缺陷種類及產(chǎn)生原因

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2、此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),Company Logo,*,缺陷種類及產(chǎn)生原因,缺陷種類及產(chǎn)生原因,無(wú)損檢測(cè)最主要的用途是探測(cè)缺陷。了解材料和焊逢中的缺陷種類和產(chǎn)生原因，有助于正確的選擇無(wú)損檢測(cè)方法，正確判斷和分析檢測(cè)結(jié)果。,缺陷種類及產(chǎn)生原因,鋼焊縫中常見(jiàn)缺陷及產(chǎn)生原因,1,，外觀缺陷,外觀缺陷指肉眼可以發(fā)現(xiàn)的工件表面的缺陷,（,1,）咬邊：沿著焊趾，在母材部分形成的凹餡或溝槽。,產(chǎn)生原因是因?yàn)殡娀崃刻?，電流太大，運(yùn)條速度太小，焊條與工件角度不正確，產(chǎn)生的電弧將焊逢邊緣的母材熔化沒(méi)有得到熔轷金屬的充分補(bǔ)充所留下的缺口。,缺陷種類及產(chǎn)生原因,（,2,）焊瘤：焊逢中的

3、液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成未與母材熔合的金屬瘤。,產(chǎn)生原因是焊接規(guī)范過(guò)強(qiáng)，焊條熔化過(guò)快，焊接電源不穩(wěn)定以及操作姿態(tài)正確形成的，在橫，立，仰焊位置更容易形成焊瘤。,缺陷種類及產(chǎn)生原因,（,3,）凹坑：焊縫表面或背面局部的低于母材的部分。,產(chǎn)生原因是由于收弧時(shí)焊條未作短時(shí)間停留造成的。橫，立，仰焊位置常常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。,（,4,）未填瞞：焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的溝槽。,填充金屬不足是產(chǎn)生未填瞞的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過(guò)細(xì)，運(yùn)條不當(dāng)?shù)染鶗?huì)容易產(chǎn)生未填瞞。,缺陷種類及產(chǎn)生原因,（,5,）燒穿：焊接過(guò)程中，熔深超過(guò)工件厚度，熔化金屬?gòu)暮缚p背面流出，形成穿孔

4、性缺陷。,焊接電流過(guò)大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過(guò)久產(chǎn)生燒穿。另外工件間隙太大，鈍邊太小也容易產(chǎn)生燒穿。,（,6,）其他表面缺陷：成形不良，錯(cuò)邊，塌陷，表面氣孔及弧坑縮孔，各種焊接變形等等。,焊接缺陷及其特征,2,，,氣 孔,氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出，而殘留下來(lái)所形成的空穴。,氣孔分類：,可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔，按分布可分為密集氣孔，鏈孔等,。,產(chǎn)生原因：母材或填充金屬表面有銹，油污等，焊條及焊劑未烘干，焊接線能量過(guò)小，熔池冷卻速度大等,氣孔危害：減少截面積，降低強(qiáng)度、塑性、泄漏。,焊接缺陷及其特征,焊接缺陷及其特征,3,，夾渣：指焊后熔渣殘留于焊縫中的現(xiàn)象。,夾渣

5、又分金屬夾渣和非金屬夾渣兩種,。,焊接缺陷及其特征,產(chǎn)生原因：,（,1,）坡口尺寸不合理。,（,2,）坡口有污物。,（,3,）焊接線能量過(guò)小。,（,4,）多層焊時(shí)，層間清渣不徹底。,（,5,）焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過(guò)快。,（,6,）藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點(diǎn)過(guò)高，冶金反應(yīng)不完全，脫渣性不好等。,（,7,）鎢極焊時(shí)電流過(guò)大，鎢極融化脫落焊縫內(nèi)。,（,8,）手工焊時(shí)焊條擺動(dòng)不真確，熔渣不利于上浮。,夾渣危害,：點(diǎn)狀?yuàn)A渣與氣孔相同，帶有尖端夾渣易形成應(yīng)力集中，可能形成裂紋，危害比較大。,焊接缺陷及其特征,4.,裂紋（焊接裂紋）,：,在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬

