焊接缺陷发生的原因和防止措施.docx
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1、焊接缺陷发生的原因和防止措施焊接过程中经常会出现气孔、夹渣、未焊透、咬边等缺陷,今天我们提供 一下焊接缺陷发生的原因及解决措施。目录.缺陷名称:气孔11 .缺陷名称:咬边3.缺陷名称:夹渣32 .缺陷名称:未焊透5.缺陷名称:裂纹51. 1.冷裂纹61. 1.1.产生条件81. 1.2.产生原因:可分为选材和焊接工艺两个方面。81. 1.3.预防方法:可以从选材和焊接工艺两个方面着手。91.2. 层状撕裂101.3. 热裂纹121.3. 1.产生的原因141.3.2. 预防方法141.4. 再热裂纹151.4. 1,预防措施165. 1. 总结表16.缺陷名称:变形176 .其他焊接缺陷181
2、.缺陷名称:气孔焊接气孔是指焊接熔池中的气体来不及逸出而停留在焊缝中形成的孔穴。 焊接气孔的形状、大小及数量与母材钢种、焊条性质、焊接位置及施焊技术有 关。形成气孔的气体来源于熔解在母材和焊条钢芯中的气体或药皮在熔化时产 生的气体;母材上的油、锈、垢受热后分解产生的和来自大气的气体。第1页共20页(5)焊后立即锤击,使剩余应力分散,防止造成高应力区,是局部补焊时防 止冷裂纹行之有效的方法之一。(6)在焊缝根部和应力比拟集中的焊缝外表(热影响区受到的拘束应力较 低),采用强度级别较低的焊条,往往在高拘束度下取得良好的效果。(7)采用惰性气体保护焊,能最大地控制焊缝含氢量,降低冷裂纹敏感性, 所以
3、应大力推广TIG、MIG焊接。1. 2.层状撕裂层状撕裂是冷裂纹的一种特殊形式。主要是由于钢板内存在着分层(沿轧制 方向)的夹杂物(特别是硫化物),在焊接时产生的垂直于轧制方向(板厚方向)的 拉伸应力作用下,在钢板中热影响区或稍远的地方,产生“台阶”式与母材轧 制外表平行的层状开裂。产生在T字型、K字型厚板的角焊接接头中。提高钢板质量,减少钢材中层状夹杂物,从结构设计和焊接工艺方面采取 措施,减少板厚方向的焊接拉伸应力,可防止层状撕裂。厚板焊接前,进行板 材的超声波和坡口渗透探伤,检查分层夹杂物情况,如有层状夹杂物存在,可 设法避开或事先修、磨处理。第10页共20页第11页共20页1. 3.热
4、裂纹a 6-1饵镁吊坟的分员及特怔a收分突K 12 1* tt R峨缗HflEX同4 村动晶裂纹好at 少用在解“区俄曼氏体鼻界 开同忸统二上用离的血度(内痕状;S全黄税多19再审.俺中 合金命酎氏8怅.0琉 生金B纹,边化世之理n,格密布区沿明氏体悬鼻 开一BimttUI FMW 晶孤度纯*及电相金氏体。金横化裳&网彩陶K及%雇 用的层问卜4n低MK含SICW*的格备 号铜、色氏体修和愫君令 含等际热裂蚊热影响区机晶区泊仙岸开6(M) fl M 火# W-二:)网含五齿是化儿素的昌强 I朝警F弟沿耕,I m mm2 mmin3 m/min4 m nuo$ nvtnin6 m min7 m m
5、inSnvnun9nvlminlOnVmm不同焊接速度条件下的缙曲裂纹“二第12页共20页图5T3伴一中”黑麟嬲微酶方热裂纹是在高温下产生的,从凝固温度范围至A3以上温度,所以称热裂 纹,又称高温裂纹。如果材料中存在着较多的低熔点共晶杂质元素(P、S、C等)和较多的晶格 缺陷,在焊接熔池结晶过程中,就容易出现晶界偏析,偏析出现的物质多为低 熔点共晶(如:FeSFe、Fe3PFe NiSNi、M3PNi)和杂质,它们在结晶过 程中,以液态间层存在,形成抗变形能力很低的液态薄膜,相应的液态相存在 的时间增长,最后结晶凝固,而凝固后的强度也极低,当焊接拉应力足够大 时,会将液态间层拉开,或在其凝固后
