焊接缺陷图谱

2）焊接后即时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产 生的应力，并使氢及时扩散到外界去。
3）选用低氢型焊条和碱性焊剂等；焊材按规定烘干，并 严格清理坡口。
4）加强焊接时的保护和被焊处表面的清理，避免氢的侵 入。
5）选用合理的焊接规范（例如：焊接速度过大或过小均 易产生淬硬组织），采用合理的对口组装焊接顺序，以改
善焊件的应力状态。
未熔合示意图
焊缝未熔合X光底片
未熔合1
未熔合2
未熔合3
未熔合4
未熔合5 未熔合7
未熔合6 未熔合8
坡口咬边（未熔）示意图
坡口咬边（未熔）X光底片
坡口咬边（未熔）1
坡口咬边（未熔）2
坡口咬边（未熔）影像的表面特征是较黑 的细长起伏宽度不一的黑线{线内常含有熔 渣}，可以是一根黑线，也可以是多根黑线， 它产生的原因是长条形空腔出现在焊缝坡 口的两侧。
5、未焊透的危害：
1）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。
2）未焊透缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能， 而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点， 承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷，在 受压焊缝中，这类缺陷一般是不允许存在的。
4、防止措施：
合理选用坡口型式，装配间隙和采用正确 的焊接工艺等。
3）熔池小，冷却速度快
熔池的体积，手工焊约2cm3～10 cm3，自动焊约9 cm3～30 cm3，金属从熔池到凝固只有几秒钟，在这样 短的时间里，冶金反应是不平衡的，因此焊缝金属成分 不均匀，偏析较大。
2、焊缝的结晶特点
焊接熔池从高温冷却到常温，其间经历过两次组织变化过 程；第一次是液态金属转变为固体金属的结晶过程，称为 一次结晶；第二次是温度降低到相变温度时，发生组织转 变，称为第二次结晶。
夹钨示意图
焊缝夹钨X光底片
夹钨1 夹钨3
夹钨2 夹钨4
夹钨5 夹钨7
夹钨6 夹钨8
夹钨影像的表面特征为焊缝中出现一些不 规则的白色斑点，它们是由焊接过程中残 留的小块钨渣引起的。
夹渣示意图
焊缝夹渣X光底片
夹渣1
夹渣2
夹渣3
夹渣4
夹渣5 夹渣7
夹渣6
八、夹渣
夹渣在焊缝中呈现的形态是点状或条状的宽度不 一、黑度不一的影像，它们产生的原因是焊接过 程中焊药熔渣或其它低密度杂质清理不干净而留 存在焊缝中 。
热影响区纵裂1
热影响区纵裂2
热影响区撕裂呈线性黑色锯齿状，平行于熔 合线，穿晶扩展，表面无明显氧化色彩， 属脆性断口的延迟裂纹。
四、母材裂纹X光底片
母材裂纹1
母材裂纹2
五、裂纹
裂纹的分类方法： 按延伸方向可分为纵向裂纹、横向裂纹、
辐射状裂纹； 按发生部位可分为焊缝裂纹、热影响区裂
纹、熔合区裂纹、焊趾裂纹、弧坑裂纹、 母材裂纹； 按发生条件和时机可分为热裂纹、冷裂纹、 再热裂纹。
3、再热裂纹产生的机理
是指某些含钼、钒、铬、铌、钛等沉淀强化元素 的低合金高强钢和耐热钢，焊接冷却后又重新加 热（通常是消除应力热处理）的过程中，在焊接 热影响区的粗晶区产生的裂纹。产生裂纹的原因 是再加热时焊接残余应力松弛，导致较大的附加 变形，与此同时热影响区的粗晶部位会析出合金 碳化物组成的沉淀硬化相，如果粗晶部位的蠕变 塑性不足以适应应力松弛所产生的附加变形，则 沿晶界发生裂纹。再热裂纹的敏感温度区间为 550℃-650℃。
2）氢的聚集作用： 在焊接高温作用下，氢以原子状态进入熔池中，随着熔池温度的不断
降低，氢在金属中的溶解度急剧下降；在金属发生相变时其溶解度将 发生突变。焊接时冷却速度很快，氢来不及逸出而残留在焊缝中，过 饱和的氢就向热影响区扩散，聚集在熔合线附近，氢原子结合成氢分 子，以气体状态进入到金属的细微孔隙中，并造成很大的压力，使局 部产生很大的应力而形成冷裂纹。 氢的扩散在不同材料中速度不同，因此这类冷裂纹产生的时间也不同， 有时在焊接后立即出现，有时在焊后几天，几周甚至更长的时间才出 现，这就是冷裂纹的延迟性，具有更大的危险性。
焊缝缺陷图谱
于静泊 哈尔滨工业大学(威海)材料学院
一、焊接基本知识
1、焊接的冶金特点
什么叫焊接：
两个分离的物体（同种或异种材料）通过原子或 分子之间的结合和扩散造成永久性联接的工艺过 程叫焊接。
熔化焊是金属材料焊接的主要方法： 熔化焊接时，被焊金属在热源作用下被加热，发
生局部熔化，同时熔化了的金属、熔渣、气相之 间进行着一系列影响焊缝金属的成分、组织和性 能的化学冶金反应，随着热源的离开，熔化金属 开始结晶，由液态转为固态，形成焊缝。
产生裂纹的三大因素： 拘束应力、淬硬组织和扩散氢。 延迟裂纹发生的部位： 热影响区，少数在焊缝上，纵向和横向都有发生。
常出现在低合金高强钢和中、高碳钢的焊接接头。 焊趾裂纹、热影响区裂纹、焊道下裂纹、根部裂 纹等都是延迟裂纹常见的形态。
裂纹微观形态： 穿晶开裂，也有沿晶开裂。 裂纹是危害性最大的一种焊接缺陷： 裂纹是一种面积型缺陷[具有三维尺寸的缺陷称为
