第2章缺陷分析PPT讲稿.ppt

第2章缺陷分析第1页，共41页，编辑于2022年，星期一2.1 工艺缺陷的概念及分类工艺缺陷的概念及分类2.1.1 工艺缺陷的概念工艺缺陷的概念 （1）什么是工艺缺陷什么是工艺缺陷？在在材材料料加加工工成成型型过过程程中中，经经常常会会出出现现某某种种或或某某些些不不合合乎乎质质量量要要求求的的外外观观缺缺陷陷、性性能能缺缺陷陷、组组织织缺缺陷陷和和更更为为严严重重的的内内部部几几何何不不连连续续型型缺缺陷陷（如如裂裂纹纹、孔孔洞洞、夹夹杂杂等等）。我我们们把把这这些些“冶冶金金因因素素、结结构构因因素素、工工艺艺因因素素”导导致致的的产产品品质质量量不不符符合合相相关关标标准准要要求求的的各各类类缺缺陷陷统统称为工艺缺陷称为工艺缺陷。第2页，共41页，编辑于2022年，星期一（2）工艺缺陷的辨证分析）工艺缺陷的辨证分析 缺缺陷陷产产生生的的绝绝对对性性 就就是是说说，在在实实际际生生产产中中，要要获获得得没没有有任任何何缺缺陷陷的的产产品品，在在技技术术上上是是相相当当困困难难的的；要要使使成成批批生生产产的的产产品品都都没没有有任任何何缺缺陷陷，是是不不经经济济的的，甚甚至至是是不可能的不可能的。缺缺陷陷评评定定标标准准的的相相对对性性 即即“判判废废标标准准”的的相相对对性性。就就是是说说，不不同同的的产产品品或或同同一一产产品品，往往往往因因使使用用条条件件工工况况不不同同，对对其其质质量量要要求求也也不不同同，因因而而，对对工工艺艺缺缺陷的容限，即陷的容限，即“判废标准判废标准”也不尽相同也不尽相同。第3页，共41页，编辑于2022年，星期一 判废标准的制定原则：判废标准的制定原则：一一般般地地说说，产产品品质质量量等等级级越越高高、失失效效后后危危害害越越大大，对对缺缺陷陷控控制制也也越越严严格格。因因此此，必必须须注注意意贯贯彻彻和和参参照照有有关关标标准准，但也不能随意判废，即，但也不能随意判废，即合于使用合于使用的原则。的原则。工艺缺陷的修复：工艺缺陷的修复：轻微的缺陷，轻微的缺陷，不影响使用不影响使用，是可以容忍的；，是可以容忍的；严重的缺陷，严重的缺陷，不符合使用要求不符合使用要求，则必须给予处理：，则必须给予处理：有有些些缺缺陷陷能能够够及及时时修修复复；而而有有些些缺缺陷陷则则可可能能无无法法修修复复，产产品就得品就得判废判废！第4页，共41页，编辑于2022年，星期一举例说明举例说明比如：比如：焊缝余高过大焊缝余高过大，属于焊缝形状不良，属于焊缝形状不良，严重时可以严重时可以修磨修磨；必要时；必要时甚至可以磨平。甚至可以磨平。再如：再如：铸件的表面砂眼铸件的表面砂眼，可以通过，可以通过焊补焊补来修来修复。复。特别指出，考虑到焊接接头组织和性能的恶特别指出，考虑到焊接接头组织和性能的恶化，某些产品的化，某些产品的焊接修复焊接修复不允许超过不允许超过2次次！所以，应该注意所以，应该注意制定严格的修复工艺制定严格的修复工艺，否则，否则就会造成就会造成经济损失经济损失！第5页，共41页，编辑于2022年，星期一 2.1.2 工艺缺陷的分类工艺缺陷的分类 工艺缺陷种类繁多，产生原因也相当复工艺缺陷种类繁多，产生原因也相当复杂。为了便于分析和处理工艺缺陷、制定检杂。为了便于分析和处理工艺缺陷、制定检验工艺、方便技术交流，有必要对其进行分验工艺、方便技术交流，有必要对其进行分类。类。(1)(1)按按技术内涵技术内涵大体分为：大体分为：加工加工、装配缺陷装配缺陷 如焊件如焊件坡口角度坡口角度、装配间隙装配间隙不均匀，不均匀，错边量错边量过大等；过大等；形状形状、尺寸缺陷尺寸缺陷 如如工件变形工件变形、焊缝、焊缝宽窄不一宽窄不一致、焊缝致、焊缝余高过大余高过大、表面塌陷表面塌陷、满满溢、焊瘤溢、焊瘤等等；等等；第6页，共41页，编辑于2022年，星期一 几何不连续型缺陷几何不连续型缺陷 如焊件中的裂纹、如焊件中的裂纹、孔洞、夹杂、未熔合、未焊透，铸件中的缩孔洞、夹杂、未熔合、未焊透，铸件中的缩孔、疏松、裂纹等等；孔、疏松、裂纹等等；组织、性能缺陷组织、性能缺陷 如机械性能不良、如机械性能不良、耐腐蚀性下降、过热组织、脆性组织、偏耐腐蚀性下降、过热组织、脆性组织、偏析等等；析等等；其它工艺缺陷其它工艺缺陷 如如飞溅飞溅、表面、表面划伤划伤、电弧擦伤电弧擦伤、凿痕凿痕、磨痕磨痕等等。等等。