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焊接气孔和缩孔有什么危害

发布时间:2023-02-14 06:17:49

① 焊接过程中形成的气孔会有哪些危害

焊缝中存在气孔,会削弱焊缝的有效工作截面,因此降低了焊缝的机械性能,使焊缝金属的塑性、特别是弯曲和冲击韧性降低得更多。气孔严重时,会使金属结构在工作时遭到破坏,特别是在交变应力存在的环境中(水锤或机械振动、温度变化等)。

② 焊接缺陷的缺陷分类

1、外观缺陷:外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。
矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。
防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
C、凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。
D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。
未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。
焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。
烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。
选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
F、其他表面缺陷:
(1)成形不良 指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。
(2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
(3)塌陷 单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。
(4)表面气孔及弧坑缩孔。
(5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。
2、气孔和夹渣
A、气孔 气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
(4)气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施a.清除焊丝,工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。b.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。c.采用直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热,减缓冷却速度。e.用偏强的规范施焊。
B、夹渣 夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。
(1)夹渣的分类a.金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、夹铜。b.非金属夹渣:指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全,脱渣性不好。
(2)夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣
(3)夹渣产生的原因a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.多层焊时,层间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快,液态金属凝固过快;f.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高;g. 钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电、流密度大, 钨极熔化脱落于熔池中。h.手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
(4)夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端还会发展为裂纹源,危害较大。
3、裂纹 焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
A、.裂纹的分类
根据裂纹尺寸大小,分为三类1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
从产生温度上看,裂纹分为两类:
(1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。
(2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。
(3)层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。
(4)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。
B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。
C、.热裂纹(结晶裂纹)
(1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓液态薄膜,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。
热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
(2)影响结晶裂纹的因素
a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。
b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会;
c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
(3)防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。b.加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。e.采用合理的装配次序,减小焊接应力。
D、.再热裂纹
(1)再热裂纹的特征
a.再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。
b.再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃
c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。
d.最易产生于沉淀强化的钢种中。
e.与焊接残余应力有关。
(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。
E、.冷裂纹.
(1)冷裂纹的特征a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.淬硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。
含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。
(3)防止冷裂纹的措施a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。
4、未焊透 未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象。
A、产生未焊透的原因(1)焊接电流小,熔深浅。(2)坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。(3)磁偏吹影响。(4)焊条偏芯度太大(5)层间及焊根清理不良。
B、.未焊透的危害 未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。其次,未焊透焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。
C、未焊透的防止 使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,1用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
5、未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种。
A、.产生未熔合缺陷的原因(1)焊接电流过小;(2)焊接速度过快;(3)焊条角度不对;(4)产生了弧偏吹现象;旺,(5)焊接处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水覆盖;(6)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。
B、未熔合的危害 未熔合是一种面积型缺陷,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。
C、.未熔合的防止 采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。
6、其他缺陷
(1)焊缝化学成分或组织成分不符合要求: 焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能。
(2)过热和过烧: 若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。
(3)白点:在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑,即为自点F白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。

③ 焊接时常见的焊缝内部缺陷有哪些

根据 GB 6417-1986《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》国标,
熔化焊焊接缺陷分为六类:
1,裂内纹。
2,孔穴(气孔)容。
3,固体夹杂(夹渣、夹钨、夹焊条药皮等)。
4,未熔合 和 未焊透。
5,形状缺陷(焊缝宽窄不一、角焊缝变化太大、焊缝高低变化太大)。
6,其他缺陷(电弧擦伤 焊接飞溅)。

④ 氩弧焊的缩孔影响探伤吗

氩弧焊的缩孔如果是表面不影响探伤,如果是缩孔产生气孔了会影响探伤。
如果是表面探伤缩孔可以再起弧点填充弧坑,让弧饱满。
如果是缩孔产生气孔可以扩一下气孔,然后正常电流堆焊,并且如果可以调节电流缓降的话,可以调节一下,让收弧电流不要突然降零,或者是在收弧的部位多添加一下焊料,并且往回拉一下焊枪。

⑤ 请问焊接都有什么危害

焊接有害因素分化学有害因素和物理有害因素两大类。化学有害因素主要是焊接烟尘和有害气体,物理有害因素主要是电弧辐射,高频电磁场,放射线和噪声等。

焊接主要危害如下:

1、钢材的焊条电弧焊,二氧化碳气体保护焊以及自保护焊丝电弧焊产生教大的烟尘和有害气体,烟尘的主要成分是:铁,硅,其中主要毒物是猛,采用镀铜焊丝的气体保护焊的烟尘中还存在毒物铜,采用底氢型焊条,烟尘中的主要毒物是氟;

2、焊条电弧的烟尘中含有较多量的三氧化二铁,毒性不大,颗粒教细,约小于5微米,但长时间接触可能形成电焊尘肺;

3、毒性气体主要是臭氧和氮氧化物,它们是由电弧的紫外线辐射作用于环境空气中的氧和氮而产生,臭氧的浓度与焊接材料,保护气体和焊接工艺参数有关;

4、铝和铝合金氩弧焊的有毒气体主要是臭氧和氮氧化物,其他非铁金属(如铜,镍,镁及其合金等)的氩弧焊,尚存在有相应金属烟尘;

5、CO2气体保护焊起弧时CO含量较高,在封闭空间内焊接时应引起注意,一般需要采取通风措施。一般而言,烟尘越多,电弧辐射越弱,有毒气体含量越低,反之,电弧辐射越高,有毒气体含量越高;

6、噪声:对人体主要危害是听力下降,严重的可致耳聋。

(5)焊接气孔和缩孔有什么危害扩展阅读

在熔焊的过程中,如果大气与高温的熔池直接接触的话,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。

为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。

⑥ 焊接工艺对氩弧焊产生气孔有着哪些影响

焊接工艺主要在这些方面对氩弧焊产生影响:
1.坡口清理
坡口面以及坡口两侧各10mm范围都要打版磨干净,避权免焊接时电弧产生的磁性把熔池附近的铁锈吸入熔
2.焊接速度的影响
焊接速度过快,由于空气阻力对保护气流的影响,氩气气流会弯曲,偏离电极中心和熔池,对熔池和电弧保护不好
3.焊接电流的影响
焊接电流太小,电弧不稳定,电弧在钨极的端部不规则地漂移,破坏保护区。焊接电流太大,电弧对气流产生扰乱作用,保护效果变差。
4.熄弧方法的影响
熄弧时采用衰减电流或加焊丝、把电弧带到坡口侧并压低电弧的熄弧方法,不要突然停弧造成高温的熔池脱离氩气流的有效保护,避免弧坑出现气孔或缩孔。
5.钨极伸出长的影响
钨极伸出长太长,氩气对电弧和熔池的保护效果变差。引起手工钨极氩弧焊焊接时产生气孔的因素固然较多,但时,只要了解了氩弧焊的特点,并根据实际情况逐一排查影响因素,排除所有引起氩弧焊时焊缝产生气孔的因素,就能够在实际秤中提高焊接质量。

⑦ 焊接冷缩孔的危害

焊接过程中,由于高温使焊接部位的金属、焊条药皮、污垢、油漆等、蒸发或燃烧,形成烟雾状的蒸汽,粉尘,会引起中毒。有色金属的烟雾,一般都有不同程度的危害,如人体吸入这些烟雾后会引起锰中毒。
因此在焊接时必须采用有效措施,如戴口罩、装通风或吸尘设备等

⑧ 焊接技术存在的缺陷

焊缝缺陷分为六大类:裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合和未焊透、形状缺陷、其它缺陷。
一、 外观缺欠

