焊工工藝學 第十三章焊接缺欠及檢驗

1、 13-1焊接缺欠分析焊接缺欠分析 13-2焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗 13-3焊接缺欠返修焊接缺欠返修 13-1焊接缺欠分析焊接缺欠分析一、焊接缺欠的分類一、焊接缺欠的分類1. 外部缺欠外部缺欠外部缺欠位于焊縫外表面，用肉眼或低倍放大鏡就可以看到。2. 內(nèi)部缺欠內(nèi)部缺欠內(nèi)部缺欠位于焊縫內(nèi)部，這類缺欠可用無損探傷檢驗或破壞性檢驗方法來發(fā)現(xiàn)。二、焊接缺欠的危害二、焊接缺欠的危害1. 引起應力集中引起應力集中在焊接接頭中，凡是結(jié)構(gòu)截面有突然變化的部位，其應力的分布就特別不均勻，在某點的應力值可能比平均應力值大許多倍，這種現(xiàn)象稱為應力集中。2. 造成脆斷造成脆斷三、焊接缺欠產(chǎn)生的原因及防止措施三、焊接

2、缺欠產(chǎn)生的原因及防止措施1. 焊縫形狀及尺寸不符合要求焊縫形狀及尺寸不符合要求焊縫形狀及尺寸不符合要求) 焊縫高低不平，寬窄不均，波形粗劣) 焊縫低于母材) 余高過高焊接缺欠及其防止措施焊接缺欠及其防止措施（1）產(chǎn)生焊縫形狀及尺寸不符合要求的原因主要是由于焊接坡口角度不當或裝配間隙不均勻；焊接電流過大或過??；運條速度或手法不當以及焊條角度選擇不合適。埋弧焊時主要是由于焊接參數(shù)選擇不當。（2）防止措施選擇正確的坡口角度及裝配間隙；正確選擇焊接參數(shù)；提高焊工操作技術水平，正確地掌握運條手法和速度，隨時適應焊件裝配間隙的變化，以保持焊縫的均勻。2. 咬邊咬邊咬邊（1）產(chǎn)生咬邊的原因主要是由于焊接電流

3、過大以及運條速度不合適； 角焊時焊條角度或電弧長度不適當；埋弧焊時焊接速度過快等。（2）防止措施選擇適當?shù)暮附与娏鳌⒈３诌\條速度均勻；角焊時焊條要采用合適的角度和保持一定的電弧長度；埋弧焊時要正確選擇焊接參數(shù)。3. 焊瘤焊瘤焊瘤（1）產(chǎn)生焊瘤的原因主要是由于焊接電流過大，焊接速度過慢，引起熔池溫度過高，液態(tài)金屬凝固較慢，在自重作用下形成焊瘤。操作不熟練和運條不當，也易產(chǎn)生焊瘤。（2）防止措施提高操作技術水平， 選用正確的焊接電流，控制熔池的溫度。使用堿性焊條時宜采用短弧焊接，運條方法要正確。4. 凹坑與弧坑凹坑與弧坑凹坑與弧坑) 凹坑) 弧坑（1）產(chǎn)生凹坑與弧坑的原因主要是由于操作技能不熟練，

4、電弧拉得過長；焊接表面焊縫時， 焊接電流過大， 焊條又未適當擺動，熄弧過快；過早進行表面焊縫焊接或中心偏移等會導致凹坑；埋弧焊時，導電嘴壓得過低，造成導電嘴黏渣，也會使表面焊縫兩側(cè)凹陷等。（2）防止措施提高焊工操作技能；采用短弧焊接；填滿弧坑， 如焊條電弧焊時，焊條在收尾處作短時間的停留或作幾次環(huán)形運條；使用收弧板； CO2氣體保護焊時，選用有“火口處理（弧坑處理）”裝置的焊機。5. 下塌與燒穿下塌與燒穿下塌與燒穿) 下塌) 燒穿（1）產(chǎn)生下塌與燒穿的原因主要是由于焊接電流過大，焊接速度過慢，使電弧在焊縫處停留時間過長；裝配間隙太大，也會產(chǎn)生上述缺欠。（2）防止措施正確選擇焊接電流和焊接速度；