第7页，共41页，编辑于2022年，星期一（2）按）按工艺方法工艺方法（工艺责任）分为：（工艺责任）分为：焊接缺陷焊接缺陷因实施焊接工艺而引起的因实施焊接工艺而引起的 缺陷；缺陷；铸造缺陷铸造缺陷因实施铸造工艺而引起的因实施铸造工艺而引起的 缺陷；缺陷；锻压缺陷锻压缺陷因实施锻造、冲压工艺而引因实施锻造、冲压工艺而引 起的缺陷；起的缺陷；热处理缺陷热处理缺陷因实施热处理工艺而引起因实施热处理工艺而引起 的缺陷；的缺陷；第8页，共41页，编辑于2022年，星期一（3）按）按缺陷性质缺陷性质不同分为：不同分为：裂纹裂纹如冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、如冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂、火口裂纹等；层状撕裂、火口裂纹等；孔穴孔穴如缩孔、气孔等；如缩孔、气孔等；固体夹杂固体夹杂如夹渣、夹钨等；如夹渣、夹钨等；未熔合未熔合如坡口未熔合、层间未熔合；如坡口未熔合、层间未熔合；未焊透未焊透如根部未焊透、中部未焊透；如根部未焊透、中部未焊透；其它缺陷其它缺陷未包含在以上未包含在以上5种缺陷中的缺种缺陷中的缺陷，如陷，如咬边咬边、烧穿烧穿、焊瘤焊瘤、电弧划伤电弧划伤等。等。第9页，共41页，编辑于2022年，星期一（4）按）按缺陷的埋藏深度缺陷的埋藏深度分为：分为：表面缺陷表面缺陷如表面气孔、表面裂纹、如表面气孔、表面裂纹、砂眼、咬边等；砂眼、咬边等；近表面缺陷近表面缺陷如皮下气孔、夹杂等；如皮下气孔、夹杂等；内部缺陷内部缺陷如内部夹杂、气孔、缩孔、如内部夹杂、气孔、缩孔、裂纹、未熔合、未焊透等；裂纹、未熔合、未焊透等；(5)(5)按按缺陷的缺陷的几何特征几何特征不同分为：不同分为：体积型体积型 如孔洞、夹杂等；如孔洞、夹杂等；面积型面积型如裂纹、未熔合、夹层等；如裂纹、未熔合、夹层等；第10页，共41页，编辑于2022年，星期一（6）按具体缺陷的按具体缺陷的位置特征位置特征又有不同的称又有不同的称谓，例如：谓，例如：裂纹可分为：裂纹可分为：HAZ 裂纹、裂纹、焊缝焊缝裂纹、裂纹、火口火口裂纹、裂纹、焊趾焊趾裂纹、裂纹、焊根焊根裂纹等；裂纹等；未熔合可分为：未熔合可分为：坡口坡口未熔合、未熔合、层间层间未熔合、未熔合、根部根部未熔合。未熔合。（7）其它分类：）其它分类：按裂纹按裂纹走向走向不同有：不同有：横向横向裂纹、裂纹、纵向纵向裂裂纹、纹、人字人字形裂纹、形裂纹、辐射辐射形裂纹等称谓；形裂纹等称谓；按裂纹按裂纹尺寸尺寸不同又有：不同又有：宏观裂纹宏观裂纹、微裂微裂纹纹等称谓。等称谓。第11页，共41页，编辑于2022年，星期一按具体缺陷按具体缺陷产生机理产生机理又有不同的分类，又有不同的分类，例如：例如：焊接接头中的焊接接头中的裂纹裂纹因其产生机理不同有：因其产生机理不同有：热裂纹热裂纹、冷裂纹冷裂纹、再热裂纹再热裂纹、层状撕裂层状撕裂等；等；焊件中的焊件中的气孔气孔又分为：又分为：氢氢气孔、气孔、氮氮气孔、气孔、CO气孔等等。气孔等等。第12页，共41页，编辑于2022年，星期一一、外一、外观观缺陷缺陷2.1.3 钢焊缝中常见缺陷及产生原因钢焊缝中常见缺陷及产生原因序序 缺陷缺陷名称名称定定义义产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施1咬咬边边咬咬边边是指沿是指沿着着焊焊趾，在趾，在母材部分形母材部分形成的凹陷或成的凹陷或沟槽。沟槽。它是由于它是由于电电弧将弧将焊缝边焊缝边缘缘的母材熔的母材熔化后没有得化后没有得到熔敷金属到熔敷金属的充分的充分补补充充所留下的缺所留下的缺口。口。1 1、电电弧弧热热量太高，即量太高，即电电流太大，运条速度太流太大，运条速度太小所造成的。小所造成的。2 2、焊焊条与工件条与工件间间角度角度不正确，不正确，摆动摆动不合理，不合理，电电弧弧过长过长，焊焊接次序不接次序不合理等都会造成咬合理等都会造成咬边边。3 3、直流、直流焊时电焊时电弧的磁弧的磁偏吹也是偏吹也是产产生咬生咬边边的一的一个原因。个原因。4 4、某些、某些焊焊接位置（立、接位置（立、横、仰）会加横、仰）会加剧剧咬咬边边。1 1、咬、咬边边减少减少了母材的有效了母材的有效截面截面积积，降低，降低结结构的承构的承载载能能力。力。2 2、造成、造成应应力力集中，集中，发发展展为为裂裂纹纹源。源。1 1、矫矫正操作姿正操作姿势势，选选用合理的用合理的规规范，范，采用良好的运条方采用良好的运条方式都会有利于消除式都会有利于消除咬咬边边。2 2、焊焊角角焊缝时焊缝时用用交流代替直流交流代替直流焊焊也也能有效地防止咬能有效地防止咬边边。