焊缝中的气孔和夹杂
熔焊原理第五章
温度区间的塑性大大降低，硫和磷又极易偏析，从而增加了 脆性温度区间范围 ◎碳：增加碳，使S、P在晶界析出，结晶裂纹倾向增大。对 含碳量较高的钢，要严格控制其硫、磷的含量 ◎锰：具有脱硫的作用，能臵换FeS为MnS，提高了焊缝的抗 裂性 ◎硅：少量硅，有利于消除结晶裂纹，含量≥0.4%，易形成 硅酸盐，增加结晶裂纹倾向
焊接冷裂纹
三、冷裂纹的形成机理及影响因素
1、氢的作用
溶解在焊缝中的氢在结晶过程中向热影响区扩散， 当焊缝的冷却速度快，这些氢不能逸出时，就聚集 在离熔合线不远的热影响区中。 当热影响区存在氢便会在这些缺陷处聚集，并由 原子状态转变为分子状态，造成很大的局部应力， 再加上焊接应力和组织应力的共同作用，促使显微 缺陷扩大，从而形成裂纹。 氢的扩撒、聚集、产生应力和裂纹需要一定的时 间，所以裂纹具有延迟的特征。
③调整冷却速度 预热，降低冷却速度，减小结晶裂纹倾向 ④降低接头的刚度和拘束度 在接头设计和调整装焊顺序，减小接头的刚性和 拘束度，使焊缝பைடு நூலகம்自由收缩，减小焊接应力。
焊接热裂纹
（二）液化裂纹 焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下， 在母材近缝区与多层焊的层间金属中，由于 低熔点共晶被加热熔化，在一定收缩应力作 用下沿奥氏体晶界产生的开裂，即为液化裂 纹。 1、形成机理 2、影响因素 3、防止液化裂纹的措施
焊接冷裂纹
五、防止冷裂纹的措施 1、控制母材的化学成分 从设计上应选用抗冷裂性能好的材料进行焊接 一般可用碳当量CE或冷裂纹敏感系数PCM来评价 2、合理选择和使用焊接材料 目的：减少氢和改善焊缝金属的塑性和韧性。 1)焊接淬硬倾向大的钢材，选用碱性焊条 2)防潮、按要求烘干、清理 3)选用低匹配的焊条，选用强度级别略低的焊条 4)选用奥氏体焊条 5)添加提高焊缝金属韧性的合金元素。
焊缝夹珠型气孔的成因及控制
焊缝夹珠型气孔的成因及控制
夹珠型气孔成因是：内焊时熔池底部会产生气孔和夹渣，形成气孔包焊渣，这时包含焊渣的气孔质量大于纯气孔，加之焊接速度比较快，因而在内焊熔池底部附近形成的夹珠型气孔很难上浮而逸出，从而形成缺陷。
其影响因素有：
铁锈
焊接时，铁锈释放出H2和O2，一方面对熔池加强了氧化，在结晶时促使生成CO气孔；另一方面增加了生成H2气孔的可能性。
提供了气孔源。
2、焊接工艺
通过碳弧气刨加工分析，发现气孔在靠近内焊位置，是内焊过程中形成的。
截取外焊焊接的管段发现外焊没有形成时，内焊缝已形成夹珠型气孔，说明夹珠型气孔是内焊缺陷。
3、成型缝
成型缝间隙较大，或成型缝外紧内松，致使在内焊焊接前，内焊的一些焊剂夹入成型缝，特别是成型缝间隙不合适使含有大量铁锈粉末的焊剂夹在成型缝中，从而到导致焊管内焊过程中产生夹珠气孔。
根据以上分析，得出根本解决焊缝夹珠型气孔缺陷的措施应为：
1、在保证焊管成型稳定和不出现错边的情况下，将焊管成型缝间隙调得尽可能小一些，使焊剂不能进入成型缝。
2、调整成型缝内紧外松，使其有轻微的外噘嘴，这样焊接就不易掉到成型缝中。
3、调整铣边坡口角度，使内焊坡口角度变小，焊剂陷入较浅，从而较易从熔池中泛出。
焊接气孔产生的原因及解决方法
焊接气孔产生的原因及解决方法
焊接气孔是在焊接过程中形成的孔洞，它会降低焊缝的强度和密封性，从而影响焊接质量。
产生焊接气孔的原因可以归结为以下几点：
1. 气体溶解度不足: 焊接中使用的焊丝和焊剂中可能含有气体，如果气体的溶解度不足，就会在焊缝中形成气孔。
这通常是由于焊材的品质不好或者焊接过程中气体没有完全排出所致。
2. 杂质和污染物: 焊接过程中，如果焊接材料或焊缝中存在杂质或污染物，它们会在焊接过程中挥发出气体，导致气孔的产生。
3. 焊接速度过快: 当焊接速度过快时，焊接区域温度不够高，焊丝无法完全熔化，造成气体无法逸出，从而形成气孔。
为了解决焊接气孔产生的问题，可以采取以下措施：
1. 确保材料和焊剂的质量: 选择质量良好的焊丝和焊剂，以减少气体含量，避免气孔的产生。
