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1、焊接及无损检测培训中心 Page 2 培训管理培训管理 培培 训训 教教 案案 目标:了解焊接时容易出现的缺陷，掌握预防缺陷的方法； 内容:常见焊接缺陷的成因分析及预防措施； 对象: 电焊工；质检人员 讲义撰写:钟奎 PPT制作：钟奎； 课时:2h; 方法:课堂讲授； 对导致焊接缺陷产生原因的理解是本课程的重点，对如何采取相关 措施避免缺陷产生是本课程的难点 难点重点： Page 3 培训内容培训内容 第一部分第一部分 缺陷分类缺陷分类 第二部分第二部分 各种焊接缺陷产生的原因及预防各种焊接缺陷产生的原因及预防 Page 4 点击此处添加标题 一一.焊接缺陷分类焊接缺陷分类 焊接缺陷可分为外部
2、缺陷和内部缺陷两种焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷两种 1外部缺陷分为：外部缺陷分为： 1外观形状和尺寸不符合要求；外观形状和尺寸不符合要求；2表面裂纹；表面裂纹；3表表 面气孔；面气孔；4咬边；咬边；5凹陷；凹陷；6满溢；满溢；7焊瘤；焊瘤；8弧坑；弧坑； 9电弧擦伤；电弧擦伤；10明冷缩孔；明冷缩孔；11烧穿；烧穿；12过烧。过烧。 2内部缺陷分为：内部缺陷分为： 1焊接裂纹：焊接裂纹：.冷裂纹；冷裂纹；.层状撕裂；层状撕裂；.热裂纹；热裂纹； .再热裂纹。再热裂纹。 2气孔；气孔；3夹渣；夹渣；4未焊透；未焊透；5未熔合；未熔合；6夹钨；夹钨；7夹夹 珠珠 Page 5 二.各种焊接缺陷
3、产生原因、危害及防止措施 1、外面形状和尺寸不符合要求、外面形状和尺寸不符合要求 表现：表现：外表面形状高低不平，焊缝成形不良，焊波粗劣，外表面形状高低不平，焊缝成形不良，焊波粗劣， 焊缝宽度不均匀，焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚单边焊缝宽度不均匀，焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚单边 或下凹过大，母材错边，接头的变形和翘曲超过了产品的或下凹过大，母材错边，接头的变形和翘曲超过了产品的 允许范围等。允许范围等。 Page 6 1.外面形状和尺寸不符合要求 危害：危害：焊缝成形不美观，影响到焊材与母材的结焊缝成形不美观，影响到焊材与母材的结 合，削弱焊接接头的强度性能，使接头的应力产合，削弱焊接接
4、头的强度性能，使接头的应力产 生偏向和不均匀分布，造成应力集中，影响焊接生偏向和不均匀分布，造成应力集中，影响焊接 结构的安全使用。结构的安全使用。 产生原因产生原因：焊件坡口角度不对，装配间隙不均匀，焊件坡口角度不对，装配间隙不均匀， 点固焊时未对正，焊接电流过大或过小，运条速点固焊时未对正，焊接电流过大或过小，运条速 度过快或过慢，焊条的角度选择不合适或改变不度过快或过慢，焊条的角度选择不合适或改变不 当，埋弧焊焊接工艺选择不正确等。当，埋弧焊焊接工艺选择不正确等。 Page 7 1.外面形状和尺寸不符合要求 防止措施防止措施：选择合适的坡口角度，按标准要求点选择合适的坡口角度，按标准要求
5、点 焊组装焊件，并保持间隙均匀，编制合理的焊接焊组装焊件，并保持间隙均匀，编制合理的焊接 工艺流程，控制变形和翘曲，正确选用焊接电流，工艺流程，控制变形和翘曲，正确选用焊接电流， 合适地掌握焊接速度，采用恰当的运条手法和角合适地掌握焊接速度，采用恰当的运条手法和角 度，随时注意适应焊件的坡口变化，以保证焊缝度，随时注意适应焊件的坡口变化，以保证焊缝 外观成形均匀一致。外观成形均匀一致。 Page 8 2.焊接裂纹 表现表现：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头在焊接应力及其他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，形成新界面所产中局部地区的金属原子结合力遭到破
6、坏，形成新界面所产 生的缝隙，具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。按形态生的缝隙，具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。按形态 可分为：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊可分为：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊 根裂纹、热影响区再热裂纹等。根裂纹、热影响区再热裂纹等。 Page 9 2.焊接裂纹 Page 10 2.焊接裂纹 危害危害：裂纹是所有的焊接缺陷里危害裂纹是所有的焊接缺陷里危害 最严重的一种。它的存在是导致焊接最严重的一种。它的存在是导致焊接 结构失效的最直接的因素，特别是在结构失效的最直接的因素，特别是在 锅炉压力容器的焊接接头中，因为它锅炉压力容器的焊接接头中，因为它
