无锡市泰亨电子设备有限公司

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                                                常见焊接缺陷的成因及其防止方法
                                                作者: ‖ 时间:2010-5-7 ‖ 来源: ‖ 点击:2787
                                                 

                                                形状缺陷──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。

                                                  主要原因是操作不当,返修造成。
                                                  危害是应力集中,削弱承载能力。

                                                  焊缝尺寸缺陷——尺寸不符合施工图样或技术要求。

                                                  主要原因是施工者操作不当
                                                  危害:尺寸小了,承载截面小;
                                                  尺寸大了,削弱了?#25215;?#25215;受动载荷结构的疲劳强度。

                                                  咬边

                                                  原因:焊接参数选择不对,UI太大,焊速太慢。
                                                     电弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。
                                                  危害:母材金属的工作截面减小,咬边处应力集中。

                                                  弧坑——由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。

                                                  原因:焊丝或者焊条停留时间短,填充金属不?#24359;?SPAN lang=EN-US>
                                                  危害:减少焊缝的截面积;
                                                     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。

                                                  烧穿

                                                  原因:焊接电流过大;
                                                     对焊件加热过甚;
                                                     坡口对接间隙太大;
                                                     焊接速度慢,电弧停留时间长等。
                                                  危害:表面质量差
                                                     烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺陷。

                                                  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。

                                                  原因:焊接参数选择不当
                                                     坡口清理不干净,电弧热损失在氧化皮上,使母材未熔化。
                                                  危害:表面是焊瘤下面往往是未熔合,未焊透;
                                                     焊缝几何尺寸变化,应力集中,管内焊瘤减小管中介质的流通界面计。

                                                  气孔

                                                  原因:电弧保护不好,弧太长;
                                                     焊条或焊剂受?#20445;?#27668;体保护介质不纯;
                                                     坡口清理不干?#24359;?SPAN lang=EN-US>
                                                  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?#33258;?#26159;结构破坏的原因之?#24359;?SPAN lang=EN-US>

                                                  夹渣

                                                  焊接熔渣残留在焊缝中。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?#28784;?#26131;产生夹渣。

                                                  原因:熔池温度低(电流小),液态金属黏度大,焊接速度大,凝固时熔渣来不及浮出;
                                                     运条不当,熔渣和铁水分不清;
                                                     坡口形状不规则,坡口太窄,不利于熔渣上浮;
                                                     多层焊时熔渣清理不干?#24359;?SPAN lang=EN-US>

                                                  危害?#33322;?#27668;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。

                                                  未焊透 当焊缝的熔?#24178;?#24230;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。
                                                  原因:坡口角度小,间隙小,钝边太大;
                                                     电流小,速度快来不及熔化;
                                                     焊条偏离焊道中心。
                                                  危害:工作面积减小,尖角易产生应力集中,引起裂纹。

                                                  未熔合——熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结?#31995;?#37096;分。

                                                  原因:电流小、速度快、热量不足;
                                                     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。
                                                     焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置,熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分,容易产生未熔合。
                                                  危害:因为间隙很小,可视为片状缺陷,类似于裂纹。?#33258;?#25104;应力集中,是危险性?#27927;?#30340;缺陷。

                                                  最后一种也是危害最大的一种焊接缺陷──焊接裂纹

                                                  在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,材?#31995;?#21407;子结合遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征,易引起较高的应力集中,而且有?#30001;?#21644;扩展的趋?#30130;?#25152;以是最危险的缺陷。

                                                  裂纹形成的原因及防止措施

                                                  热裂纹形成及防止

                                                  常见的热裂纹有两种?#33322;?#26230;裂纹、液化裂纹

                                                  结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂?#30130;?#26159;焊缝金属沿初次结晶晶界?#30446;选?SPAN lang=EN-US>
                                                而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔,在收缩力的作用下而产生的裂纹。

                                                  焊接时,熔池在电弧热的作用下,被加热到相?#22791;?#30340;温度,而受热膨?#20572;?#32780;母材却不能自由收缩,于是高温的熔池受到一定的压力。当熔池开始冷却时,就以半融化的母材为晶?#19997;?#22987;处结晶。最先结晶的是纯度较高的的合金。最后凝固的是低熔点共晶体。低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中CSL等元素的含量。当含量较少时,不足以在初生晶粒间形成连续的液态膜。焊接熔池的冷却速度极快,低熔点共晶物几乎与初析相同时完成结晶。因此连续冷却的金属熔池虽然受到收缩应力的作用也不至于产生晶间裂纹。当低熔点共晶体量?#38553;?#26102;,情况?#31570;?#21516;了,初次结晶的偏析程度?#27927;螅?#24182;在初次结晶的晶体之间形成晶间液膜,当熔池冷却收缩时,?#28784;?#33180;分割的晶体边界?#31361;?#34987;拉开就形成了裂?#30130;?#36825;是主要原因,另有两个其它原因:一是焊缝金属所经受的应变增加速度大于低熔点共晶物凝固的速度;另外,初生晶体的张大方向?#31570;?#30041;低熔共晶体的相对位置的影响。