2. 做好预处理: 在焊接前，对焊接材料进行清洁和除污处理，确保焊缝没有杂质和污染物，以减少气体的挥发。
3. 控制焊接速度: 确保焊接速度适中，使焊接区域的温度能够达到熔化焊丝的温度，避免气体无法逸出。
4. 确保焊接环境: 在焊接过程中，保持焊接环境的干燥和无风状态，以减少气体的挥发和吸入。
5. 使用合适的焊接技术: 选择适当的焊接技术，如氩弧焊等，可以减少气孔的产生。
总之，焊接气孔的产生是由于气体溶解度不足、杂质和污染物以及焊接速度过快等原因所致。
要解决焊接气孔问题，需要从材料和焊接环境的质量控制、预处理、控制焊接速度以及选择合适的焊接技术等方面着手。
焊接缺陷分类
焊接缺陷分类：①从宏观上看，可分为裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔、及形状缺陷，又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺陷，如咬边，焊瘤等。
在底片上还常见如机械损伤（磨痕），飞溅、腐蚀麻点等其他非焊接缺陷。
②从微观上看，可分为晶体空间和间隙原子的点缺陷，位错性的线缺陷，以及晶界的面缺陷。
微观缺陷是发展为宏观缺陷的隐患因素。
宏观六类缺陷的形态及产生机理①气孔：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。
气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。
气孔的生成有工艺因素，也有冶金因素。
工艺因素主要是焊接规范、电流种类、电弧长短和操作技巧。
冶金因素，是由于在凝固界面上排出的氮、氢、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。
②夹渣：焊后残留在焊缝中的溶渣，有点状和条状之分。
产生原因是熔池中熔化金属的凝固速度大于熔渣的流动速度，当熔化金属凝固时，熔渣未能及时浮出熔池而形成。
它主要存于焊道之间和焊道与母材之间。
③未熔合：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；点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分，称之。
未熔合可分为坡口未熔合、焊道之间未熔合（包括层间未熔合）、焊缝根部未熔合。
按其间成分不同，可分为白色未熔合（纯气隙、不含夹渣）、黑色未熔合（含夹渣的）。
产生机理：a.电流太小或焊速过快（线能量不够）；b.电流太大，使焊条大半根发红而熔化太快，母材还未到熔化温度便覆盖上去。
C.坡口有油污、锈蚀；d.焊件散热速度太快，或起焊处温度低；e.操作不当或磁偏吹，焊条偏弧等。
④未焊透：焊接时接头根部未完全熔透的现象，也就是焊件的间隙或钝边未被熔化而留下的间隙，或是母材金属之间没有熔化，焊缝熔敷金属没有进入接头的根部造成的缺陷。
产生原因：焊接电流太小，速度过快。
坡口角度太小，根部钝边尺寸太大，间隙太小。
焊接时焊条摆动角度不当，电弧太长或偏吹（偏弧）⑤裂纹（焊接裂纹）：在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙，称为焊接裂纹。
熔焊原理-焊缝中的气孔和夹杂
3.3 焊缝中的气孔和夹杂
氢气孔
主要特征： • 多出现在焊缝表面，个别以小圆球状存在焊缝内部 • 断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈圆喇叭口形 • 气孔的四周有光滑内壁
3.3 焊缝中的气孔和夹杂
氢气孔
产生原因： 焊接过程中，熔池金属吸收大量的氢气，在冷却和 结晶过程中，氢的溶解度发生了急剧下降，熔池冷 却速度快，来不及逸出，残存在内部，发生了氢的 过饱和，使焊缝中形成具有喇叭口形的表面气孔。
3.3 焊缝中的气孔和夹杂
工艺因素：
焊接工艺参数：→电流↑,熔池存在时间↑,气体外逸; 熔滴尺寸↓，比表面积↑，气孔倾向↑； 熔深↓,不易使气体逸出； 焊条电阻热↑，药皮提前分解，气孔倾向↑. →电压↑,N气孔↑； →焊速↑,结晶速度↑，气孔↑.