7、 的存在可能导致一场场灾难性的事故的存在可能导致一场场灾难性的事故 的发生，裂纹最大的一个特征是具有的发生，裂纹最大的一个特征是具有 扩展性，在一定的工作条件下会不断扩展性，在一定的工作条件下会不断 的的“生长生长”，直至断裂。，直至断裂。 Page 11 2.焊接裂纹 产生原因及防止措施：产生原因及防止措施： （1）冷裂纹：是焊接头冷却到较低温度下（对于钢来说）冷裂纹：是焊接头冷却到较低温度下（对于钢来说 是是Ms温度以下）时产生的焊接裂纹，冷裂纹的起源多发温度以下）时产生的焊接裂纹，冷裂纹的起源多发 生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化
8、学不均匀的 氢聚集的局部地带，裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩氢聚集的局部地带，裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩 展。这是由焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决展。这是由焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决 定的。定的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等) 产生机理：钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向，产生机理：钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向， 焊接接头的含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力焊接接头的含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力 状态。状态。 Page 12 2.焊接裂纹 产生原因：产生原因： a.钢种原淬
9、硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件钢种原淬硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件 等。钢的淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹。等。钢的淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹。 b.氢的作用，氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有氢的作用，氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有 延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越。延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越。 c.焊接接头的应力状态：高强度钢焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取焊接接头的应力状态：高强度钢焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取 决于钢的淬硬倾向和氢的作用，还决定于焊接接头的应力
10、状态。焊接决于钢的淬硬倾向和氢的作用，还决定于焊接接头的应力状态。焊接 时主要存在的应力有：不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金时主要存在的应力有：不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金 属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。 d.焊接工艺的影响：线能量过大会引起近缝区晶粒粗大，降低接头的焊接工艺的影响：线能量过大会引起近缝区晶粒粗大，降低接头的 抗裂性能；线能量过小，还会使热影响区淬硬，也不利于氢的逸出而抗裂性能；线能量过小，还会使热影响区淬硬，也不利于氢的逸出而 增大冷裂倾向。焊前预热和焊后热处理的温度不合适，多层焊的焊层增大冷裂倾向