6、原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面而產(chǎn)生縫隙，稱為焊接裂紋。,按其尺寸分為宏觀、微觀、超顯微裂紋,按其方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋，輻射狀（星狀）裂紋,按發(fā)生的部位可分為根部裂紋、弧坑裂紋，熔合區(qū)裂紋、焊趾裂紋及熱響裂紋。,按產(chǎn)生的條件和時(shí)機(jī)可分為熱裂紋（如結(jié)晶裂紋、液化裂紋等）、冷裂紋（如氫致裂紋、層狀撕裂等）以及再熱裂紋。,焊接缺陷及其特征,a,）,熱裂紋：一般是焊接完畢即出現(xiàn)，又稱結(jié)晶裂紋，及溫度在,A,C3,線附近，液態(tài)金屬一次結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生的裂紋。這種裂紋沿晶界開裂，裂紋面上有氧化色彩，失去金屬光澤，,b,）,冷裂紋：指在焊縫冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度,M,S,點(diǎn)（,200300,）以下產(chǎn)生的裂紋

7、，一般是指在焊后一段時(shí)間（幾小時(shí)，幾天甚至更長(zhǎng)）才出現(xiàn)，故又稱延遲裂紋。,c,）,再熱裂紋：接頭冷卻后在加熱至,550650,時(shí)產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生于沉淀強(qiáng)化材料（如含,Cr,、,Mo,、,V,、,Ti,、,Nb,元素的金屬材料）的焊接熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)發(fā)展，呈晶間開裂特征。,焊接缺陷及其特征,e,）,層狀撕裂：在具有丁字接頭或角接頭的厚大構(gòu)件中，沿鋼板的軋制方向分層出現(xiàn)的階梯狀裂紋。層狀撕裂實(shí)質(zhì)上也屬冷裂紋，主要是由于鋼材在軋制過(guò)程中，將硫化物（,MnS,）、硅酸鹽類、,A1,2,O,3,等雜質(zhì)夾在其中，形成各向異性。在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力的作用下，金屬沿軋制方向伸展的雜質(zhì)面開裂。,焊接

8、缺陷及其特征,裂紋的危害：裂紋是焊接缺陷中危害最大的一種，它是面積型缺陷，（具有三維尺寸的缺陷稱為體積型缺陷，如氣孔，夾渣等），具有二維尺寸的缺陷稱為面積型缺陷。如裂紋，未熔合等）它的出現(xiàn)將顯著減少承載面積，特別是在端部形成尖銳缺口，應(yīng)力高度集中很容易擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。,尤其是冷裂紋，由于其延遲性和快速脆斷性，帶來(lái)的危害是災(zāi)難性的。世界上的承壓類特種設(shè)備事故絕大部分是由于裂紋引起的脆性破壞。,焊接缺陷及其特征,熱裂紋（結(jié)晶裂紋）形成機(jī)理和防治措施,（,1,）結(jié)晶裂紋的形成機(jī)理,熱裂紋發(fā)生于焊縫金屬凝固末期，敏感溫度區(qū)大致在固相線附近的高溫區(qū)。最常見(jiàn)的熱裂紋是結(jié)晶裂紋，其生成原因是在焊縫金屬凝固過(guò)程

9、中，結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點(diǎn)共晶物富集于晶界，形成所謂,“,液態(tài)薄膜,”,，在特定的敏感溫度區(qū)（又稱脆性溫度區(qū)）間，其強(qiáng)度極小，由于焊縫凝固收縮而受到拉應(yīng)力，最終開裂形成裂紋。結(jié)晶裂紋最常見(jiàn)的情況是沿焊縫中心長(zhǎng)度方向開裂，為縱向裂紋，有時(shí)也發(fā)生在焊縫內(nèi)部?jī)蓚€(gè)柱狀晶之間，為橫向裂紋。弧坑裂紋是另一種形態(tài)的常見(jiàn)熱裂紋。,熱裂紋都是沿晶界開裂，通常發(fā)生在雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等材料焊縫中。,焊接缺陷及其特征,（,2,）影響,熱裂紋（,結(jié)晶裂紋,）,的因素,a,合金元素和雜質(zhì)的影響。碳元素以及硫、磷等雜質(zhì)元素的增加，會(huì)擴(kuò)大敏感溫度區(qū)，使結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生機(jī)會(huì)增多。,b,冷卻速度的影響。冷