6、不久被拉断形成裂纹。此外,如果母材的晶界上也存在着低熔点共晶和杂质时,那么在加热温度超 过其熔点的热影响区内,这些低熔点共晶物将熔化成液态间层,当焊接拉应力 足够大时,也会被拉开而形成热影响区液化裂纹。第13页共20页液化裂鳍图6-1近缝区的液化裂纹I 米混A区;2 一部5)爆化1二.翔彦季涵与两为所热裂纹都是沿奥氏体晶界开裂,呈锯齿状,所以,又称晶间裂纹。多出现 在焊缝中间,特别是弧坑处,多数在焊缝柱状晶的会合处,即焊缝凝固的最终 位置,也是最容易引起低熔点共晶偏析的位置;少数出现在热影响区。焊缝中 的纵向裂纹一般发生在焊道中心,与焊缝长度方向平行;横向裂纹一般沿柱状 晶界发生,并与母材的晶
7、界相连,与焊缝长度方向垂直。当裂纹贯穿外表与空 气相通时,断口外表呈氧化色彩(如蓝灰色等),有的焊缝外表的宏观裂纹中充 满熔渣。1.3.1. 产生的原因1 .选材方面:材料中含硫过多产生“热脆”;含铜过高产生“铜脆”;含 磷过高产生“冷脆”。2 .焊接工艺方面:银基不锈钢,焊接顺序不当或层间温度过高、热输入量 过大、冷却速度太慢;坡口形式不当(焊缝形状系数力=b/hWl的窄深焊缝), 单层单道焊时易产生焊缝中心偏析裂纹;弧坑保护不好,由于偏析作用,易产 生弧坑热裂纹;屡次返修会产生晶格缺陷聚集,形成多边化热裂纹。1. 3. 2.预防方法由于热裂纹的产生与应力的因素有关,所以防止方法也要从选材和
8、焊接工 艺两个方面着手。1 .选材方面第14页共20页(1)限制钢材和焊材中,易产生偏析的元素和有害杂质的含量,特别是S、 P、C的含量,因为它们不仅形成低熔点共晶,而且还促进偏析。CW0.10%热裂 纹敏感性可大大降低。必要时对材料进行化学分析、低倍检验(如硫印等)。(2)调节焊缝金属的化学成分,改善组织、细化晶粒,提高塑性,改变有害 杂质形态和分布,减少偏析,如采用奥氏体加小于6%的铁素体的双相组织。(3)提高焊条和焊剂的碱度,以减低焊缝中杂质的含量,改善偏析程度。关 注微信号:慧宁焊割更多精彩资讯等着你!2 .焊缝工艺方面(1)选择合理的坡口形式,焊缝成型系数4)=b/hl,防止窄而深的
9、“梨 形”焊缝,防止柱状晶在焊道中心会合,产生中心偏析形成脆断面;采用多层 多道焊,打乱偏析聚集。值得注意的是,焊接电流过大也会形成“梨形”焊 缝。(2)控制焊接规范:a.采用较小(适当)的焊接线能量,对于奥氏体(银基)不锈钢应尽量采用小 的焊接线能量(不预热、不摆动或少摆动、快速焊、小电流)、严格掌握层间温 度,以缩短焊缝金属在高温区的停留时间;b.注意收弧时的保护,收弧要慢并 填满弧坑,防止弧坑偏析产生热裂纹;c.尽量防止屡次返修,防止晶格缺陷聚集产生多边化热裂纹;d.采取措施尽量降低接头应力,防止应力集中,并减少焊缝附近的刚度, 妥善安排焊接次序,尽量使大多数焊缝在较小的刚度下焊接,使其