                                                  如果焊接熔池如图方式结晶,则低熔点共晶物会夹在正在长大的柱状晶体之间,或者在从两面相对增长的晶面之间。在这种情况下,使得正在结晶的焊缝金属很容易被收缩应力拉开而形成裂纹。

                                                  如按左图所示方式结晶,则低熔共晶体被长大的晶体推向熔池表面,不可能嵌在柱状晶体之间,这?#20013;?#29366;的焊缝?#31570;?#26131;裂纹。

                                                  可见,关键的措施就是:

                                                  a应严格控制焊缝金属中CSP和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量,这些元素和杂质的含量越低,焊缝金属?#30446;?#35010;纹能力越大。

                                                  当焊缝中C>0.15%,S>0.04%就可能有裂纹出现,如果母材中含碳量很高,就要控制焊接材?#31995;?#25104;分,以?#22815;?#21512;后的碳含量降下来。

                                                  B改变焊缝横截面的形状也?#36879;?#21464;了焊接熔池的结晶方向,使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的位置。

                                                  液化裂纹产生的原因:焊接时紧靠熔合线的母材区域被加热到接近钢熔点的高温,此时母材晶体本身未发生熔化,而晶界的低熔点共晶物则已完全熔化。当焊接熔池冷却时,焊缝应变速度较高。如果这些低熔点共晶物未完全重新凝固之前,接合区就已受到?#27927;?#24212;变,则在这些晶界上?#31361;?#20986;现裂纹。晶间液层的熔点越低,凝固时间越长,则液化裂纹的倾向越大。

                                                  液化裂纹的成因归于母材晶粒边界的低熔点共晶物,因此液化裂纹多产生于CSP杂?#24335;?#39640;的母材与焊缝的熔合边界。

                                                  可采取的措施:

                                                  a对需用大规范埋弧焊的钢板进行筛选,采用SP含量?#31995;?#30340;钢板。

                                                  B对于直边不开坡口的对接接头,加大接缝间隙至4_5mm,这样可在较小的焊接电流下完成全焊头的焊缝。

                                                  C将对接焊缝开成V形坡口,采用低规范多道埋弧自动焊。

                                                  以上工艺方法会降低焊接生产?#21097;?#21482;是在无法更换材料时才用。根本办法还是选用含CSP?#31995;?#30340;材料。含C0.2%以下,SP0.03%以下?#31570;?#20250;再出现近缝区的液化裂纹。

                                                  冷裂纹形成及防止

                                                  焊接接头的冷裂纹主要在屈服极限大于300MPa的低合金钢中产生。钢材的强度越高,焊接产生冷裂纹?#30446;?#33021;性越大,在低碳钢的焊接接头中?#35805;?#19981;出现冷裂纹。

                                                  关于这种裂纹的形成机理可以如下解?#20572;?SPAN lang=EN-US>

                                                  在不利的条件下焊接时,焊接熔池中溶解了?#38553;?#30340;氢,焊缝金属快速冷却后,大部分氢快速过饱和溶剂与焊缝金属中。在焊接残余应力作用下,氢逐渐向产生应力与应变集中的热影响区扩散,并在?#25215;?#24494;区聚集。而低合金钢热影响区又往往存在马氏体淬硬组织,他的塑性变形能力很低。当氢的浓度达到某一临界值时,变脆的金属即使是微小的应变也经受不起,而在残余应力的作用下?#31361;?#24320;?#36873;?#21361;险的是这些开裂面会进一步扩展,而且在裂纹的端部会有氢凝聚导致新?#30446;?#35010;,最终发展成宏观裂纹。

                                                  防止的措施

                                                  a控制近缝区的冷却速度,使之不易形成淬硬组织;

                                                  b将工件预热(降低冷却速度);

                                                  c建立低氢的焊接条件。

                                                  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。

                                                  在热裂纹

                                                  最常见的再热裂纹是焊后热处理过程中形成的裂?#30130;?#25152;?#26434;?#21483;消除应力处
                                                理裂纹。产生于具有沉淀硬化倾向的低合高强钢和?#29575;?#20307;不锈钢中。其中Cr-Mo-VCr-Mo-V-BMn-Ni-Mo-V型等低合金钢对再热裂纹由最高的敏感性。

                                                  措施

                                                  选用对这种裂纹不敏感的材料制造压力容器。Mn钢、Mn-Mo钢、Mn-Ni-Mo钢?#35805;?#26080;再热裂纹倾向。

                                                  其次可适当的改变工艺条件。

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