1、咬边 因焊接造成沿焊趾(或焊根)处出现的低于母材表面的凹陷或沟槽称为咬边。它是由于焊接过程中,焊件边缘的母材金属被熔化后,未及时得到熔化金属的填充所致。咬边可出现于焊缝一侧或两侧,可以是连续的或间断的。
(1)危害:咬边将削弱焊接接头的强度,产生应力集中。在疲劳载荷作用下,使焊接接头的承载能力大大下降。它往往还是引起裂纹的发源地和断裂失效的原因。焊接技术条件中一般规定了咬边的容限尺寸。
(2)形成原因:焊接工艺参数不当,操作技术不正确造成。如焊接电流大,电弧电压高(电弧过长),焊接速度太快。
(3)防止措施:选择适当的焊接电流和焊接速度,采用短弧操作,掌握正确的运条手法和焊条角度,坡口焊缝焊接时,保持合适的焊条离侧壁距离。
2、焊瘤 焊接过程中,在焊缝根部背面或焊缝表面,出现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称为焊瘤。焊瘤一般是单个的,有时也能形成长条状,在立焊、横焊、仰焊时多出现。
(1)危害:影响焊缝外观,使焊缝几何尺寸不连续,形成应力集中的缺口。管道内部的焊瘤将影响管内介质的有效流通。
(2)形成原因:操作不当或焊接规范选择不当。如焊接电流过小,而立焊、横焊、仰焊时电流过大,焊接速度太慢,电弧过长,运条摆动不正确。
(3)防止措施:调整合适的焊接电流和焊接速度,采用短弧操作,掌握正确的运条手法。
3、凹坑 焊后在焊缝表面或背面形成低于母材表面的局部低洼缺陷。
未焊满 由于填充金属不足,在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。
(1)危害:将会减小焊缝的有效工作截面,降低焊缝的承载能力。
(2)形成原因:焊接电流过大,焊缝间隙太大,填充金属量不足。
(3)防止措施:正确选择焊接电流和焊接速度,控制焊缝装配间隙均匀,适当加快填充金属的添加量。
4、烧穿 焊接过程中熔化金属自坡口背面而流出,形成穿孔的缺陷。常发生于底层焊缝或薄板焊接中。
(1)形成原因:焊接过热,如坡口形状不良,装配间隙太大,焊接电流过大,焊接速度过慢,操作不当,电弧过长且在焊缝处停留时间太长等。
(2)防止措施:减小根部间隙,适当加大钝边,严格控制装配质量,正确选择焊接电流,适当提高焊接速度,采用短弧操作,避免过热。
5、焊缝表面形状及尺寸偏差 焊缝表面形状及尺寸偏差属于形状缺陷,其经常出现的有:对接焊缝超高、角焊缝凸度过大、焊缝宽度不齐、焊缝表面不规则等。
(1)危害:影响焊缝外观质量,易造成应力集中。
(2)形成原因:坡口角度不当,装配间隙不均匀,焊接规范选择不当,焊接电流过大或过小,焊接速度不均匀,运条手法不正确,焊条或焊丝过热等。
(3)防止措施:选择正确焊接规范,适当的焊条及其直径,调整装配间隙,均匀运条,避免焊条和焊丝过热。