第13页，共41页，编辑于2022年，星期一序序缺陷名缺陷名称称定定义义产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施2焊焊瘤瘤焊缝焊缝中的液中的液态态金属流到加金属流到加热热不足未熔化的不足未熔化的母材上或从母材上或从焊焊缝缝根部溢出，根部溢出，冷却后形成的冷却后形成的未与母材熔合未与母材熔合的金属瘤即的金属瘤即为为焊焊瘤瘤1 1、焊焊接接规规范范过过强强、焊焊条熔条熔化化过过快、快、焊焊条条质质量欠佳量欠佳（如偏芯），（如偏芯），焊焊接接电电源特源特性不性不稳稳定及操作姿定及操作姿势势不当不当等都容易等都容易带带来来焊焊瘤。瘤。2 2、在横、立、仰位置更易、在横、立、仰位置更易形成形成焊焊瘤。瘤。1 1、焊焊瘤常伴有瘤常伴有未熔合、未熔合、夹夹渣缺渣缺陷，易陷，易导导致裂致裂纹纹。2 2、焊焊瘤改瘤改变变了了焊缝焊缝的的实际实际尺寸，尺寸，会会带带来来应应力集中。力集中。3 3、管子内部的、管子内部的焊焊瘤减少了内径，瘤减少了内径，可能造成流可能造成流动动物物堵塞。堵塞。1 1、使、使焊缝处焊缝处于平于平焊焊位位置。置。2 2、正确、正确选选用用规规范，范，选选用无偏芯用无偏芯焊焊条，合理条，合理操作操作3凹坑凹坑凹坑指凹坑指焊缝焊缝表表面或背面局部面或背面局部的低于母材的的低于母材的部分。部分。1 1、凹坑多是由于收弧、凹坑多是由于收弧时焊时焊条（条（焊丝焊丝）未作短）未作短时间时间停停留造成的（此留造成的（此时时的凹坑称的凹坑称为为弧坑）。弧坑）。2 2、仰、立、横、仰、立、横焊时焊时，常在，常在焊缝焊缝背面根部背面根部产产生内凹。生内凹。1 1、凹坑减小了、凹坑减小了焊缝焊缝的有效截面的有效截面积积。2 2、弧坑常、弧坑常带带有有弧坑裂弧坑裂纹纹和弧坑和弧坑缩缩孔。孔。1 1、选选用有用有电电流衰减系流衰减系统统的的焊焊机。机。2 2、尽量、尽量选选用平用平焊焊位置。位置。3 3、选选用合适的用合适的焊焊接接规规范。范。4 4、收弧、收弧时让焊时让焊条在熔条在熔池内短池内短时间时间停留或停留或环环形形摆动摆动，填，填满满弧坑。弧坑。第14页，共41页，编辑于2022年，星期一序序缺陷名缺陷名称称定定义义产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施备备注注4未未焊满焊满未未焊满焊满是指是指焊缝焊缝表面上表面上连续连续的或的或断断续续的沟槽。的沟槽。1 1、填充金属不足是、填充金属不足是产产生未生未焊满焊满的根本原因。的根本原因。2 2、规规范太弱，范太弱，焊焊条太条太细细，运条不当等会运条不当等会导导致未致未焊满焊满。1 1、未、未焊满焊满同同样样削削弱了弱了焊缝焊缝。2 2、容易、容易产产生生应应力力集中。集中。3 3、由于、由于规规范太弱范太弱使冷却速度增大，使冷却速度增大，容易容易带带来气孔、裂来气孔、裂纹纹等。等。1 1、加大、加大焊焊接接电电流。流。2 2、加、加焊焊盖面盖面焊缝焊缝。5烧烧穿穿烧烧穿是指穿是指焊焊接接过过程中，程中，焊焊深超深超过过工件厚度，熔化工件厚度，熔化金属自金属自焊缝焊缝背面背面流出，形成穿孔流出，形成穿孔性缺陷。性缺陷。1 1、焊焊接接电电流流过过大，速度太大，速度太慢，慢，电电弧在弧在焊缝处焊缝处停留停留过过久，都会久，都会产产生生烧烧穿缺陷。穿缺陷。2 2、工件、工件间间隙太大，隙太大，钝边钝边太太小也容易出小也容易出现烧现烧穿穿现现象。象。完全破坏了完全破坏了焊缝焊缝，使接使接头丧头丧失其失其联联接接及承及承载载能力。能力。1 1、选选用用较较小小电电流并配流并配合合适的合合适的焊焊接速度。接速度。2 2、减小装配、减小装配间间隙。隙。3 3、在、在焊缝焊缝背面加背面加设垫设垫板或板或药垫药垫。4 4、使用脉冲、使用脉冲焊焊。烧烧穿是穿是锅锅炉炉压压力容器力容器产产品上品上不允不允许许存在的存在的缺陷缺陷6其其他他表表面面缺缺陷陷成形不良成形不良指指焊缝焊缝的外的外观观几何尺寸不符合要求。有几何尺寸不符合要求。有焊缝焊缝超高（超高（图图2-25a2-25a或或b b），表面不光滑），表面不光滑（图图2-25c2-25c），以及），以及焊缝过宽焊缝过宽，焊缝焊缝向母材向母材过过渡不渡不圆圆滑等。滑等。错边错边指两个工件在厚度方向上指两个工件在厚度方向上错错开一定位置，开一定位置，见图见图2-25d2-25d，它既可，它既可视视作作焊缝焊缝表面缺表面缺陷，又可陷，又可视视作装配成形缺陷。作装配成形缺陷。塌陷塌陷单单面面焊时焊时由于由于输输入入热热量量过过大，熔化金属大，熔化金属过过多而使液多而使液态态金属向金属向焊缝焊缝背面塌落，成背面塌落，成形后形后焊缝焊缝背面突起，正面下榻，背面突起，正面下榻，见图见图2-25e2-25e。