二、焊缝横向裂纹X光底片
焊缝横向裂纹1 焊缝横向裂纹3
焊缝横向裂纹2 焊缝横向裂纹4
焊缝横向裂纹的表征是横在焊接影 像上的一根细小黑线（直线或曲 线），它产生的原因是由焊缝上的 金属破裂引起的。当焊接应力为拉 应力并与氢的析集和淬火脆化同时 发生时，极易产生冷裂纹。
三、热影响区纵向裂纹X光底片
2）按残留固体物质种类，夹渣可分为非金 属夹渣和金属夹渣。
3）非金属夹渣的主要成分是硅酸盐，也有 一些是氧化物和硫化物，它们主要来自焊 条药皮和焊剂熔渣。金属夹渣最常见的是 钨夹渣（偶见钢质夹珠），它是由钨极氩 弧焊中的钨极烧损，熔入焊缝中形成。
4、产生非金属夹渣的主要原因：
焊接电流过小，焊接速度太快；熔池金属 凝固过快熔渣来不及浮起；运条不正确； 铁水与熔渣分离不好；边缘和层间清渣不 彻底；基本金属和焊接材料化学成分不当， 含硫，磷量较多等。
熔化焊的冶金特点：
1）温度高
以手工电弧焊为例，电弧温度高达6000℃～8000℃，熔 滴温度约1800℃～2400℃，在如此高温下，外界气体会 大量分解，溶入液态金属中，随后又在冷却过程中析出， 所以焊缝易形成气孔缺陷。
2）温度梯度大
焊接是局部加热，熔池温度在1700℃以上，而其周围是 冷态金属，形成很陡的温度梯度，从而会导致较大的内 应力，引起变形或产生裂纹缺陷。
1、热裂纹产生的机理
发生于焊缝金属凝固末期，敏感温度区间大致在 固相线附近的高温区，最常见的热裂纹区是结晶 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”，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 状晶体之间，为横向裂纹。
一次结晶从熔合线上开始，晶体的生长方向指向溶池中心， 形成柱状晶体，当柱状晶生长至相互接触时，结晶过程即 告结束。焊缝表面形态以及热裂纹、气孔等缺陷的成因、 形态、位置均与一次结晶有关。
对低碳钢及低合金钢，一次结晶的组织为奥氏体，继续冷 却到低于相变温度时，奥氏体分解为铁素体和珠光体，冷 却速度影响着铁素体和珠光体的比率和大小，进而影响焊 缝的强度、硬度和塑性韧性，当冷却速度很大时，有可能 产生淬硬组织马氏体，冷裂纹的形成与淬硬组织有关 。
二、焊接缺陷的分类
1．外部缺陷 在焊缝的表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到，
如咬边，焊瘤，弧坑，表面气孔和裂纹等。 2．内部缺陷 位于焊缝内部，必须通过各种无损检测方法或破
坏性试验才能发现。内部缺陷有未焊透，未熔合， 夹渣，气孔，裂纹等，这些缺陷是我们无损检测 人员检查的主要对象。
三、焊缝缺陷的危害性：
体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小） 的缺陷称为面积性缺陷]，它的出现将显著减少承 载面积，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。
防止裂纹的措施
1）焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解 能在足够高温度区间内进行，避免淬硬组织的产生，同时 也有减少焊接应力的作用。
七、未焊透
1、定义： 母材根部钝边金属之间没有熔化，焊缝金
属没有进入接头的根部或根部未完全熔透 的现象叫未焊透。 2、未焊透类型： 可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种。 3、未焊透型状： 可分为双边未焊透与单边未焊透两种。
4、未焊透产生的原因：
焊接电流过小或运条速度过快，焊接速度过快； 坡口角度太小；根部钝边太厚；组对间隙太小； 焊条角度不当；电孤太长及电弧偏吹等。
1）由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载 截面积，削弱了静力拉伸强度。
2）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。
3）缺陷可能穿透焊缝，发生泄漏，影响 致密性。
纵向裂纹示意图
一、焊缝纵向裂纹X光底片
焊缝纵向裂纹1
焊缝纵向裂纹2
焊缝纵向裂纹3
焊缝纵向裂纹4
焊缝纵向裂纹5
3、焊缝的组成及热影响区组织 焊接接头由焊缝和热影响区两部分组成。
二次结晶不仅仅发生在焊缝，也发生在靠近焊缝 的基本金属区域，该区域在焊接过程中受到不同 程度的加热，在不同温度下停留一段时间后又以 不同速度冷却下来，最终获得各不相同的组织和 机械性能，称为热影响区。根据组织特征可将热 影响区划分为熔合区、过热区、相变重结晶区和 不完全重结晶区四个小区，其中熔合区和过热区 组织晶粒粗大，塑性很低，是产生裂纹、局部脆 性破坏的发源地，是焊接接头的薄弱环节。
1、夹渣： 焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷。 夹渣：是指焊后残留在焊缝中的熔渣。 夹杂物：是指由于焊接冶金反应产生的，焊后残
留在焊缝金属中的非金属杂质（如氧化物，硫化 物等）。
2、夹渣的形状：