5、 減少熔池高溫停留時間；嚴格控制焊件的裝配間隙。6. 裂紋裂紋各種部位的焊接裂紋弧坑裂紋橫裂紋熱影響區(qū)裂紋縱裂紋熔合線裂紋焊根裂紋（1）熱裂紋1）熱裂紋產(chǎn)生的原因熱裂紋的形成示意圖) 結(jié)晶初期) 結(jié)晶后期2）熱裂紋的特征熱裂紋多貫穿在焊縫表面，并且斷口被氧化，呈氧化色。熱裂紋大多產(chǎn)生在焊縫中，有時也出現(xiàn)在熱影響區(qū)。熱裂紋的微觀特征一般是沿晶界開裂，故又稱為晶間裂紋。3）熱裂紋的防止措施限制鋼材和焊材中的硫、磷等元素含量降低含碳量改善熔池金屬的一次結(jié)晶控制焊接參數(shù)采用堿性焊條和焊劑采用適當?shù)臄嗷》绞浇档秃附討Γ?）冷裂紋冷裂紋) 焊道下冷裂紋) 焊趾冷裂紋) 焊根冷裂紋1）冷裂紋產(chǎn)生的原因氫引

6、起冷裂紋的機理2）冷裂紋的特征冷裂紋的斷裂表面沒有氧化色彩。冷裂紋多產(chǎn)生在熱影響區(qū)或熱影響區(qū)與焊縫交界的熔合線上，但也有可能產(chǎn)生在焊縫上。冷裂紋一般為穿晶裂紋，少數(shù)情況下也可能沿晶界發(fā)生。3）冷裂紋的防止措施選用堿性低氫型焊條，可減少焊縫中的氫。焊條和焊劑應嚴格按規(guī)定進行烘干，隨用隨取。改善焊縫金屬的性能，加入某些合金元素以提高焊縫金屬的塑性。正確選擇焊接參數(shù)，采取預熱、緩冷、后熱以及焊后熱處理等工藝措施。改善結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)，降低焊接應力等。7. 氣孔氣孔焊縫中的氣孔) 連續(xù)氣孔) 密集氣孔) 外部氣孔) 內(nèi)部氣孔（1）氣孔產(chǎn)生的原因焊接時，高溫熔池內(nèi)存在著各種氣體，一部分是能溶解于液態(tài)金屬中

7、的氫氣和氮氣；另一部分是冶金反應產(chǎn)生的不溶于液態(tài)金屬的一氧化碳等。焊縫結(jié)晶時，由于焊接熔池結(jié)晶速度快，氣泡來不及逸出而殘留在焊縫中形成了氣孔。（2）防止氣孔的措施1）焊前將焊絲和焊接坡口及其兩側(cè)20 30mm范圍內(nèi)的焊件表面清理干凈。2）焊條和焊劑按規(guī)定進行烘干， 不得使用藥皮開裂、剝落、變質(zhì)、偏心或焊芯銹蝕的焊條。3）選擇合適的焊接參數(shù)。4）堿性焊條施焊時應采用短弧焊，并采用直流反接。5）若發(fā)現(xiàn)焊條偏心，要及時調(diào)整焊條角度或更換焊條。8. 夾渣夾渣夾渣) 單面焊縫) 雙面焊縫（1）產(chǎn)生夾渣的原因主要是由于焊件邊緣及焊道、焊層之間清理不干凈； 焊接電流太小， 焊接速度過大，使熔渣殘留下來而來不

8、及浮出； 運條角度和運條方法不當，使熔渣和鐵液分離不清，以致阻礙了熔渣上浮等。（2）防止措施采用具有良好工藝性能的焊條；選擇適當?shù)暮附訁?shù)；焊前、焊間要做好清理工作，清除殘留的銹皮和熔渣； 操作過程中注意熔渣的流動方向，調(diào)整焊條角度和運條方法，特別是在采用酸性焊條時， 必須使熔渣在熔池的后面，若熔渣流到熔池的前面，就很容易產(chǎn)生夾渣。9. 未焊透未焊透（1）產(chǎn)生未焊透的原因主要是由于焊接坡口鈍邊過大， 坡口角度太小，裝配間隙太??；焊接電流過小，焊接速度過快， 使熔深淺，邊緣未充分熔化；焊條角度不正確，電弧偏吹，使電弧熱量偏于焊件一側(cè)；層間或母材邊緣的鐵銹或氧化皮及油污等未清理干凈。（2）防止措施