表面气孔及弧坑表面气孔及弧坑缩缩孔孔见图见图2-25f2-25f、g g。各种各种焊焊接接变变形形如角如角变变形、扭曲、波浪形、扭曲、波浪变变形等都属于形等都属于焊焊接缺陷。角接缺陷。角变变形也属于装配成形缺陷。形也属于装配成形缺陷。第15页，共41页，编辑于2022年，星期一二二.气孔气孔序序缺陷缺陷名称名称定定义义分分类类形成机理形成机理产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施1气孔气孔气孔是指气孔是指焊焊接接时时，熔池中的熔池中的气体未在气体未在金属凝固金属凝固前逸出，前逸出，残存于残存于焊焊缝缝之中所之中所形成的空形成的空穴。穴。其气体可其气体可能是熔池能是熔池从外界吸从外界吸收的，也收的，也可能是可能是焊焊接冶金接冶金过过程中反程中反应应生成的。生成的。1.1.从其形状上分：从其形状上分：a.a.球状气孔球状气孔b.b.条虫状气孔条虫状气孔2 2从数量上分从数量上分a.a.单单个气孔个气孔b.b.群状气孔群状气孔群状气孔又有均群状气孔又有均匀分布气孔，密匀分布气孔，密集气孔和集气孔和链链状分状分布气孔之分布气孔之分3.3.按气孔内气体按气孔内气体成分成分a.a.氢氢气孔气孔b.b.氮气孔氮气孔c.c.二氧化碳气孔二氧化碳气孔d.d.一氧化碳气孔一氧化碳气孔e.e.氧气孔等。熔氧气孔等。熔焊焊气孔多气孔多为氢为氢气气孔和一氧化碳气孔和一氧化碳气孔。孔。常温固常温固态态金金属中气体的属中气体的溶解度只有溶解度只有高温液高温液态态金金属中气体溶属中气体溶解度的几十解度的几十分之一至几分之一至几百分之一，百分之一，熔池金属在熔池金属在凝固凝固过过程中，程中，有大量的气有大量的气体要从金属体要从金属中逸出来。中逸出来。当凝固速度当凝固速度大于气体逸大于气体逸出速度出速度时时，就形成气孔。就形成气孔。表表2-42-4给给出了出了氢氢在不同温在不同温度金属中的度金属中的溶解度。溶解度。1.1.母材或填充母材或填充金属表面有金属表面有锈锈、油油污污等，等，焊焊条条及及焊剂焊剂未烘干未烘干会增加气孔量。会增加气孔量。因因为锈为锈、油、油污污及及焊焊条条药药皮、皮、焊剂焊剂中的水分中的水分在高温下分解在高温下分解为为气体，增加气体，增加了高温金属中了高温金属中气体的含量。气体的含量。2.2.焊焊接接线线能量能量过过小，熔池冷小，熔池冷却速度大，不却速度大，不利于气体逸出。利于气体逸出。3.3.焊缝焊缝金属脱金属脱氧不足也会增氧不足也会增加氧气孔。加氧气孔。1.1.气孔减少气孔减少了了焊缝焊缝的有的有效截面效截面积积，使使焊缝焊缝疏松疏松，从而降低，从而降低了接了接头头的的强强度，降低塑度，降低塑性，性，还还会引会引起泄漏。起泄漏。2.2.气孔也是气孔也是引起引起应应力集力集中的因素。中的因素。3.3.氢氢气孔气孔还还可能促成冷可能促成冷裂裂纹纹。1.1.清除清除焊丝焊丝，工作坡口及工作坡口及其附近表面其附近表面的油的油污污、铁铁锈锈、水分和、水分和杂杂物。物。2.2.采用碱性采用碱性焊焊条、条、焊剂焊剂，并并彻彻底烘干。底烘干。3.3.采用直流采用直流反接并用短反接并用短电电弧施弧施焊焊。4.4.焊焊前前预热预热，减减缓缓冷却速冷却速度。度。5.5.用偏用偏强强的的规规范施范施焊焊。第16页，共41页，编辑于2022年，星期一三三.夹夹渣渣序序缺陷缺陷名称名称定定义义分分类类分布与分布与形状形状产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施1夹夹渣渣夹夹渣是指渣是指焊焊后熔渣后熔渣残存在残存在焊焊缝缝中的中的现现象。象。a.a.金属金属夹夹渣：渣：指指钨钨、铜铜等金等金属属颗颗粒残留在粒残留在焊缝焊缝中，中，习惯习惯上称上称为夹钨为夹钨、夹铜夹铜。b.b.非金属非金属夹夹渣：渣：指未熔的指未熔的焊焊条条药药皮或皮或焊剂焊剂、硫化物、氧化硫化物、氧化物、氮化物残物、氮化物残留于留于焊缝焊缝之中。之中。1.1.单单个个点状点状夹夹渣渣2.2.条状条状夹夹渣渣3.3.链链状状夹夹渣渣4.4.密集密集夹夹渣渣1.1.坡口尺寸不合理；坡口尺寸不合理；2.2.坡口有坡口有污污物；物；3.3.多多层焊时层焊时，层间层间清清渣不渣不彻彻底；底；4.4.焊焊接接线线能量小；能量小；5.5.焊缝焊缝散散热热太快，液太快，液态态金属凝固金属凝固过过快；快；6.6.