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1、 焊接接头的不完整性称焊接缺陷。主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺 陷等。4.5 焊接缺陷与检验 4.5.1 焊接裂纹1、热裂纹 热裂纹的特征热裂纹可发生在焊缝区或热影响区。热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称 晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化 色彩。热裂纹动画仿真 热裂纹产生的原因: 晶间存在液态薄膜。 接头中存在拉应力。 热裂纹的防止: 限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和 磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点 为988，很容易产生热裂纹。 缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝 晶粒，提高塑性减少偏析。 减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量， 焊前
2、预热，合理的焊缝布置等。2、冷裂纹 冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹。冷裂 纹的特征是无分支，通常为穿晶型。冷裂纹无氧 化色彩。最常见的冷裂纹是延迟裂纹，即在焊后延迟 一段时间才发生的裂纹。冷裂纹动画仿真 延迟裂纹的产生原因: 焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严 重，产生淬火组织，导致接头性能脆化。 焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大 量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化。 存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间，所以冷 裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱 发的，也叫氢致裂纹。 防止延迟裂纹的措施: 选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含
3、量，提 高焊缝金属塑性。 焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除 锈，减少氢的来源。 工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避 免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。 采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量 的多层多道焊等。 焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250，保温 26h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。 焊后进行清除应力的退火处理。4.5.2 气孔焊缝气孔有三种： 氢气孔高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的 氢溶入焊缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快 速冷却，氢的溶解度急速下降，析出氢气，产生 氢气孔。 一氧化碳气孔当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，
4、 在熔池温度下降时，将发生如下反应：FeO+C = Fe+CO此时，若熔池已开始结晶，则CO将来不及逸 出，便产生CO气孔。熔池氧化愈严重，含碳量愈 高，越易产生CO气孔。氮、氢的溶解度变化 氮气孔熔池保护不好时，空气中的氮溶入熔池而产生。 防止气孔的方法：焊条、焊剂要烘干，焊丝和焊缝坡口及 其两侧的母材要清除锈、油和水。焊接时采用短弧焊，采用碱性焊条。CO2 焊时，采用药芯焊丝。采用低碳材料都可减少和防止气孔的产 生。4.6 焊接件结构设计 4.6.1 焊件材料的选择4.6.2 焊接方法的选择4.6.3 焊接接头工艺设计4.6.4 典型焊件的工艺设计4.6.1 焊接材料的选择焊接材料的选择原
5、则：尽量选用可焊性好的材料: w(C)0.25%的低碳钢或w(CE)0.4%的低合金钢。 因这类钢淬硬倾向小，塑性高，焊接工艺简单。 尽量选用镇静钢。镇静钢含气量低，特别是含H2和 O2量低，可防止气孔和裂纹等缺陷。异种金属焊接时焊缝应与低强度金属等强度， 而工艺应按高强度金属设计。尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材， 以简化工艺过程。生产单件钢结构件 1板厚在310 mm,强度较低，且焊缝较短应选用手弧焊。 2板厚在10 mm以上，焊缝为长直焊缝或环焊缝应选用埋弧焊。 3板厚小于3 mm，焊缝较短应选用CO2焊。生产大批量钢结构 1板厚小于3 mm,无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应
6、 选用缝焊。 2板厚在310 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用CO2自动 焊。 3板厚大于10 mm，焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧 焊或电渣焊。生产不锈钢、铝合金和铜合金结构 1板厚小于3mm, 应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊。 2板厚在310 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩 弧或等离子弧自动焊。4.6.2 焊接方法的选择焊缝的布置1焊缝应尽可能分散，如 右图。以便减小焊接热影响 区，防止粗大组织的出现。2焊缝的位置应尽可能对 称分布，如右图，以抵消 焊接变形。4.6.3 焊接接头工艺的设 计3焊缝应尽可能避开最大应 力和应力集中的位置，如右 图。以防止焊接应力与外加 应
7、力相互叠加，造成过大的 应力和开裂。4焊缝应尽量避开机械加 工表面，如右图，以防止 破坏已加工面。5应便于焊接操作，如下图。焊缝位置应使焊 条易到位，焊剂易保持，电极易安放。接头型式的选择与设计接头型式应根据结构形状、强度要求、工件厚度 、焊后变形大小、焊条消耗量、坡口加工难易程度等 各个方面因素综合考虑决定。1熔焊接头设计2压焊接头设计（1）点焊接头设计点焊接头设计包括焊点直径d0，焊点数n等（2）摩擦焊的接头型式摩擦焊接头的型式，不仅根据产品的设计要求 来确定，同时也要考虑到摩擦焊接工艺的特点。4.6.3 典型焊件的工艺设计结构名称：中压容器 材料：16MnR（原材料尺寸为12005000mm） 件厚：筒身12mm；封头14mm；人孔圈20mm；管接头7mm压力容器生产数量：小批生产工艺设计要点：筒身用钢板冷卷，按实际尺寸，可分为 三节，为避免焊缝密集，筒身纵焊缝可相互 错开180，封头应采用热压成型，与筒身 连接处应有30 mm50mm的直段，使焊缝躲 开转角应力集中位置。根据各条焊缝的不同情况，可选用不同 的焊接方法、接头型式、焊接材料与工艺。焊接过程模拟