9、正確選用坡口形式及尺寸，保證裝配間隙；正確選用焊接電流和焊接速度；認真操作，防止焊偏， 注意調(diào)整焊條角度，使熔化金屬與母材金屬充分熔合。10. 未熔合未熔合（1）產(chǎn)生未熔合的原因主要是由于焊接熱輸入太低； 焊條、焊絲或焊炬火焰偏于坡口一側(cè)，使母材或前一層焊縫金屬未得到充分熔化就被填充金屬覆蓋；坡口及層間清理不干凈；單面焊雙面成形焊接時，第一層的電弧燃燒時間短等。（2）防止措施焊條、焊絲和焊炬的角度要合適， 運條擺動應適當，要注意觀察坡口兩側(cè)的熔化情況；選用稍大的焊接電流和火焰能率，焊速不宜過快，使熱量增加足以熔化母材或前一層焊縫金屬；發(fā)生電弧偏吹時應及時調(diào)整角度，使電弧對準熔池；加強坡口及層間

10、清理。11. 夾鎢夾鎢（1）產(chǎn)生夾鎢的原因主要是由于當焊接電流過大或鎢極直徑太小時，使鎢極端部強烈地熔化燒損；氬氣保護不良引起鎢極燒損；熾熱的鎢極觸及熔池或焊絲而產(chǎn)生飛濺等。（2）防止措施根據(jù)工件的厚度選擇相應的焊接電流和鎢極直徑；使用符合標準要求純度的氬氣；施焊時，采用高頻振蕩器引弧，在不妨礙操作的情況下，盡量采用短弧，以增強保護效果； 操作要仔細，不使鎢極觸及熔池或焊絲產(chǎn)生飛濺，經(jīng)常修磨鎢極端部。 13-2焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗一、焊接質(zhì)量檢驗的過程和分類一、焊接質(zhì)量檢驗的過程和分類1. 焊前檢驗2. 焊接過程中的檢驗3. 焊后成品檢驗焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗二、無損檢驗二、無損檢驗1.

11、 外觀檢驗外觀檢驗焊縫檢驗尺用法舉例) 測量錯邊) 測量焊縫寬度) 測量角焊縫厚度焊縫檢驗尺用法舉例) 測量雙 形坡口角度 ) 測量焊縫余高) 測量角焊縫焊腳) 測量焊縫間隙) 測量坡口角度) 測量管道坡口角度2. 密封性檢驗密封性檢驗（1）氣密性檢驗常用的氣密性檢驗是將遠低于容器工作壓力的壓縮空氣壓入容器，利用容器內(nèi)外氣體的壓力差來檢查有無泄漏。（2）煤油試驗在焊縫表面（包括熱影響區(qū)部分）涂上石灰水溶液，干燥后便呈白色，再在焊縫的另一面涂上煤油。3. 耐壓檢驗耐壓檢驗（1）水壓試驗鍋爐汽包的水壓試驗水壓機壓力計鍋爐汽包（2）氣壓試驗氣壓試驗和水壓試驗一樣，用于檢驗在壓力下工作的焊接容器和管道

12、的焊縫致密性和強度，氣壓試驗比水壓試驗更為靈敏和迅速，但氣壓試驗的危險性比水壓試驗大。氣壓試驗時必須嚴格遵守安全技術操作規(guī)程。4. 無損探傷無損探傷（1）滲透探傷1）熒光探傷熒光探傷紫外線光源濾光板紫外線被檢驗焊件充滿熒光物質(zhì)的缺欠2）著色探傷著色探傷的原理與熒光探傷相似，不同之處只是著色探傷是用著色劑來取代熒光液而顯現(xiàn)缺欠。著色探傷的靈敏度較熒光探傷高，操作也較方便。（2）磁粉探傷焊縫中有缺欠時產(chǎn)生漏磁的情況) 內(nèi)部裂紋) 近表面裂紋) 表面裂紋（3）超聲波探傷超聲波探傷原理示意圖) 直探頭探傷原理) 斜探頭探傷原理（4）射線探傷1）射線探傷的原理X 射線探傷示意圖2）射線探傷時缺欠的識別與