焊焊条条药药皮，皮，焊剂焊剂化化学成分不合理，熔点学成分不合理，熔点过过高，冶金反高，冶金反应应不完不完全，脱渣性不好；全，脱渣性不好；7.7.钨钨极惰性气体保极惰性气体保护护焊时焊时，电电源极性不当，源极性不当，电电流密度大，流密度大，钨钨极熔极熔化脱落于熔池中。化脱落于熔池中。8.8.手工手工焊时焊时，焊焊条条摆摆动动不良，不利于熔渣不良，不利于熔渣上浮。上浮。1.1.点状点状夹夹渣渣的危害与气的危害与气孔相似孔相似2.2.带带有尖角有尖角的的夹夹渣会渣会产产生尖端生尖端应应力力集中，尖端集中，尖端还还会会发发展展为为裂裂纹纹源，危源，危害害较较大。大。根据原因根据原因分分别别采取采取对应对应措施措施以防止以防止夹夹渣的渣的产产生生第17页，共41页，编辑于2022年，星期一四、裂四、裂纹纹1.定定义义焊缝焊缝中原子中原子结结合遭到破坏，形成新的界面而合遭到破坏，形成新的界面而产产生的生的缝缝隙称隙称为为裂裂纹纹。2.2.裂裂纹纹的分的分类类序序分分类类依据依据各各类类名称名称特点特点1 1裂裂纹纹尺寸尺寸大小大小宏宏观观裂裂纹纹肉眼可肉眼可见见的裂的裂纹纹。微微观观裂裂纹纹在在显显微微镜镜下才能下才能发现发现。超超显显微裂微裂纹纹在高倍数在高倍数显显微微镜镜下才能下才能发现发现，一般指晶，一般指晶间间裂裂纹纹和晶内裂和晶内裂纹纹。2 2产产生温度生温度热热裂裂纹纹产产生于生于A Ac3c3线线附近的裂附近的裂纹纹。一般是。一般是焊焊接完接完毕毕即出即出现现，又称，又称为结为结晶裂晶裂纹纹。这这种裂种裂纹纹主要主要发发生在晶界，裂生在晶界，裂纹纹面上有氧化色彩，失去金属光面上有氧化色彩，失去金属光泽泽。冷裂冷裂纹纹指在指在焊毕焊毕冷至冷至马马氏体氏体转变转变温度温度M Ms s点以下点以下产产生的裂生的裂纹纹，一般是在，一般是在焊焊后一段后一段时间时间（几小（几小时时，几天甚至更，几天甚至更长长）才出）才出现现，故又称，故又称为为延延迟迟裂裂纹纹。3 3裂裂纹产纹产生生的原因的原因再再热热裂裂纹纹接接头头冷却后再加冷却后再加热热至至500500700700时产时产生的裂生的裂纹纹。再。再热热裂裂纹产纹产生于沉淀生于沉淀强强化的材料（如化的材料（如CrCr、MoMo、V V、TiTi、NbNb的金属）的的金属）的焊焊接接热热影响区内的粗晶区，影响区内的粗晶区，一般从熔合一般从熔合线线向向热热影响区内的粗晶区影响区内的粗晶区发发展，呈晶展，呈晶间间开裂特性。开裂特性。层层状撕裂状撕裂再具有丁字接再具有丁字接头头或角接或角接头头的厚大构件中，沿的厚大构件中，沿钢钢板的板的轧轧制方向分制方向分层层出出现现的的阶阶梯状裂梯状裂纹纹，见图见图2-282-28。层层状撕裂主要是由于状撕裂主要是由于钢钢材在材在轧轧制制过过程中，将硫化物（程中，将硫化物（MnSMnS）、硅酸）、硅酸盐类盐类、AlAl2 2O O3 3等等杂质夹杂质夹在其中，形成各向异性。在在其中，形成各向异性。在焊焊接接应应力或外拘束力或外拘束应应力的使用力的使用下，金属沿下，金属沿轧轧制方向的制方向的杂杂物开裂。物开裂。应应力腐力腐蚀蚀裂裂纹纹在在应应力和腐力和腐蚀蚀介介质质共同作用下共同作用下产产生的裂生的裂纹纹。除残余。除残余应应力或拘束力或拘束应应力的因力的因素外，素外，应应力腐力腐蚀蚀裂裂纹纹主要与主要与焊缝组织组焊缝组织组成及形成及形态态有关。有关。第18页，共41页，编辑于2022年，星期一3.裂纹的危害裂纹的危害裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当裂纹，尤其是冷裂纹，带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理，选材不当的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。的原因引起的以外，绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。名称名称特征特征产产生机理生机理防止措施防止措施影响因素影响因素热热裂裂纹纹（结结晶裂晶裂纹纹）结结晶裂晶裂纹纹最常最常见见的情况是沿的情况是沿焊缝焊缝中心中心长长度方向开度方向开裂，裂，为纵为纵向裂向裂纹纹，有有时时也也发发生在生在焊焊缝缝内部两个柱状内部两个柱状晶之晶之间间，为为横向横向裂裂纹纹（图图2-292-29）。）。弧坑裂弧坑裂纹纹是另一是另一种形种形态态的，常的，常见见的的热热裂裂纹纹。热热裂裂纹纹都是沿晶都是沿晶界开裂，通常界开裂，通常发发生在生在杂质较杂质较多的多的碳碳钢钢、低合金、低合金钢钢、奥氏体不奥氏体不锈钢锈钢等等材料材料焊缝焊缝中。