主要焊接缺陷的成因及预防措施课件

宁德核电核岛安装工程焊工培训教材技术部焊接技术管理室技术部焊接技术管理室编者：冯存福编者：冯存福2010.08.16宁德项目现场主要缺陷种类l未熔合、未焊透l气孔l夹渣l裂纹l根部凹陷l其他目检未发现的缺陷等焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l从整个工程的角度来说，在焊接过程中，由于一些原因，焊接接头区域产生各种缺陷是不可避免的，但我们应该想方设法将缺陷控制到最低限度。l焊接缺陷对核承压管道安全的影响主要表现在三个方面。l一是由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了静力拉仲强度。l二是由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现象，容易产生裂纹并扩展。l三是缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l1.1.裂裂 纹纹l裂纹是指材料局部断裂形成的缺陷。裂纹是指材料局部断裂形成的缺陷。l焊接接头裂纹分布示意图焊接接头裂纹分布示意图 1.1.焊缝焊缝根部裂纹根部裂纹 (热热应力裂纹应力裂纹)2.2.焊缝焊缝中的纵向裂纹中的纵向裂纹 (结结晶裂纹晶裂纹)3.3.焊道焊道下裂纹下裂纹 (液液化裂纹，再热裂化裂纹，再热裂 纹、纹、高温低塑性裂纹高温低塑性裂纹)45.45.熔合线熔合线与焊缝的横向裂纹与焊缝的横向裂纹 (延延迟裂纹迟裂纹)焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l焊接接头裂纹分布示意图 1近焊区根部裂纹(延迟裂纹)2焊趾处纵向裂纹(延迟裂纹)3焊缝中的模向裂纹(延迟裂纹)4层状撕裂焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l裂纹的危害性l裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种。裂纹是一种面积型缺陷，具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小）的缺陷称为面积型缺陷，它的出现将显著减少承载截面积，更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集中，很容易扩展导致破坏。l实践得知：l焊接结构的破坏大部分是由于裂纹造成。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l裂纹缺陷的预防和避免裂纹缺陷的预防和避免l避免热裂纹的措施：由于热裂纹产生相关避免热裂纹的措施：由于热裂纹产生相关因素较复杂，通常采用杂质元素含量低的因素较复杂，通常采用杂质元素含量低的焊材，使用合理的焊接工艺。焊材，使用合理的焊接工艺。l避免冷裂纹的措施：避免冷裂纹的措施：l使用合理的焊接顺序，减小焊接应力的产使用合理的焊接顺序，减小焊接应力的产生；生；l通过热处理细化淬硬组织并降低焊接内应通过热处理细化淬硬组织并降低焊接内应力，这样可有效避免冷裂纹的产生力，这样可有效避免冷裂纹的产生。缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l2.未 熔 合l是指熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分。l点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。1.侧面 2.层间 3.单V坡口根部 4.X坡口根部 未熔合 未熔合 未熔合 未熔合 焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l产生未熔合缺陷的主要原因l焊接电流过小；焊接速度过快；焊条角度不对；产生了弧偏吹现象；焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已被铁水复盖；母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。l未熔合的危害性l未熔合（实质是一种虚焊）也是一种面积型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l3.未 焊 透l未焊透是指母材金属之间没有熔合在一起。此缺陷常发生在焊缝根部。l未焊透可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种 1.单V坡口未焊透 2X坡口未焊透 3无坡口未焊透焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l产生未焊透缺陷的主要原因l焊接电流过小，焊接速度过快；坡口角度太小；根部钝边太厚；间隙太小；焊条角度不当；电弧太长等。l未焊透的危害性l未焊透也是一种比较危险的缺陷，其危害性取决于缺陷的形状、深度和长度。它除降低焊缝的强度外，也容易在未焊透区域延伸成裂纹，导致材料断裂，连续未焊尤为严重。缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l 4夹 渣l夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺 陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。l夹渣是焊接过程中比较容易产生的缺陷，通常尤以残 留在焊缝金属中的熔剂形成的夹渣最为常见。l熔剂夹渣：是指焊条药皮或焊剂不溶物而产生的夹渣 物。l金属夹渣：是指焊缝金属中残留的金属颗粒。如：钨金属。l夹渣在焊缝中的形状有：单个点状夹渣、条状夹渣、链状夹渣和密集夹渣等。焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l按形态：夹渣可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣等。单个点状夹渣 条状夹渣焊接缺陷(夹渣)主要成因及危害性l产生非金属夹渣的主要原因l焊接电流太小，焊接速度太快：熔池金属凝固过快；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；层间清渣不彻底等。