10、有收缩的余 地。1. 4.再热裂纹再热裂纹是指一些含有钢、铭、铝、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢的焊接接头,在加热过程中(如消除应力退火、多层多道焊及高温工作 等),发生在热影响区的粗晶区,沿原奥氏体晶界开裂的裂纹,也有称其为消除 应力退火裂纹(SR裂纹)。第15页共20页再热裂纹起源于焊缝热影响区的粗晶区,具有晶界断裂特征,裂纹大多数发生在应力集中的部位。1. 4. 1.预防措施1 .选材时应注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素,尤其是v的含量。必 须采用高v钢材时,焊接及热处理时要特别加以注意。2 .热处理时避开再热敏感区,可减少再热裂纹产生的可能性,必要时热处 理前做热处理工艺试验。
11、3 .尽量减少剩余应力和应力集中,减少余高、消除咬边、未焊透等缺陷, 必要时将余高和焊趾打磨圆滑;提高预热温度,焊后缓冷,降低剩余应力。4 .适当的线能量,防止热影响区过热,晶粒粗大。5 .在满足设计要求的前提下,选用低一个强度等级的焊条,让其释放一部 分由热处理过程消除的应力,使应力在焊缝中松弛,对减少再热裂纹有好处。5. 1.总结表第16页共20页焊接 方式发生原因防止措施工弧 手电焊(1)焊件含有过高的碳、锌等合金元素。(2)焊条品质不良或潮湿。(3)焊缝拘束应力过大。(4)母条材质含硫过局不适于焊接。(5)施工准备缺乏。(6)母材厚度较大,冷却过速。(7)电流太强。(8)首道焊道缺乏抵
12、抗收缩应力。(1)使用低氢系焊条。(2)使用适宜焊条,并注意干燥。(3)改良结构设计,注意焊接顺序, 焊接后进行热处理。(4)防止使用不良钢材。(5)焊接时需考虑预热或后热。(6)预热母材,焊后缓冷。(7)使用适当电流。(8)首道焊接之焊着金属须充分抵 抗收缩应力。co2气 体保 护焊(1)开槽角度过小,在大电流焊接时,产生梨 形和焊道裂纹。(2)母材含碳量和其它合金量过高(焊道及热 影区)。(3)多层焊接时,第一层焊道过小。(4)焊接顺序不当,产生拘束力过强。(5)焊丝潮湿,氢气侵入焊道。(6)套板密接不良,形成高低不平,致应力集 中。(7)因第一层焊接量过多,冷却缓慢(不锈钢, 铝合金等)
13、。(1)注意适当开槽角度与电流的配 合,必要时要加大开槽角度。(2)采用含碳量低的焊条。(3)第一道焊着金属须充分能抵抗 收缩应力。改良结构设计,注意焊接顺序, 焊后进行热处理。(5)注意焊丝保存。(6)注意焊件组合之精度。(7)注意正确的电流及焊接速度。埋弧 焊接(1)对焊缝母材所用的焊丝和焊剂之配合不 适当(母材含碳量过大,焊丝金属含镒量太 少)。(1)使用含镒量较高的焊丝,在母 材含碳量多时,要有预热之措施。焊接 方式发生原因防止措施(2)焊道急速冷却,使热影响区发生硬化。(3)焊丝含碳、硫量过大。(4)在多层焊接之第一层所生焊道力,缺乏抵 抗收缩应力。(5)在角焊时过深的渗透或偏析。(
14、6)焊接施工顺序不正确,母材拘束力大。(7)焊道形状不适当,焊道宽度与焊道深度比 例过大或过小。(2)焊接电流及电压需增加,焊接 速度降低,母材需加热措施。(3)更换焊丝。(4)第一层焊道之焊着金属须充分 抵抗收缩应力。(5)将焊接电流及焊接速度减低, 改变极性。(6)注意规定的施工方法,并予焊 接操作施工指导。(7)焊道宽度与深度的比例约为 1:1:25,电流降低,电压加大。.缺陷名称:变形焊接变形(welding deformation)焊接过程中被焊工件受到不均匀温度场的 作用而产生的形状、尺寸变化称为焊接变形。随温度变化而变化的称为焊接瞬 时变形;被焊工件完全冷却到初始温度时的改变,称