中。热热裂裂纹发纹发生于生于焊缝焊缝金属凝固末期，敏金属凝固末期，敏感温度区大致在固感温度区大致在固相相线线附近的高温区，附近的高温区，最常最常见见的的热热裂裂纹纹是是结结晶裂晶裂纹纹，其生成，其生成原因是在原因是在焊缝焊缝金属金属凝固凝固过过程中，程中，结结晶晶偏析使偏析使杂质杂质生成的生成的低熔点共晶物富集低熔点共晶物富集于晶界，形成所于晶界，形成所谓谓“液液态态薄膜薄膜”，在特定，在特定的敏感温度区（又的敏感温度区（又称称为为脆性温度区）脆性温度区）间间，其，其强强度极小，度极小，由于由于焊缝焊缝凝固收凝固收缩缩而收到拉而收到拉应应力，最力，最终终开裂形成裂开裂形成裂纹纹。a.a.减小硫、磷等有害元减小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量素的含量，用含碳量较较低的材料低的材料焊焊接。接。b.b.加入一定的合金元素，加入一定的合金元素，减小柱装晶和偏析。如减小柱装晶和偏析。如钼钼、钒钒、钛钛、铌铌等可以等可以细细化晶粒。化晶粒。c.c.采用熔深采用熔深较较浅的浅的焊缝焊缝，改善散改善散热热条件使低熔点条件使低熔点物物质质上浮在上浮在焊缝焊缝表面而表面而不存在于不存在于焊缝焊缝中。中。d.d.合理合理选选用用焊焊接接规规范，范，并采用并采用预热预热和后和后热热，减，减小冷却速度。小冷却速度。e.e.采用合理的装配次序，采用合理的装配次序，减小减小焊焊接接应应力。力。a.a.合金元素合合金元素合杂质杂质的影的影响碳元素以及硫、磷等响碳元素以及硫、磷等杂质杂质元素的增加，会元素的增加，会扩扩大敏感温度区。使大敏感温度区。使结结晶晶裂裂纹纹的的产产生机会增多。生机会增多。b.b.冷去速度的影响冷去速度的影响 冷冷却速度增大，一是使却速度增大，一是使结结晶偏析加重，二是使晶偏析加重，二是使结结晶温度区晶温度区间间增大，两者增大，两者都会增加都会增加结结晶裂晶裂纹纹的出的出现现机会。机会。c.c.结结晶晶应应力与拘束力的力与拘束力的影响影响 在脆性温度区内，在脆性温度区内，金属的金属的强强度极低，度极低，焊焊接接应应力又使力又使这这部分金属受部分金属受拉，当拉拉，当拉应应力达到一定力达到一定程度程度时时，就会出，就会出现结现结晶晶裂裂纹纹。热裂纹热裂纹第19页，共41页，编辑于2022年，星期一名称名称特征特征产产生机理生机理防止措施防止措施再再热热裂裂纹纹a.a.再再热热裂裂纹产纹产生于生于焊焊接接热热影响区的影响区的过热过热粗粗晶区。晶区。产产生于生于焊焊后后热热处处理等再次加理等再次加热热的的过过程中。程中。b.b.再再热热裂裂纹纹的的产产生温生温度：碳度：碳钢钢于合金于合金钢钢 550550650 650 奥氏体奥氏体不不锈钢锈钢 约约300300c.c.再再热热裂裂纹为纹为晶界开晶界开裂（沿晶开裂）。裂（沿晶开裂）。d.d.最易最易产产生于沉淀生于沉淀强强化的化的钢钢种中。种中。e.e.与与焊焊接残余接残余应应力有力有关。关。a.a.再再热热裂裂纹纹的的产产生机理有多种解生机理有多种解释释，其中楔型开裂理，其中楔型开裂理论论的解的解释释如如下：近下：近缝缝区金属在高温区金属在高温热热循循环环作作用下，用下，强强化相碳化物（如碳化化相碳化物（如碳化钛钛、碳化碳化钒钒、碳化、碳化铌铌、碳化、碳化铬铬等）沉等）沉积积在晶内的位在晶内的位错错上，使晶内上，使晶内强强化化迁都大大高于晶界迁都大大高于晶界强强化，尤其是化，尤其是当当强强化相弥散分化相弥散分别别在晶粒内在晶粒内时时，会阻碍晶粒内部的局部会阻碍晶粒内部的局部调调整，又整，又会阻碍晶粒的整体会阻碍晶粒的整体变变形，形，这样这样由由于于应应力松弛而力松弛而带带来的塑性来的塑性变变形就形就主要由晶界金属来承担，于是，主要由晶界金属来承担，于是，晶界区金属会晶界区金属会产产生滑移，且在三生滑移，且在三晶粒交界晶粒交界处产处产生生应应力集中，就会力集中，就会产产生裂生裂纹纹，即所，即所谓谓的楔型开裂。的楔型开裂。图图2-302-30是楔型开裂的示意是楔型开裂的示意图图。a.a.注意冶金元注意冶金元素的素的强强化作用化作用及其及其对对再再热热裂裂纹纹的影响。的影响。b.b.合理合理预热预热或或采用后采用后热热，控，控制冷却速度。制冷却速度。c.c.降低残余降低残余应应力避免力避免应应力集力集中。中。d.d.回火回火处处理理时时尽量避开再尽量避开再热热裂裂纹纹的敏感温的敏感温度区或度区或缩缩短在短在此温度区内的此温度区内的停留停留时间时间。