二、内部缺欠

1、气孔 焊接过程中熔池金属高温时吸收和产生的气泡,在冷却凝固时未能逸出而残留在焊缝金属内所形成的孔穴,称为气孔。气孔是一种常见的缺陷,不仅出现在焊缝内部与根部,也出现在焊缝表面。焊缝中的气孔可分为球形气孔、条形气孔、虫形气孔以及缩孔等.气孔可以是单个或链状成串沿焊缝长度分布,也可以是密集或弥散状分布。
焊接区中的气体来源:大气的侵入,溶解于母材、焊丝和焊芯中的气体,受潮药皮或焊剂熔化时产生的气体,焊丝或母材上的油污和铁锈等脏物在受热后分解所释放出的气体,焊接过程中冶金化学反应产生的气体。熔焊过程中形成气孔的气体主要有:氢气、一氧化碳和氮气。
氢气孔:多数情况下出现在焊缝表面上,断面形状多呈螺钉状,从焊缝表面上看呈圆喇叭口形,气孔四周内壁光滑。个别情况下也以小圆球形状存在于焊缝内部。
氮气孔:多数以成堆的蜂窝状出现在焊缝表面上。
一氧化碳气孔:多数情况下产生在焊缝内部,沿结晶方向分布,有些象条虫状,表面光滑。
(1)危害:影响焊缝外观质量,削弱焊缝的有效工作截面,降低焊缝的强度和塑性,贯穿性气孔则使焊缝的致密性破坏而造成渗漏。
(2)产生原因:焊接区保护受到破坏;焊丝和母材表面有油污、铁锈和水分;焊接材料受潮,烘焙不充分;焊接电流过大或过小,焊接速度过快;采用低氢型焊条时,电源极性错误,电弧过长,电弧电压偏高;引弧方法或接头不良等。
(3)防止措施:提高操作技能,防止保护气体(焊剂)给送中断;焊前仔细清理母材和焊丝表面油污、铁锈等,适当预热除去水分;焊前严格烘干焊接材料,低氢型焊条必须存放在焊条保温筒中;采用合适的焊接电流、焊接速度,并适当摆动;使用低氢型焊条时应仔细校核电源极性,并短弧操作;采用引弧板或回弧法的操作技术。
2、夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣,称为夹渣。夹渣不同于夹杂,夹杂是指在焊缝金属凝固过程中残留的金属氧化物或来自外部的金属颗粒,如氧化物夹杂、硫化物夹杂、氮化物夹杂和金属夹杂等。夹渣是一种宏观缺陷。夹渣的形状有圆形、椭圆形或三角形,存在于焊缝与母材坡口侧壁交接处,或存在于焊道与焊道之间。夹渣可以是单个颗粒状分布,也可以是长条状或线状连续分布。
(1)危害:减少焊接接头的工作截面,影响焊缝的力学性能(抗拉强度和塑性)。焊接技术条件中允许存在一定尺寸和数量的夹渣。
(2)产生原因:多层焊时,每层焊道间的熔渣未清除干净,焊接电流过小,焊接速度过快;焊接坡口角度太小,焊道成形不良;焊条角度和运条技法不当;焊条质量不好等。
(3)防止措施:每层应认真清除熔渣;选用合适的焊接电流和焊接速度;适当加大焊接坡口角度;正确掌握运条手法,严格控制焊条角度可焊丝位置,改善焊道成形;选用质量优良的焊条。
3、未熔合 熔化焊时,在焊缝金属与母材之间或焊道(层)金属之间未能完全熔化结合而留下的缝隙,称为未熔合。有侧壁未熔合、层间未熔合和焊缝根部未熔合三种形式。
(1)危害:未熔合属于面状缺陷,易造成应力集中,危害性很大(类同于裂纹)。焊接技术条件中不允许焊缝存在未熔合。
(2)产生原因:多层焊时,层间和坡口侧壁渣清理不干净;焊接电流偏小;焊条偏离坡口侧壁距离太大;焊条摆动幅度太窄等。
(3)防止措施:仔细清除每层焊道和坡口侧壁的熔渣;正确选择焊接电流,改进运条技巧,注意焊条摆动。
4、未焊透 焊接时,接头根部未完全熔透的现象,称为未焊透。单面焊时,焊缝熔透达不到根部为根部未焊透;双面焊时,在两面焊缝中间也可形成中间未焊透。
(1)危害:削弱焊缝的工作截面,降低焊接接头的强度并会造成应力集中。焊接技术条件中不允许焊接接头中超过一定容限量的未焊透。
(2)产生原因:坡口钝边太厚,角度太小,装配间隙过小;焊接电流过小,电弧电压偏低,焊接速度过大;焊接电弧偏吹现象;焊接电流过大使母材金属尚未充分加热时而焊条已急剧熔化;焊接操作不当,焊条角度不正确而焊偏等。
(3)防止措施:正确选用和加工坡口尺寸,保证装配间隙;正确选用焊接电流和焊接速度;认真操作,保持适当焊条角度,防止焊偏。
5、焊接裂纹 在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下,焊接过程中或焊接后,焊接接头中局部区域(焊缝或焊接热影响区)的金属原子结合力遭到破坏而出现的新界面所产生的缝隙,称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。焊接裂纹是最危险的缺陷,除降低焊接接头的力学性能指标外,裂纹末端的缺口易引起应力集中,促使裂纹延伸和扩展,成为结构断裂失效的起源。焊接技术条件中是不允许焊接裂纹存在的。
在焊接接头中可能遇到各种类型的裂纹。按裂纹发生部位的焊缝金属中裂纹、热影响区裂纹或熔合线裂纹、根部裂纹、焊趾裂纹、焊道下裂纹和弧坑裂纹。按裂纹的走向有纵向裂纹、横向裂纹和弧坑星形裂纹。按裂纹的尺寸有宏观裂纹和显微裂纹。按裂纹产生的机理有热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂。
(1)热裂纹 焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区域产生的焊接裂纹,称为热裂纹,又称高温裂纹。