15、为焊接剩余变形。对所有熔化式焊接,在焊缝及其热影响区都存在较大的剩余应力,剩余应 力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力;同时,在焊缝的焊趾 部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中;而焊趾处的熔渣缺陷、微裂纹 又形成了裂纹的提前萌生源。由于受剩余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影 响,焊接接头的疲劳寿命大大降低。剩余应力都集中在焊缝附近,当焊接剩余应力与承载的工作应力叠加,其 数值超过材料的屈服极限时,工件就会在焊缝附近产生焊接变形,断裂等现 象。研究剩余应力的影响不仅考虑其数值的大小,而剩余应力的方向也是重要 因素,用盲孔法剩余应力检测仪可以对焊接剩余应力值的大小和方向进行测 量。
16、在分析剩余应力的影响时,即使焊接构件的剩余应力值远远低于其材料的 屈服极限,但如果存在严重的应力集中,那么焊接构件在其运输和使用过程中 也会因剩余应力的释放而发生永久性的塑性变形。第17页共20页焊接方式发生原因防止措施手焊C02气体保护焊 自保护药芯焊丝焊 接自动埋弧焊接(1)焊接层数太多。(2)焊接顺序不当。(3)施工准备缺乏。(4)母材冷却过速。(5)母材过热。(薄 板)(6)焊缝设计不当。(7)焊着金属过多。(8)拘束方式不确 实。(1)使用直径较大之焊条及较高电流。(2)改正焊接顺序(3)焊接前,使用夹具将焊件固定以免发生翘曲。(4)防止冷却过速或预热母材。(5)选用穿透力低之焊材。
17、(6)减少焊缝间隙,减少开槽度数。(7)注意焊接尺寸,不使焊道过大。(8)注意防止变形的固定措施。(d)扭曲变形(d)扭曲变形(e)波浪变影.其他焊接缺陷外取小R第18页共20页焊接方式发生原因防止措施搭叠(1)电流太低。(2)焊接速度太慢。(1)使用适当的电流。(2)使用适合的速度。焊道外观 形状不良(1)焊条不良。(2)操作方法不适。(3)焊接电流过高,焊条 直径过粗。(4)焊件过热。(1)选用适当大小良好的干燥焊条。(2)采用均匀适当之速度及焊接顺序。(3)选用适当电流及适当直径的焊接。(4)降低电流。(5)多加练习。(6)更换导电嘴。第19页共20页焊接方式发生原因防止措施(5)焊道内
18、,熔填方法不良。(6)导电嘴磨耗。(7)焊丝伸出长度不变。(7)保持定长、熟练。凹痕(1)使用焊条不当。(2)焊条潮湿。(3)母材冷却过速。(4)焊条不洁及焊件的偏 析。(5)焊件含碳、镒成分过 高。(1)使用适当焊条,如无法消除时用低氢型焊条。(2)使用干燥过的焊条。(3)减低焊接速度,防止急冷,最好施以预热或后热。(4)使用良好低氢型焊条。(5)使用盐基度较高焊条。偏弧(1)在直流电焊时,焊件 所生磁场不均,使电弧偏 向。(2)接地线位置不佳。(3)焊枪拖曳角太大。(4)焊丝伸出长度太短。(5)电压太高,电弧太长。(6)电流太大。(7)焊接速度太快。(1)电弧偏向一方置一地线,或正对偏向一
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