电流种类ห้องสมุดไป่ตู้极性：气孔倾向：直流反接<直流正接<交流焊接 工艺操作：焊件去油、锈，烘干焊条，焊接规范稳定
3.3 焊缝中的气孔和夹杂
长大
气泡长大需具备的条件： ph>po----------ph>pa+pc=1+2σ/r
ph:气泡内部的压力，po:阻碍气泡长大的外界压力 pa:大气压，pc:气泡表面张力所构成的附加压力 σ:金属与气泡间的表面张力，r:气泡半径
气泡形成初期，r很小，附加压pc则很大，气泡很难长大。 焊接时，在熔池内有很多现成表面，由于界面张力的作用，促使 气泡不成圆形而是椭圆形，可以得到较大的曲率半径r，使pc降低。
3.3 焊缝中的气孔和夹杂
上浮
气泡核脱离现成表面： 主要取决于气泡--液态金属--现成表面之间的界面张力及接触角
当θ < 90º时，有利于 气泡的逸出； θ<90º 当θ > 90º时，由于形 成细颈需要时间，当 结晶速度较大的情况 下，气泡来不及逸出 θ>90º 而形成气孔。
焊缝中的气孔和夹杂课件
加强焊接过程控制，确保焊接操作符 合工艺要求，避免因操作不当导致气
孔和夹杂物的产生。
优化焊接工艺
优化焊接工艺，控制焊接参数，如焊 接电流、电弧电压、焊接速度等，减 少气孔和夹杂物的产生。
焊后处理
焊后对焊缝进行清理、打磨、探伤等 处理，去除焊缝中的气孔和夹杂物， 提高焊接结构的强度。
焊缝气孔的定义
焊缝中的气孔是指在焊接过程中，熔融的金属在冷却凝固过程中未能及时逸出，从而在焊缝中形成的空穴或孔洞。
焊缝气孔的分类
根据气孔的形成原因和特征，焊缝气孔可分为两类：氢气孔和氮气孔。氢气孔是由于焊接过程中熔融金属吸收了 过量的氢，在冷却过程中由于氢的逸出速度较慢，形成的气孔；而氮气孔则是由于焊接保护不良，空气中的氮气 进入熔融金属中，在冷却过程中形成的气孔。
03
焊缝夹杂的形成原因及防 治措施
氧化物夹杂的形成原因及防治措施
形成原因
焊接过程中，熔池中的金属与空气中的氧发生化学反应，生成氧化物，这些氧化 物在焊缝凝固过程中未能完全逸出，从而形成氧化物夹杂。
防治措施
采用氩弧焊、埋弧焊等焊接方法，减少焊接过程中与空气的接触；采用低氧焊接 材料，降低熔池中氧的含量；采用气体保护焊，防止熔池受到氧化。
感谢您的观看
THANKS
设置探伤参数包括调整超声波的频率、脉冲宽度、发射 功率等，以达到最佳的检测效果。
分析缺陷需要对记录的信号进行识别、标注、测量等处 理，并结合缺陷的性质和等级做出判断。
磁粉探伤检测方法及技术要求
磁粉探伤是一种利用磁粉在材料表面吸附特性检测缺陷的无 损检测方法。
选择合适的磁粉需要考虑被检材料的特性、表面状态等因素， 以及所需检测的缺陷类型和大小。
常见的焊接缺陷
根据咬边处于焊缝的上下面，可分为外咬边（在坡口开口大的一面）和内咬边（在坡口底部一面）。咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。 其他的焊缝外部缺陷还有：
b.冷裂纹：焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹，或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹（这种冷裂纹称为延迟裂纹，特别是诸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金钢种容易产生此类延迟裂纹，也称之为延迟裂纹敏感性钢）。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，其取向多与熔合线平行，但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹（裂纹穿过晶界进入晶粒），其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂，或者焊缝中的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用导致开裂（称为氢脆裂纹），以及焊条（填充金属）或母材中的磷含量过高等因素有关。