热裂纹多发生在焊缝金属中,有时也出现在热影响区或熔合线。热裂纹有沿着焊缝纵向,位于结晶中心线的纵向裂纹,也有垂直于焊缝的横向裂纹,或在弧坑中产生的星形弧坑裂纹。热裂纹可以显露于焊缝表面,也可以存在于焊缝内部。其基本形貌特征是:在固相线附近高温下产生,沿奥氏体晶界开裂。热裂纹可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹三类。
① 结晶裂纹 熔他一次结晶过程中,在液相和固相并存的高温区,焊缝金属沿一次结晶晶界开裂的裂纹,称为结晶裂纹。通常热裂纹多指是结晶裂纹。多数情况下,结晶裂纹的断口呈高温氧化色彩,主要出现在焊缝中,个别情况下也产生在焊接热影响区。
产生条件:低熔点共晶偏析物(FeS)以片状液态薄膜聚集于晶界,焊接拉应力。
防止措施:通过控制产生条件的两方面着手:首先严格控制焊缝金属中C、Si、S、P含量,提高焊缝金属的含Mn量,采用低氢型焊接材料。其次焊前要预热,减小焊后冷却速度,调整焊接规范,适当加大焊接坡口角度,以得到焊缝成形系数大的焊缝,必要时采用多层焊。
② 液化裂纹 焊接过程中,在焊接热循环作用下,存在于母材近缝区金属或多层焊缝的层间金属晶界的低熔点共晶物局部被重新熔化开裂的裂纹,称为液化裂纹。
防止措施:控制和选用C、S、P含量较低而Mn含量较高的母材,焊接时采用低热输入量的焊接规范进行多道焊。
③ 多边化裂纹 焊接时,焊缝或近缝区的金属处于固相线温度以下的高温区域,由于晶格缺陷(如空位和位借)的移动和聚集,形成二次边界,即“多边化边界”,从而引起边界高温强度和塑性降低,沿着多边化的边界产生开裂,称为多边化裂纹。这类裂纹常以任意方向贯穿树枝晶界,断口多呈现为高温低塑性断裂特征。多边化裂纹多发生在单相奥氏体合金的焊缝或近缝区的金属中。
防止措施:在焊缝中加入Mo、W、Ti等细化晶粒的合金元素,阻止形成“多边化边界”,在工艺上采取减小焊接应力的措施。
(2)再热裂纹(SR裂纹) 焊接接头在焊后一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或经其它加热过程),在焊接热影响区的粗晶区产生的裂纹,称为再热裂纹或消应力处理裂纹。再热裂纹与热裂纹一样也是一种沿晶界开裂的裂纹,但其断口呈低温氧化色彩。
产生条件:钢中某些沉淀强化元素(如 Mo、 V、 Cr、 Nb等),经历再热(焊后再次加热)敏感温度区域500—700℃,焊接接头存在较高的残余应力和焊缝表面有应力集中的缺口部位(咬边、凹陷等)。
从产生条件可看出,再热裂纹多发生在具有析出沉淀硬化相的低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金的焊接接头之中。普通碳素钢中一般不会产生这种裂纹。
防止措施:提高预热温度和采用后热处理,减小焊接应力和过热区硬化;选用高塑性低强度匹配的焊接材料;改进焊接接头设计,尽量不采用高拘束度的焊接节点,消除一切可能引起应力集中的表面缺陷,修磨焊缝呈圆滑过渡;正确选择焊后热处理温度。
(3)冷裂纹 焊接接头在焊后冷却到较低温度下(200℃左右)所产生的焊接裂纹,称为冷裂纹。根据裂纹出现的部位,可分为焊道下裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹、横向裂纹。
产生条件:三个因素共同作用形成冷裂纹,即焊接应力、淬硬组织、扩散氢。冷裂纹 多发生在低合金高强钢、中合金钢、高碳钢的焊接热影响区和熔合区中,个别情况下,也出现在焊缝金属中。
形貌特征:焊后冷却至较低温度下产生,贯穿晶粒开裂,断口呈金属光亮。
根据产生的机理不同,冷裂纹可分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹三类。
① 延迟裂纹(氢致裂纹) 是一种最常见的冷裂纹形态。它是焊后冷却到室温并放置一段时间(延迟潜伏期,几小时、几天、几十天)之后才出现的焊接冷裂纹,具有延迟的性质。因为这种裂纹的产生与焊缝金属中的扩散氢活动密切相关,所以又称氢致裂纹。
② 淬硬脆化裂纹 有些钢种如马氏体不锈钢、工具钢,由于淬硬倾向较大,焊接时易形成淬硬组织,在焊接应力的作用下导致开裂,称之为淬硬脆化裂纹。与延迟裂纹不同的是淬硬脆化裂纹基本上是在焊后立即产生,无延迟期,除了焊接热影响区出现外,有时还会出现在焊缝中。
③ 低塑性脆化裂纹 焊接脆性材料时(如铸铁),当焊后冷却到400℃以下时,由于焊接收缩应变超过材料的本身塑性而导致开裂,称之为低塑性脆化裂纹。它可在焊缝中出现,也可发生在焊接热影响区中。其断口具有脆性断裂的形貌特征。
防止措施:焊前预热,降低冷却速度;选择合适的焊接规范参数;采用低氢型焊接材料,并严格烘干;彻底清除焊丝及母材焊接区域的油污、铁锈和水分,焊后立即后热或焊后热处理,改进接头设计降低拘束应力。
(4)层状撕裂 是一种焊接时沿钢板轧制方向平行于表面呈阶梯状“平台”开裂的冷裂纹。呈穿晶或沿晶开裂的形态特征,通常发生在轧制钢板的靠近熔合线的热影响区中,与熔合线平行形成阶梯式的裂纹。由于不露出表面,所以一般很难发现,只有通过探伤发现,且难以返修。层状撕裂多产生在T形接头和角接接头中,受垂直于钢板表面方向拉伸应力的作用而产生。
产生条件:沿钢板轧制方向存在分层夹杂物(如硫化物等),焊接时产生垂直于厚度方向的焊接应力。
防止措施:严格控制钢材的含硫量,改进接头形式和坡口形状,与焊缝连接的坡口表面预先堆焊过渡层,选用强度等级较低的低氢型焊接材料,采用低焊接热输入和焊接预热。

