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1、 焊 缝 缺 陷 图 谱焊接基本知识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。熔化焊的冶金特点：、 温度高以手工电弧焊为例，电弧温度高达60008000，熔滴温度约18002400，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。、 熔池小，冷却速度快熔池的体积，手工焊约2cm310 cm3，自动焊约9 cm330 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。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
3、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。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
4、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焊缝缺陷的分类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。焊缝缺陷的危害性：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
5、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。焊缝纵向裂纹示意图一、 焊缝纵向裂纹X光底片 焊缝纵向裂纹1 焊缝纵向裂纹2 2 焊缝纵向裂纹3 焊缝纵向裂纹4 焊缝纵向裂纹5 焊缝纵向裂纹6 焊缝纵向裂纹7 焊缝纵向裂纹8 焊缝纵向裂纹9 焊缝纵向裂纹10 焊缝纵向裂纹11 焊缝纵向裂纹12 3 焊缝纵向裂纹13 焊缝纵向裂纹14 焊缝纵向裂纹15 焊缝纵向裂纹16 焊缝纵向裂纹17 焊缝纵向裂纹18 焊缝纵向裂纹19 焊缝纵向裂纹20 纵向裂纹的表面特征是沿焊缝长度方向出现的黑线，它既可以是连续线条，也可以是间断线条。纵向裂纹影像产生的原因是沿焊缝长度破裂而导致的不连续黑线
6、。 4二、热影响区纵向裂纹X光底片 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。焊缝横向裂纹示意图三、焊缝横向裂纹X光底片 焊缝横向裂纹1 焊缝横向裂纹2 5 焊缝横向裂纹3 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。四、母材裂纹X光底片 母材裂纹1 母材裂纹2裂纹：材料局部断裂形成的缺陷。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
7、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。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。孤坑裂纹是另一种形态的常见的热裂纹。热裂纹都是沿晶界开裂，通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料焊缝中
8、。 62、冷裂纹产生的机理：、焊接拉应力的作用：金属在焊后冷却至马氏体转变温度（大致在300-200）以下时被冷却过程中的过度热应力拉开，常发生在热影响区熔合线附近的过热区中。、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
9、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。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。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
10、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。 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。 7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6 8 未熔合7 未熔合8未熔合9坡口咬边（未熔）示意图坡口咬