焊偏：在焊缝横截面上显示为焊道偏斜或扭曲。
加强高（也称为焊冠、盖面）过高：焊道盖面层高出母材表面很多，一般焊接工艺对于加强高的高度是有规定的，高出规定值后，加强高与母材的结合转角很容易成为应力集中处，对结构承载不利。
以上的外部缺陷多容易使焊件承载后产生应力集中点，或者减小了焊缝的有效截面积而使得焊缝强度降低，因此在焊接工艺上一般都有明确的规定，并且常常采用目视检查即可发现这些外部缺陷。
焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。
焊接中常见问题解析及解决方案汇总
焊接中常见问题解析及解决方案汇总焊接是一种常见的金属加工方法，广泛应用于各行各业。
然而，在焊接过程中常常会遇到一些问题，如焊接缺陷、焊接变形等，这些问题如果不及时解决，会对焊接质量和工件性能产生不良影响。
本文将对焊接中常见问题进行解析，并提供解决方案汇总，以帮助读者更好地应对焊接中的挑战。
1. 焊接缺陷焊接缺陷是焊接过程中经常遇到的问题之一。
常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、裂纹等。
气孔是由于焊接过程中未能将气体排出而形成的孔洞，夹渣是指焊缝中夹杂有未熔化的焊渣，裂纹则是焊接接头中的开裂现象。
解决方案：- 对于气孔问题，可以通过提高焊接电流、增加焊接速度、改善焊接环境等方法来减少气孔的产生。
- 对于夹渣问题，应注意焊接过程中的清洁和焊接材料的选择，以避免夹渣的产生。
- 对于裂纹问题，可以通过合理的焊接工艺参数、预热和后热处理等方法来减少裂纹的发生。
2. 焊接变形焊接变形是指焊接过程中由于热应力引起的工件形状变化。
焊接变形不仅会影响工件的外观，还可能导致尺寸偏差和装配困难。
解决方案：- 控制焊接热输入量，避免过大的热应力引起变形。
可以通过调整焊接速度、焊接电流和电压等参数来控制焊接热输入量。
- 使用适当的焊接顺序，先焊接刚性部分，再焊接易变形部分，以减少变形的影响。
- 采用预热和后热处理等方法来减少焊接变形，通过提高材料的可塑性和减小热应力来控制变形。
3. 焊接接头强度不足焊接接头的强度不足是指焊接接头在受力时容易发生破坏或失效。
这可能是由于焊接过程中焊缝不完全、焊接材料不匹配、焊接工艺不合理等原因导致的。
解决方案：- 选择合适的焊接材料，确保焊接接头的强度满足要求。
可以通过选择相同或相似的材料、合理设计焊缝形状等方法来提高接头的强度。
- 优化焊接工艺，确保焊缝的完全焊透和良好的焊接质量。
可以通过调整焊接参数、改善焊接环境等方法来提高焊接接头的强度。
- 进行焊后热处理，通过减小焊接接头的应力和提高材料的强度来增加接头的强度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
- 气泡长大
长大条件：ph（气泡内压）>p0（气泡外压）
phpH 2pN 2pC O pH 2OpS2O p0papM pspc
忽略次要因素，气泡长大的条件可简化为：
phpapc12r
- 气泡上浮
气泡脱离现成表面主要取决于液态金属、气相和现
同时，熔滴细化，比表面增加，增加气孔倾向。 电压增加，会使氮侵入熔池，出现氮气孔。 焊接速度太大，结晶速度增加，气体残留于焊
缝出现气孔。
② 电流种类和极性的影响 交流焊比直流焊时气孔倾向大；直流正接比反接气孔倾 向大。 初步认为与氢向金属中的溶解形态有关，氢是以质子 形式向焊缝金属中溶解：