再热裂纹再热裂纹第20页，共41页，编辑于2022年，星期一名称名称特征特征产产生机理生机理防止措施防止措施冷裂冷裂纹纹a.a.成生于成生于较较低温度，且低温度，且产产生于生于焊焊后后一段一段时间时间以以后，故又称后，故又称为为延延迟迟裂裂纹纹。b.b.主要主要产产生生于于热热影响区，影响区，也有也有发发生在生在焊缝焊缝区的。区的。c.c.冷裂冷裂纹纹可可能是沿晶开能是沿晶开裂，穿晶开裂，穿晶开裂或两者混裂或两者混合出合出现现。d.d.冷裂冷裂纹纹引引起的构件破起的构件破坏是典型的坏是典型的脆断。脆断。a.a.淬硬淬硬组织组织（马马氏体）减少了金属的塑性氏体）减少了金属的塑性储储备备。b,b,接接头头的残余的残余应应力使力使焊缝焊缝受拉。受拉。c.c.接接头头内有一定的含内有一定的含氢氢量。量。含含氢氢量和拉量和拉应应力是冷裂力是冷裂纹纹，（，（这这里指里指氢氢致裂致裂纹纹）产产生的两个重要因素。一般来生的两个重要因素。一般来说说，金属内部原子的排列并非完全有序的，而是金属内部原子的排列并非完全有序的，而是有有许许多微多微观观缺陷。在拉缺陷。在拉应应力的作用下，力的作用下，氢氢向向高高应应力区（缺陷部位）力区（缺陷部位）扩扩散聚集。当散聚集。当氢氢聚集聚集到一定到一定浓浓度度时时，就会破坏金属中原子的，就会破坏金属中原子的结结合合键键，金属内就出，金属内就出现现一些微一些微观观裂裂纹纹。应应力不断力不断作用，作用，氢氢不断地聚集，微不断地聚集，微观观裂裂纹纹不断地不断地扩扩展，展，直致直致发发展展为为宏宏观观裂裂纹纹，最后断裂。，最后断裂。决定冷裂决定冷裂纹纹的的产产生与否，有一个生与否，有一个临临界的界的含含氢氢量和一个量和一个临临界的界的应应力力值值。当接。当接头头内内氢氢的的浓浓度小于度小于临临界含界含氢氢量，或所受量，或所受应应力小于力小于临临界界应应力力时时，将不会，将不会产产生冷裂生冷裂纹纹（即延（即延迟时间迟时间无无限限长长）。）。在所有的裂在所有的裂纹纹中，冷裂中，冷裂纹纹的危害性最大。的危害性最大。a.a.采用低采用低氢氢型碱型碱性性焊焊条，条，严严格烘格烘干，在干，在100100150150下保存，随下保存，随取随用。取随用。b,b,提高提高预热预热温度，温度，采用后采用后热热措施，措施，并保并保证层间证层间温度温度不小于不小于预热预热温度，温度，选择选择合理的合理的焊焊接接规规范，避免范，避免焊缝焊缝中出中出现现淬硬淬硬组织组织。c.c.选选用合理的用合理的焊焊接接顺顺序，减少序，减少焊焊接接变变形和形和焊焊接接应应力。力。d.d.焊焊后及后及时进时进行行消消氢热处氢热处理。理。冷裂纹冷裂纹第21页，共41页，编辑于2022年，星期一五、未五、未焊焊透和未熔合透和未熔合名称名称定定义义产产生原因生原因危害危害防止措施防止措施备备注注未未焊焊透透未未焊焊透指透指母材金属母材金属未熔化，未熔化，焊缝焊缝金属金属没有没有进进入入接接头头根部根部的的现现象，象，间图间图2-312-31。1.1.焊焊接接电电流小熔深浅。流小熔深浅。2.2.坡口和坡口和间间隙尺寸不隙尺寸不合理，合理，钝边钝边太大。太大。3.3.磁偏吹影响。磁偏吹影响。4.4.焊焊条偏芯度太大。条偏芯度太大。5.5.层见层见及及焊焊根清理不根清理不良。良。1.1.减少了减少了焊缝焊缝的有效面的有效面积积，使接，使接头头强强度下降。度下降。2.2.未未焊焊透引起的透引起的应应力集力集中所造成的危害，比中所造成的危害，比强强度下降的危害大得多。度下降的危害大得多。3.3.未未焊焊透透严严重降低重降低焊缝焊缝的疲的疲劳劳强强度。度。4.4.未未焊焊透可能透可能为为裂裂纹纹源，源，是造成是造成焊缝焊缝破坏的重要破坏的重要原因。原因。1 1使用使用较较大大电电流流来来焊焊接是防止未接是防止未焊焊透的基本方法。透的基本方法。2.2.焊焊角角焊缝时焊缝时，用，用交流代替直流以防交流代替直流以防止磁偏吹，合理止磁偏吹，合理设设计计坡口并加坡口并加强强清理，清理，用短弧用短弧焊焊等措施也等措施也可有效防止未可有效防止未焊焊透透的的产产生。生。未熔未熔合合未熔合是未熔合是指指焊缝焊缝金金属与母材属与母材金属，或金属，或焊缝焊缝金属金属之之间间未熔未熔化化结结合在合在一起的缺一起的缺陷。陷。1.1.焊焊接接电电流流过过小；小；2.2.焊焊接速度接速度过过快；快；3.3.焊焊条角度不条角度不对对；4.4.产产生了磁偏吹生了磁偏吹现现象；象；5.5.焊焊接接处处于下坡于下坡焊焊位位置，母材未熔化置，母材未熔化时时已已被被铁铁水复盖；水复盖；6.6.母材表面有母材表面有污污物或物或氧化物影响熔敷金属氧化物影响熔敷金属与母材与母材间间的熔化的熔化结结合合等。