4焊缝缺欠缺陷产生原因及防止方法解析

第四章 焊缝缺欠、缺陷及对策
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焊接缺陷和焊接缺欠的定义：
焊接缺欠——在焊接接头中因焊接 产生的金属不连续、不致密或连接不良 的现象，简称“缺欠”。
焊接缺陷——超过规定限值的缺欠， 称之为“缺陷”。
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缺欠种类
? 形状尺寸缺陷 有焊接变形，尺寸偏差（包括错
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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。
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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。
防止措施 减小根部间隙，适当加速度，采用短弧操作，避免过热。
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焊缝表面形状及尺寸偏差
? 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
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危害 影响焊缝外观质量，易造成应力集中。
边、角度偏筹、焊缝尺寸过大或过小等），外形 不良（包括焊缝高低不平、波纹粗劣、宽窄不齐 等），飞溅和电弧擦伤。
? 结构缺陷 有焊缝表面气孔和内部气孔、夹渣、未熔合、
未焊透、焊瘤、凹坑、咬边和焊接裂纹。
? 性能缺陷 焊接接头力学性能（抗拉强度、屈服点、冲
击韧性及冷弯角度）、化学成分等性能不符合技术要求。
对细化晶粒,减少焊接应力起很大的作用 。
危害 它会致使设备在此处形成形状突变 ,
造成局部应力集中，很可能是产生疲劳裂
纹的核。裂纹源 →疲劳扩展 →断裂。
对接接头的应力集中主要是焊缝余高引起
的。
对接接头中的工作应力分布如图所示
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从图 1看出。对接接头的焊缝，其焊趾 (焊
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。
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。
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焊缝余高
焊接接头中，焊缝高出母材的部分。
好处 对整条焊缝起到保温和缓冷的作用 ,
形成原因 焊接电流大，电弧电压高（电弧过长）， 焊接速度太快。
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。
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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。
缝表面与母材的交界处 )处的应力最大。应
力集中系数的大小取决于焊缝余高 h、焊趾
处夹角θ和转角半径 r。焊缝余高 h增加．则
θ角增加， r值减小，会使应力集中系数增
大。从图还可得出对接接头几何尺寸与应
力集中系数K 的关系式为：
K =σmax/σ0 焊缝的余高愈大，应力集中程度愈严重，
焊接接头的强度反而会降低。焊后削平余
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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。
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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。
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。
防止措施 调整合适的焊接电流和焊接速度，
高。只要不低于母材，减少应力集中，有
时反而可以提高焊接接头的强度。焊缝的
转角半径愈小，应力集中的程度则愈大；
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反之，应力集中的程度则愈小。焊缝的要 求：一是余高要小：二是焊缝要圆滑过渡， 使转角半径r值增大。 防止措施
增大坡口宽度，尽量采用下坡焊接， 选用较小直径的焊条，适当提高电弧电压， 选择合适的运条手法（如均匀快速摆动， 在两侧稍作停留）。
采用短弧操作，掌握正确的运条手法。
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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。
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危害 将会减小焊缝的有效工作 截面，降低焊缝的承载能力。
形成原因 焊接电流过大，焊缝间 隙太大，填充金属量不足。
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危害： 影响焊缝外观质量，削弱焊缝的有效工作截
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。
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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。
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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。
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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。19