H[H]e
① 熔渣的氧化性 当熔渣氧化性↑ CO气孔倾向↑；相反，氢气孔倾向↑。
② 焊条药皮和焊剂的影响 焊条药皮和焊剂中含有
萤石（CaF2），冶金反应 生成较稳定的HF，可有效 降低氢气孔倾向。
药皮和焊剂中， 适当增加氧化性 组成物，对消除 氢气孔有效，氧 化物在高温下与 氢化合生成OH， 减少氢气孔产生。
成表面的张力：
co
sHale Waihona Puke 1.g1.22.g
另外应考虑熔池结晶 速度，当结晶速度 较小时，气泡可有 充分时间逸出。 气泡上浮速度对产生 气孔有很大影响
v 2 (12)gr2 9
影响生成气孔的因素及防治措施
- 冶金因素的影响
冶金因素包括：熔渣氧化性、药皮或焊剂的冶金反应、 保护气体的气氛、水分和铁锈等。
氢气孔是在结晶过程中形成的，在相邻树枝晶的凹陷最 深处形成氢气泡的胚胎，浮出困难；但氢具有较大的 扩散能力，气泡极力争脱现成表面，上浮逸出，两者 综合作用的结果，形成了具有喇叭口形的表面情况。
氮气孔形成与氢气孔相似。
- CO气孔
由于冶金反应产生大量 CO，结晶过程中来不及 逸出而残留在焊缝内部形 成气孔。气孔沿结晶方向 分布，有些像条虫状卧在 焊缝内部。
③ 铁锈及水分的影响
铁锈是钢铁腐蚀，成分为mFe3O2·nH2O （Fe3O2≈83.28%,FeO≈5.7%,H2O≈10.70%）
3Fe2O32Fe3O4O 2Fe3O4H2O3Fe2O3H2 FeH2OFeOH2
- 工艺因素的影响
包括焊接工艺参数、电流种类及操作技巧等。 ① 焊接工艺参数
包括焊接电流、电压、焊接速度 过大电流，熔池存在时间增加，有利于气体逸出；
- 氮化物 主要是Fe4N，从过饱
和固溶体中析出，以针状分 布在晶粒上或贯穿晶界。
- 硫化物 主要以MnS和FeS，
FeS沿晶界析出，与Fe或FeO 形成低熔共晶，引起热裂纹。
防止焊缝中夹杂的措施
- 正确选择焊条、焊剂 有良好的脱氧、脱硫能力
- 注意工艺操作 ➢ 选用合适的焊接规范 ➢ 多层焊时，应注意清楚前层焊缝的熔渣 ➢ 焊条要适当摆动 ➢ 注意保护熔池
- 气泡的生核
条件：① 液态金属中又过饱和的气体 ② 生核所需能量
形成气泡的形核数目：
4r 2
n Ce 3kT
正常条件下纯金属的n值非常小： n1016.21022
有现成表面条件下，形核所需能量
E p(phpL )VA [1A A a(1co )s]
降低σ和增大Aa/A降低形核功，相邻树枝晶凹陷处
焊缝中的气孔
焊缝中出现气孔是比较普遍的。
气孔的类型及其分布特征
- 氢气孔 对于钢的焊接，氢气孔出现在焊缝的表面上，气孔
的断面形状如同螺钉状，载焊缝表面上看呈喇叭口形； 气孔内壁光滑。个别情况也会出现在焊缝的内部。
气孔产生的原因是高温是 金属吸收溶解了大量的氢， 冷却时溶解度急剧下降， 特别是从液态转为固体时， 溶解度可从 32ml/100g降至 10ml/100g。
冶金反应产生CO [C] [O] CO [FeO] [C] CO Fe [MnO] [C] CO Mn [SiO2] 2[C] 2CO Si
结晶前沿，金属粘度大，树枝根部CO更不易逸出； 上述反应是吸热反应，促使结晶。CO气泡来不及逸出 而形成气孔。
焊缝中形成气孔的机理
产生气孔的过程由三个相互联系而又彼此不同的 三个阶段所组成——气泡生核、长大和上浮。
携手共进，齐创精品工程
Thank You
世界触手可及
③ 操作技巧的影响 ➢ 清除焊件、焊丝表面的污锈 ➢ 焊条、焊剂要严格烘干 ➢ 保持规范稳定，对低氢焊条采用短弧、适当摆动
焊缝中的夹杂
焊缝或母材夹杂降低金属韧性，增加低温脆性， 同时增加热裂纹和层状撕裂倾向。
焊缝中夹杂物的种类及其危害
- 氧化物 主要是SiO2，其次是MnO、 TiO2、Al2O3，多以硅酸 盐形式存在。