等。1.1.未熔合是一种面未熔合是一种面积积型型缺陷，坡口未熔合和根缺陷，坡口未熔合和根部未熔合部未熔合对对承承载载截面截面积积的减少都非常明的减少都非常明显显。2.2.应应力集中也比力集中也比较严较严重，重，其危害性其危害性仅仅次于裂次于裂纹纹。1.1.采用采用较较大的大的焊焊接接电电流；流；2.2.正确地正确地进进行施行施焊焊操作；操作；3.3.注意坡口部位的注意坡口部位的清清洁洁。按其所按其所在部位，在部位，未熔合未熔合可分可分为为坡口未坡口未熔合、熔合、层间层间未未熔合和熔合和根部未根部未熔合三熔合三种种第22页，共41页，编辑于2022年，星期一六、其他缺陷六、其他缺陷序序名称名称特征特征1 1焊缝焊缝化化学成分学成分或或组织组织成分不成分不符合要符合要求求焊焊材与母材匹配不当，或材与母材匹配不当，或焊焊接接过过程中元素程中元素烧损烧损等原因，容等原因，容易使易使焊缝焊缝金属的化学成分金属的化学成分发发生生变变化，或造成化，或造成焊缝组织焊缝组织不符不符合要求。合要求。这这可能可能带带来来焊缝焊缝的力学性能的下降，的力学性能的下降，还还会影响接会影响接头头的耐的耐蚀蚀性能。性能。2 2过热过热和和过烧过烧若若焊焊接接规规范使用不当，范使用不当，热热影响区影响区长时间长时间在高温下停留，会在高温下停留，会使晶粒使晶粒变变得粗大，即出得粗大，即出现过热组织现过热组织。若温度。若温度进进一步升高，一步升高，停留停留时间时间加加长长，可能使晶界，可能使晶界发发生氧化或局部熔化，出生氧化或局部熔化，出现过现过烧组织烧组织。过热过热可通可通过热处过热处理来消除，而理来消除，而过烧过烧是不可逆是不可逆转转的的缺陷。缺陷。3 3白点白点在在焊缝焊缝金属的拉断面上出金属的拉断面上出现现的象的象鱼鱼目状的白色斑，即目状的白色斑，即为为白白点，白点是由于点，白点是由于氢氢聚集而造成的，危害极大。聚集而造成的，危害极大。第23页，共41页，编辑于2022年，星期一 气孔气孔 裂纹裂纹 夹渣夹渣 第24页，共41页，编辑于2022年，星期一 未焊透未焊透 未熔合未熔合 咬边咬边 第25页，共41页，编辑于2022年，星期一.1.4 铸件中的常见缺陷铸件中的常见缺陷铸件中的常见缺陷铸件中的常见缺陷气孔、夹杂、夹沙、冷隔、缩孔和缩松、裂纹气孔、夹杂、夹沙、冷隔、缩孔和缩松、裂纹气孔、夹杂、夹沙、冷隔、缩孔和缩松、裂纹气孔、夹杂、夹沙、冷隔、缩孔和缩松、裂纹.1.5.1.5 锻件中的常见缺陷锻件中的常见缺陷锻件中的常见缺陷锻件中的常见缺陷折叠、非金属夹杂物、龟裂、锻造裂纹、白点折叠、非金属夹杂物、龟裂、锻造裂纹、白点折叠、非金属夹杂物、龟裂、锻造裂纹、白点折叠、非金属夹杂物、龟裂、锻造裂纹、白点.1.6.1.6 轧材中的常见缺陷轧材中的常见缺陷轧材中的常见缺陷轧材中的常见缺陷钢管中的缺陷钢管中的缺陷钢管中的缺陷钢管中的缺陷纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层纵裂纹、横裂纹、表面划伤、翘皮和折叠、夹杂和分层钢棒和型材中的缺陷钢棒和型材中的缺陷钢棒和型材中的缺陷钢棒和型材中的缺陷内部缺陷表面缺陷内部缺陷表面缺陷内部缺陷表面缺陷内部缺陷表面缺陷钢板中的缺陷（材料引起和轧制引起）钢板中的缺陷（材料引起和轧制引起）钢板中的缺陷（材料引起和轧制引起）钢板中的缺陷（材料引起和轧制引起）分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析分层、裂纹、线状缺陷、非金属夹杂物、夹渣、折叠、偏析.使用中的常见缺陷使用中的常见缺陷使用中的常见缺陷使用中的常见缺陷疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢损伤、晶间腐蚀、摩擦腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢损伤、晶间腐蚀、摩擦腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢损伤、晶间腐蚀、摩擦腐蚀疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹、氢损伤、晶间腐蚀、摩擦腐蚀第26页，共41页，编辑于2022年，星期一2.2 工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响工艺缺陷的危害及其对产品质量的影响 2.2.1 工