11、。焊前预热和焊后热处理的温度不合适，多层焊的焊层 熔深不合适等。熔深不合适等。 Page 13 2.焊接裂纹 防止措施：防止措施： a.选择合适的焊接材料：如优质的低氢焊接材料和低氢的选择合适的焊接材料：如优质的低氢焊接材料和低氢的 焊接方法。对重要的焊接结构，应采用超低氢、高韧性的焊接方法。对重要的焊接结构，应采用超低氢、高韧性的 焊接材料，焊条、焊剂使用前应按规定烘干。焊接材料，焊条、焊剂使用前应按规定烘干。 b.焊前仔细清除坡口周围基体金属表面和焊丝上的水、油、焊前仔细清除坡口周围基体金属表面和焊丝上的水、油、 锈等污物，减少氢的来源，以降低焊缝中扩散氢的含量。锈等污物，减少氢的来源，以
12、降低焊缝中扩散氢的含量。 c.采用低匹配的焊缝或采用低匹配的焊缝或“软层焊接软层焊接”的方法，对防止冷裂的方法，对防止冷裂 纹也是有效的。纹也是有效的。 d.避免强力组装、防止错边、角变形等引起的附加应力，避免强力组装、防止错边、角变形等引起的附加应力， 对称布置焊缝，避免焊缝密集，尽量采用对称的坡口形式对称布置焊缝，避免焊缝密集，尽量采用对称的坡口形式 并力求减少填充金属量，防止焊缝缺陷的产生。并力求减少填充金属量，防止焊缝缺陷的产生。 Page 14 2.焊接裂纹 e.焊前预热和焊后缓冷，这不仅可以改善焊接接焊前预热和焊后缓冷，这不仅可以改善焊接接 头的金相组织，降低头的金相组织，降低 热
13、影响区的硬度和脆性，而热影响区的硬度和脆性，而 且可以加速焊缝中的氢向外扩散，此外还可以起且可以加速焊缝中的氢向外扩散，此外还可以起 到减小焊接残余应力的作用。到减小焊接残余应力的作用。 f.选择合适的焊接规范。焊接速度太快，则冷却选择合适的焊接规范。焊接速度太快，则冷却 速度相应的也快，易形成淬硬组织，若焊接速度速度相应的也快，易形成淬硬组织，若焊接速度 太慢，又会导致热影响区变宽，造成晶粒粗大。太慢，又会导致热影响区变宽，造成晶粒粗大。 选择合理的装配工艺和焊接顺序以及多层焊的焊选择合理的装配工艺和焊接顺序以及多层焊的焊 层熔深。层熔深。 Page 15 2.焊接裂纹 (2)层状撕裂：大型
14、厚壁结构在焊接过程中会沿钢层状撕裂：大型厚壁结构在焊接过程中会沿钢 板的厚度方向产生较大的板的厚度方向产生较大的Z向拉伸应力，如果钢向拉伸应力，如果钢 中的较多的夹层，就会沿钢板轧制方向出现一种中的较多的夹层，就会沿钢板轧制方向出现一种 台阶状的裂纹，称为层状撕裂。台阶状的裂纹，称为层状撕裂。 产生原因：产生原因：金属材料的中含有较多的非金属夹杂金属材料的中含有较多的非金属夹杂 物，物，Z向拘束应力大，热影响区的脆化等。向拘束应力大，热影响区的脆化等。 防止措施防止措施：选用具有抗层状撕裂能力的钢材，在选用具有抗层状撕裂能力的钢材，在 接头设计和焊接施工中采取措施降低接头设计和焊接施工中采取措
15、施降低Z向应力和向应力和 应力集中。应力集中。 Page 16 2.焊接裂纹 (3)热裂纹：焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊热裂纹：焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊 接裂纹。沿奥氏体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝表面，断口被氧化，接裂纹。沿奥氏体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝表面，断口被氧化， 呈氧化色。常有结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹等。呈氧化色。常有结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹等。 产生原因：产生原因： a.焊缝的化学元素的影响，主要是硫、磷的影响，易在钢中形成低熔焊缝的化学元素的影响，主要是硫、磷的影响，易在钢中形成低熔 点共晶体，是一种脆硬组织，在应力的
16、作用下引起结晶裂纹。其中的点共晶体，是一种脆硬组织，在应力的作用下引起结晶裂纹。其中的 硫、磷等杂质可能来自材料本身，也有可能来自焊接材料中，也有可硫、磷等杂质可能来自材料本身，也有可能来自焊接材料中，也有可 能来自焊接接头的表面。能来自焊接接头的表面。 b.凝固结晶组织形态也是形成热裂纹的一种重要因素。晶粒越粗大，凝固结晶组织形态也是形成热裂纹的一种重要因素。晶粒越粗大， 柱状晶的方向越明显，则产生结晶柱状晶的方向越明显，则产生结晶 裂纹的倾向就越大。也就是焊接裂纹的倾向就越大。也就是焊接 线能量越大越易形成热裂纹。线能量越大越易形成热裂纹。 c.力学因素对热裂纹的影响：焊件的刚性很大，工艺因素不当，装配力学因素对热裂纹的影响：焊件的刚性很大，工艺因素不当，装配 工艺不当以及焊接缺陷等都会导致应力集中而加大焊缝的热应力，在工艺不当以及焊接缺陷等都会导致应力集中而加大焊缝的热应力，在 结