13、評定底片中焊接缺欠的影像三、破壞性檢驗三、破壞性檢驗1. 力學性能試驗力學性能試驗焊接試樣的截取位置拉伸彎曲沖擊 硬度焊縫拉伸舍棄（1）拉伸試驗典型的三種焊接拉伸試樣焊縫金屬拉伸試樣接頭橫向拉伸試樣接頭縱向拉伸試樣（2）彎曲與壓扁試驗1）彎曲試驗彎曲試驗) 彎曲角度) 橫彎) 側(cè)彎) 縱彎2）壓扁試驗管接頭縱縫壓扁試驗（3）硬度試驗硬度試驗是用來測定焊接接頭各部位硬度的試驗。 根據(jù)硬度結(jié)果可以了解區(qū)域偏析和近縫區(qū)的淬硬傾向， 可作為選用焊接工藝時的參考，常見的測定硬度方法有布氏硬度法（HBW）、洛氏硬度法（HR） 和維氏硬度法（HV）。（4）沖擊試驗焊接接頭的沖擊試樣2. 化學分析及腐蝕試驗化

14、學分析及腐蝕試驗（1）化學分析焊縫的化學分析是指檢查焊縫金屬的化學成分，通常用直徑為6mm的鉆頭在焊縫中鉆取試樣， 一般常規(guī)分析需試樣50 60 g。（2）腐蝕試驗腐蝕試驗的目的在于確定在給定的條件下金屬抗腐蝕的能力，估計產(chǎn)品的使用壽命，分析腐蝕的原因，找出防止或延緩腐蝕的方法。3. 金相檢驗金相檢驗（1）宏觀金相檢驗宏觀金相檢驗是用肉眼或借助低倍放大鏡直接進行檢查。（2）微觀金相檢驗微觀金相檢驗是用1000 1500倍的顯微鏡來觀察焊接接頭各區(qū)域的顯微組織、偏析、缺欠及析出相的狀況等的一種金相檢驗方法。根據(jù)分析檢驗結(jié)果， 可確定焊接材料、焊接方法和焊接參數(shù)等是否合理。 13-3焊接缺欠返修焊

15、接缺欠返修一、返修前的準備一、返修前的準備1. 根據(jù)無損探傷（主要是 射線探傷）的結(jié)果， 正確確定焊接缺欠的種類、位置、數(shù)量等，并分析其產(chǎn)生原因。2. 根據(jù)缺欠的性質(zhì)及產(chǎn)生原因，制定有效的返修工藝。二、返修工藝二、返修工藝1. 清除缺欠、制備坡口清除缺欠、制備坡口裂紋兩端鉆止裂孔2. 焊接方法與焊接材料的選擇焊接方法與焊接材料的選擇焊縫返修一般采用焊條電弧焊進行， 這是由焊條電弧焊操作方便、位置適應性強等特點所決定的。 但若坡口寬窄深淺基本一致，尺寸較長， 并可處于平焊或環(huán)焊位置時，也可采用埋弧焊來返修。3. 返修工藝措施返修工藝措施（1）采用小規(guī)格直徑、小電流等小焊接參數(shù)焊接，降低返修部位塑性儲備的消耗。（2）采用窄焊道、短段，多層多道，分段跳焊等焊接方法，減小焊接應力與變形，但每層接頭要盡量錯開。（3）每焊完一道后，須清除盡熔渣，填滿弧坑，并把電弧后引再熄滅，起附加熱處理作用，并立即用帶圓角的尖頭小錘錘擊焊縫，以松弛應力。（4）加焊回火焊道，但焊后需磨去多余金屬，使之與母材圓滑過渡或采用TIG