10、卻速度增大，一是使結(jié)晶偏析加重，二是使結(jié)晶溫度區(qū)間增大，兩者都會(huì)增大結(jié)晶裂紋的出線機(jī)會(huì)。,c,結(jié)晶應(yīng)力與拘束應(yīng)力的影響。在脆性溫度區(qū)內(nèi)，金屬的強(qiáng)度極低，焊接應(yīng)力又使這部分金屬受拉，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶裂紋,。,焊接缺陷及其特征,3,）防止結(jié)晶裂紋的措施,a,降低鋼材和焊材的,碳,含量，減少硫、磷等有害元素的含量。,b,加入一定的合金元素，減少柱狀晶和偏析。如加入鉬、釩、鈦、鈮等細(xì)化晶粒。,c,采用熔深較淺的焊縫，改善散熱條件使低熔點(diǎn)物質(zhì)上浮在焊縫表面二不存在于焊縫中。,d,合理選用焊接規(guī)范，采用預(yù)熱和后熱，減小冷卻速度。,e,采用合理的裝配次序，減小焊接應(yīng)力,。,焊接缺陷及其特

11、征,4,）在熱裂紋形成機(jī)理和防止措施,（,1,）再熱裂紋的特征,a,再熱裂紋產(chǎn)生于焊接熱影響區(qū)的過(guò)熱粗晶區(qū)，產(chǎn)生于焊后熱處理等再次加熱的過(guò)程中。,b,再熱裂紋的產(chǎn)生溫度：,550650,。,c,再熱裂紋為晶界開裂（沿晶開裂）。,d,最易產(chǎn)生于沉淀強(qiáng)化的鋼種中。,e,與焊接殘余應(yīng)力有關(guān)。,焊接缺陷及其特征,（,2,）再熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理,再熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理有多種解釋，其中楔形開裂理論的解釋如下：近縫區(qū)金屬在高溫?zé)嵫h(huán)作用下，強(qiáng)化相碳化物（如碳化鈦、炭化釩、碳化鈮、碳化鉻等）沉積在晶內(nèi)的位錯(cuò)區(qū)上，使晶內(nèi)強(qiáng)化程度大大高于境界強(qiáng)化，尤其是當(dāng)強(qiáng)化相彌散分布在晶粒內(nèi)時(shí)，會(huì)阻礙晶粒內(nèi)部的局部調(diào)整，又會(huì)阻礙晶粒

12、的整體變形。這樣，由于應(yīng)力松弛帶來(lái)的塑性變形就主要由晶界金屬來(lái)承擔(dān)，于是，晶界區(qū)金屬會(huì)產(chǎn)生滑移，且在三晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中，就會(huì)產(chǎn)生裂紋。,焊接缺陷及其特征,（,3,）再熱裂紋的防止,a,注意冶金元素的強(qiáng)化作用及其對(duì)再熱裂紋的影響。,b.,合理預(yù)熱或采用后熱，控制冷卻速度。,C,降低殘余應(yīng)力避免應(yīng)力集中。,d,回火處理時(shí)盡量避開再熱裂紋的敏感溫度區(qū)，或縮短在此溫度區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間。,焊接缺陷及其特征,（,5,）冷裂紋形成機(jī)理和防止措施,1,）冷裂紋的特征,a,產(chǎn)生于較低溫度，且產(chǎn)生與焊后一段時(shí)間以后，故又稱延遲裂紋。,b,主要產(chǎn)生于熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。,c,冷裂紋可能是沿晶開裂、穿晶