l产生金属夹渣的主要原因l焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。l夹渣的危害性l夹渣是一种体积型缺陷，容易被射线照相检出。夹渣会减少焊缝受力截面。夹渣的棱角容易引起应力集中，成为交变载荷下的疲劳源。焊接缺陷(夹渣)避免措施l防止夹渣产生的措施：l需把被焊金属坡口表面、焊缝层间、焊丝本身彻底清理干净，防止外来夹渣混入。l正确运条，有规律摆动焊条，搅动熔池中液体金属促使熔渣与铁水分离。l做好层间清理工作。层间清理时避免出现尖而深的沟槽，打磨应圆滑过渡。l选择适中的焊接电流，防止焊缝金属冷却过快；减慢焊接速度，增加焊接电流。l以上措施能改善熔渣浮出条件，有利于防止夹渣的产生。夹渣缺陷在射线底片上的影象夹渣缺陷在射线底片上的影象夹渣在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l 5.气 孔l气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。l气孔产生部位和形状l气孔分内气孔和外气孔两种：小的很小，在显微镜下才能看到，大的可达6mm以上。气孔是由于气体熔解于液态金属内，在冷却中金属熔解度降低，部分气体企图进入大气，但遇到金属结晶的阻力，使它不能顺利的逸出而残留于金属内，形成了内气孔，或逸在表面形成外气孔。焊接缺陷（气孔）l气孔在焊缝中的分布；l有的是单个气孔，有的是成群状或链状气孔等等。l如焊缝中的单个球形气孔。l大量气孔在焊缝金属中比较均匀地分布。l焊缝中局部密集气孔。单个球状气孔 均布气孔 密集气孔焊接缺陷（气孔）的成因及危害l产生气孔的主要原因l基本金属或填充材料表面有锈、油等未清干净。l焊条及熔剂没有充分烘干。l电弧能量过小或焊速度过快。l焊缝金属脱氧不足。l气孔的危害l焊缝中由于气孔的残留，必然减少焊缝金属的有效截面，从而使焊接接头的强度降低。特别是密集气孔会使焊缝不致密，降低接头塑性和引起构件的焊缝处泄漏。l气孔与裂纹和未焊透比较，它的危害性要差一些，所以标准中允许限量存在。但是，要力求焊缝无气孔或尽量减少气孔数量。缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l6外观、形状缺陷l表面缺陷，属于外观检查的范围。l焊缝经表面检验合格后才能进行射线照相。但是，有时一些未经外观检验或外观检验不合格的焊缝也进行了射线照相；有些构件的某些焊缝难以进行外观检查的，如带垫板管件、液化石油气钢瓶环焊缝、无人孔的小容器合缝、锅炉联箱最后组装的环焊缝等等这些焊缝的内凹和内咬边，都需要无损探伤才能综合评定。l形状缺陷是指焊缝金属表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬边、烧穿，根部内凹，收缩沟、弧坑、焊瘤，未焊满，搭接不良等。焊接缺陷(表面缺陷)在底片上形貌l常见的表面缺陷有内咬边，内凹，焊瘤，下塌等。l （1）、咬边l咬边是指由于焊接 参数选择不当，或 操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位 产生的沟槽或凹陷。l咬边分为内咬边，外咬边或者焊缝两 侧同时咬边。缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷焊瘤l（2）焊瘤l 焊瘤是指焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤。焊接缺陷(焊瘤)的成因及危害l焊瘤是由于焊接规范不正确，焊接电流过大，电弧过长，焊条摆动不适当，以及焊接速度太慢等因素，使熔池温度太高，熔敷金属受重力作用形成的。特别是在立焊和仰焊中更易于产生。l焊瘤使焊缝的实际尺寸发生了偏差，并在焊接接头处形成应力集中。l对管道焊接来说，焊瘤减小内径尺寸，有可能造成堵塞现象。l根部焊瘤稍偏于焊缝中心，在底片上呈边界较明晰黑度低于母材的圆形、椭圆形或块状影像。焊瘤缺陷在射线底片上的影象 焊瘤缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷内凹成因及危害l（3）内凹（塌腰）l内凹是指在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局部低洼部分。l这是焊缝中常见缺陷。这种缺陷不像根部未焊透那样平直，其断面由表及里成弧形。因为它减少焊缝的截面，所以降低了焊缝的强度。焊接缺陷(内凹)成因l在底片上内凹位于焊缝的中心。l 许多凹坑是由于熄弧时焊条在熔池未作短时间停留所造成的，这种凹坑称为断头。焊接缺陷(内凹)避免措施l避免内凹（塌腰）的方法：l1.正确选择焊接规范和具有熟练的操作技术。l2.可采取一些必要的措施来减少缺陷的产生：如l 仰焊和立焊时，要运用焊条端部顶托铁水防止坠落；l 在仰、立、平焊位置，焊条沿焊缝中心线应保持对称和均匀摆动，坡口两侧停弧时间稍长一些；l所使用的运条速度应按平焊、横焊、立焊和仰焊的顺序递增，即平焊时运条速度最慢，仰焊时运条速度最快。缺陷在射线底片上的影象缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷（未焊满）的成因l（4）未焊满l 未焊满(亦称未填满)是指由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。l未焊满一般由于在施焊时焊接规范不正确，焊接操作不当引起的。选用的焊接电流过小，焊工运条不当等都可能产生未焊满。l坡口角度过大，施工组装间隙过大也可能产生未焊满。缺陷在射线底片上的影象焊接缺陷的危害性丶分类及辨认l(5)其它表面缺陷l除上述表面缺陷以外，还有几种较为常见的焊缝表面缺陷，例举如下：l 1)表面气孔：在焊缝表面裂开的小气孔。l 2)弧坑缩孔：在后续焊缝之前或在后续焊缝进行中没有消除的焊缝端面的凹陷，见图。l 3)成型不良：对接焊缝表面上焊缝金属过量，使母材金属表面与焊缝边界上焊缝表面的切面之间的角度。过小，造成焊缝表面成型不良，其在底片上的影像及角焊缝表面上焊缝金属过量。l 4)塌陷：单面熔化焊时，由于焊接工艺不当，造成焊缝金属过量，透过背面，而使焊 缝正面塌陷，背面凸起的现象称为塌陷。l 5)错边：由于两个被焊接的零件没有对正，虽然它们的表面平行，但不在要求的平面上称为错边。l 6)角变形：由于两个焊件没有对正而使它们的表面不平行称为角变形。