⑨ 简述气孔的产生原因,危害和防治措施

产生气孔的主要原因:(1)母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量;(2)焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出;(3)焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
气孔的危害性:气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从面降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏;气孔也是引起应力集中的因素;氢气孔还可能促成冷裂纹。
防止气孔的措施:清除焊丝、工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物;采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干;采用直流反接并用短电弧施焊;焊前预热,减缓冷却速度;用偏强的规范施焊。

⑩ 焊缝缺陷的危害是什么如何防止焊接缺陷

焊缝缺陷是造成锅炉、压力容器失效和事故的主要原因,因此,必须对焊缝缺陷的危害性有充分的认识。 (1)焊缝弧坑缺陷对焊接接头的强度和应力水平有不利的影响。焊瘤不仅影响了焊缝的外观,而且也掩盖了焊瘤处焊趾的质量情况,往往会在这个部位上出现未熔合缺陷。 (2)咬边是一种危险性较大的外观缺陷。它不但减少焊缝的承压面积,而且在咬边根部往往形成较尖锐的缺口,造成应力集中,很容易形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。因此,对咬边有严格的限制。 (3)气孔、夹渣等体积性缺陷的危害性主要表现为降低焊接接头的承载能力。如果气孔穿透焊缝表面。介质积存在孔穴内,当介质有腐蚀性时,将形成集中腐蚀,孔穴逐渐变深、变大,以至腐蚀穿孔而泄漏。夹渣边缘如果有尖锐形状,还会在该处形成应力集中。 (4)未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是应力集中的地方,在交变载荷作用下很可能生成裂纹。 (5)裂纹是最尖锐的一种缺口,它的缺口根部曲率半径接近于零。尖锐根部有明显的应力集中,当应力水平超过尖锐根部的强度极限时,裂纹就会扩展,以至贯穿整个截面而造成锅炉压力容器失效。特别是当焊接接头处于脆性状态时,裂纹的扩展速度极快,造成脆性破裂事故。裂纹还会加剧疲劳破坏和应力腐蚀破坏。 要保证焊接接头的质量,就应在焊接过程中采用有效措施,防止产生焊接缺陷。 (1)防止咬边的措施是电流大小要适当;运条要均匀;焊条角度要正确;焊接电弧要短些;埋弧自动焊的焊速要适当。 (2)防止产生气孔的措施是:不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条;各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度和保温时间进行烘干;焊接坡口及其两侧应清理干净;正确地选择焊接工艺参数;碱性焊条施焊时,应短弧操作。

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