13、開裂或兩個(gè)混合出現(xiàn)。,d.,冷裂紋引起的構(gòu)件破壞是典型的脆斷。,焊接缺陷及其特征,2,）冷裂紋產(chǎn)生機(jī)理,a,淬硬組織（馬氏體）減小了金屬的塑性儲(chǔ)備。,b,焊接殘余應(yīng)力使焊縫受拉。,c,接頭金屬內(nèi)含有較多的原子太的氫。,含氫量和拉應(yīng)力是冷裂紋產(chǎn)生的兩個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō)，金屬內(nèi)部原子的排列并非完全有序的，而是有許多微觀缺陷。在拉應(yīng)力的作用下，原子氫向高應(yīng)力區(qū)（缺陷部位）擴(kuò)散聚集。當(dāng)氫聚集到一定濃度時(shí)，就會(huì)破壞金屬中原子的結(jié)合鍵。金屬內(nèi)就出現(xiàn)一些微觀裂紋。應(yīng)力不斷作用，氫不斷聚集，微觀裂紋不斷地?cái)U(kuò)展，直至發(fā)展為宏觀裂紋，最后斷裂。,焊接缺陷及其特征,防止冷裂紋的措施,a.,采用低氫型堿性焊條，嚴(yán)格

14、烘干，在,100150,下保存，隨取隨用。,b.,提高預(yù)熱溫度，采用后熱措施，并保證層間溫度不小于預(yù)熱溫度，選擇合理的焊接規(guī)范，避免焊縫中出現(xiàn)淬硬組織。,c.,選用合理的焊接順序，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。,d.,焊后及時(shí)進(jìn)行消氫熱處理。,焊接缺陷及其特征,焊接缺陷及其特征,2.,未 熔 合,是指熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未完全熔化結(jié)合的部分。,未熔合可分為坡口未熔合、焊道之間未熔合（包括層間未熔合）、焊縫根部未熔合。,1.,側(cè)面未熔合,2,層間未融合,3,單,V,坡口根部未融合,4 X,坡口根部未融合,焊接缺陷及其特征,產(chǎn)生未熔合缺陷的原因：,a.,焊接電流過(guò)??；,b.,焊接速度

15、過(guò)快；,c.,焊條角度不對(duì)；,d.,產(chǎn)生了弧偏吹顯像；,e.,焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時(shí)已被鐵水復(fù)蓋；,f.,母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。,未熔合的危害,未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對(duì)承載面積的減小都非常明顯，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害性僅次于裂紋。,焊接缺陷及其特征,焊接缺陷及其特征,未 焊 透,焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象，也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙，或是母材金屬之間沒(méi)有熔化，焊縫熔敷金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭的根部造成的缺陷。,未焊透可分為雙面焊未焊透和單面焊未焊透兩種,1.,單,V,坡口未焊透,2,X,坡口未焊透,3,無(wú)坡口未

16、焊透,焊接缺陷及其特征,(4),未焊透,未焊透指母材金屬未融化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象。,產(chǎn)生未焊透的原因,a.,焊接電流小，熔深淺。,b.,坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊太大。,c.,磁偏吹影響。,d.,焊條偏芯度太大。,e.,層間及焊根清理不良。,未焊透的危害,未焊透的危害之一是減少了焊縫的有效截面積，使接頭強(qiáng)度下降。其次，未焊透引起的應(yīng)力集中嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強(qiáng)度，所造成的危害比強(qiáng)度下降的危害大得多。未焊透可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。,未焊透的防止,使用較大電流來(lái)焊接是防止未焊透的基本方法。另外，焊角焊縫時(shí)，用交流代替直流以防止磁偏吹，合理設(shè)計(jì)坡口并加強(qiáng)清理，用短弧等措施也可有效防止未焊透的產(chǎn)生。,焊接缺陷及其特征,焊接缺陷及其特征,3,其它焊接缺陷,a.,焊縫化學(xué)成分或組織成分不符合要求：焊材與母材匹配不當(dāng)，或焊接過(guò)程中元素?zé)龘p等原因，容易使焊縫金屬的化學(xué)成份發(fā)生變化，或造成焊縫組織不符合要求。這可能帶來(lái)焊縫的力學(xué)性能的下降，還會(huì)影響接頭的耐蝕性能。焊縫化學(xué)成分或組織成分可以采用元素分析、金相等方法進(jìn)行檢測(cè)，常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法不能檢出焊縫化學(xué)成分或組