线照相质量标准根据缺陷的性质和数量，焊缝质量分为四级：Ⅰ级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣；Ⅱ级焊缝内应无裂纹、未熔合和未焊透；Ⅲ级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透；Ⅳ级为焊缝缺陷超过Ⅲ级者。各种射线照相的性能比较x射线γ射线1.焊缝厚度小于50mm时，灵敏1.穿透能力大,能透照300mm钢板；度比γ射线高；2.设备轻便,操作简便；2.透照时间短,速度快；3.不需要电源,可野外作业；3.设备复杂,费用大；4.环形焊缝可采用一次曝光；4.穿透能力小；5.透视时间长；5.适用厚度30-50mm。6.适用厚度50mm以上。4.1.2.超声波探伤超声波探伤是利用超声波（频率超过20000Hz的声波)能传入金属材料的深处，并在不同介质的界面上能发生反射的特点来检查焊缝缺陷的一种方法。超声波探伤常使用的频率为2-5MHZ。探伤时，探头发射的超声波通过探测表面的耦合剂（常用的有机油、变压器油、甘油、化学浆糊、水及水玻璃等）将超声波传入工件，超声波在工件里传播，当遇到缺陷和工件底面时，就反射到探头。由探头将超声波变成电讯号，并传到接收放大电路中，经检波后至示波管的垂直偏转板上，在扫描线上出现缺陷反射波（伤波）和底面反射波。通过始波和缺陷之间的距离便可确定缺陷距工件表面的距离。同时通过缺陷波的高度也可估算出缺陷的大小。超声波探伤的应用范围应用范围很广，不但应用于原材料板、管、型材的探伤，也用于加工产品锻件、铸件、焊接件的探伤。在探伤时，要注意选择探头的扫描方法，要使声波尽量能垂直地射向缺陷面。4.1.3.磁粉探伤磁粉探伤是对铁磁性焊件露在表面或接近表面的缺陷进行无损探伤的方法。探伤原理磁粉探伤是利用被磁化了的焊件在缺陷处产生漏磁来发现缺陷的。当焊件被磁化后，焊件中就有磁力线通过，对于断面相同，内部组织均匀的焊件，磁力线是平行均匀分布的。在内部存在缺陷时，由于这些缺陷中存在的物质多是非磁性的，其磁阻很大。所以磁力线在有缺陷处就绕道而行，产生漏磁。这时撒在焊件表面磁粉微粒将向漏磁处移动，磁粉被吸引在有缺陷的金属表面。显示缺陷的能力与磁化电流、缺陷形状、缺陷离表面的距离以及缺陷与磁力线的相对位置有关。只有缺陷的延伸方向垂直时，显示缺陷的能力最强。4.1.4.渗透法探伤渗透法探伤包括着色探伤和荧光探伤两种。（1）着色探伤着色探伤是渗透法表面探伤的一种成本低、使用方便的无损探伤方法。探伤过程是把焊件表面清理并干燥之后，喷涂一层有强烈色彩的渗透液，待渗入缺陷一定时间后，把表面多余渗透液清除掉。再喷涂上显像剂，它把渗入缺陷内的渗透液吸附出来，在显像剂层上显示出彩色的缺陷图像。目前可发现宽0.01mm，深度不小于0.03-0.04mm的表面缺陷。（2）荧光探伤荧光探伤是利用紫外线照射某些荧光物资产生