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1、课题名称 浅议焊接缺陷危害及其采取工艺措施 专 业 学生姓名 学号 指导教师 起讫日期 设计地点 摘 要本文系统地讨论和分析了焊接缺陷定义,分类,焊接工程中缺欠形成的一般条件，缺欠影响和缺欠修复。涉及焊接应力与变形、接头性能变化（强韧性、疲劳强度、蠕变断裂强度与耐蚀性等）、各类裂纹和气孔等。重点分析了各种影响因素的作用，强调缺欠形成的有关基本概念。金属构件如果存在焊接缺陷,将直接影响到产品的和性能.因此,采取措施,避免焊接缺陷。关键词：金属构件; 焊接缺陷; 工艺措施;目 录1绪论.3 1.1 选题的目的和意义.3 1.2 研究的基本内容.32 焊接缺陷概述.5 2.1 焊接缺陷定义.5 2.
2、2 常见焊接缺陷.63 焊接缺陷分析.11 3.1常见焊接缺陷产生原因.11 3.2常见焊接缺陷危害.15 3.3常见焊接缺陷防治措施.164 结合生产实例阐述典型焊接工艺措施. .18 4.1 厚板和铸钢件焊接采取工艺措施.184.2天然气管道下线焊接采取工艺措施.195结论.206参考文献.217致谢.22. 1 绪论1.1 选题的目的和意义随着焊接技术的发展和进步，焊接结构的应用越来越广泛，几乎渗透到国民经济的各个领域，如石油与化工设备、起重运输设备、宇宙运载工具、车辆与船舶制造、冶金、矿山、建筑结构及国防工业建设等。很多重要的焊接结构，如压力容器、核反应堆器件、桥梁、船舶等都对其焊接质
3、量有着很高的要求，不允许出现一丝的缺陷，如果出现缺陷，就可能造成巨额的经济损失。情况严重时甚至造成人员的伤亡。在我们身边的许多事物可以触及到焊接的领域，我们生活的环境里存在许多焊接的产物，所以焊接质量的重要性不言而喻。由于焊接结构的特殊性，复杂性和质量的重要性，决定了为确保焊接结构的完整性，可靠性，安全性和使用性，这些就确定了研究焊接缺陷及采取的工艺措施的重要性。1.2 研究的基本内容（1）查阅有关图书和网络收集材料，深入焊接生产实际调查研究掌握第一手资料（2）结合焊接生产的实际现场条件，确定具体的焊接结构，对某些具体缺陷加以讨论分析找出产生缺陷的原因（3）结合具体缺陷采取相应的工艺措施，给出
4、具体实施方案（4）绘出焊接结构图2 焊接缺陷概述2.1 焊接缺陷定义焊接过程中，在焊接接头上产生的金属不连续、不致密或链接不良的现象称为焊接缺陷。焊接缺陷的产生原因十分复杂，既有冶金因素，也有工艺因素，还有应力因素。有时环境因素影响也很大。因此，焊接缺陷各种类较多。焊接检测人员必须熟悉缺陷的种类、特征，才能及时发现缺陷，保证生产顺利进行。焊接缺陷基本上可以分为三类：（1）尺寸上的缺陷包括焊接结构的尺寸误差和焊缝形状不佳等。（2）结构上的缺陷 包括气孔、夹渣、非金属夹渣物、融合不良、未焊透、咬边、裂纹、表面缺陷等。（3）性质上的缺陷 包括力学性能和化学性质等不能满足焊件的使用要求的缺陷。力学的性
5、能值的是抗拉强度、屈服点、伸长率、硬度、冲击吸收功、塑性、疲劳强度、弯曲角度等。化学性质指的是化学成分和耐腐蚀性等。2.2常见的焊接缺陷 （1）未焊透：母体金属接头处中间（X坡口）或根部（V、U坡口）的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度，在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。（如图1）某钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，未焊透（图1） （2）未熔合：固体金属与填充金属之间（焊道与母材之间），或者填充金属之间（多道焊时的焊道之间或焊层之间）局部未完全熔化结合，或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完全熔合在一起，有
6、时也常伴有夹渣存在。（如图2中未融合） （图2）（3）气孔：在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气体或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙，视其形态可分为单个气孔、链状气孔、密集气孔（包括蜂窝状气孔）等，特别是在电弧焊中，由于冶金过程进行时间很短，熔池金属很快凝固，冶金过程中产生的气体、液态金属吸收的气体，或者焊条的焊剂受潮而在高温下分解产生气体，甚至是焊接环境中的湿度太大也会在高温下分解出气体等等，这些气体来不及析出时就会形成气孔缺陷。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大，但是它破坏了焊缝金属的致密性，减少了焊缝金属的有效截面积，从而导
7、致焊缝的强度降低。（如图3） 某钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，密集气孔（图3） （4）夹渣与夹杂物：熔化焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。另外，在采用钨极氩弧焊打底+手工电弧焊或者钨极氩弧焊时，钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物（俗称夹钨）。（如图4） W18Cr4V（高速工具钢）-45钢棒对接电阻焊缝中的夹渣断口照片 钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，
8、手工电弧焊，局部夹渣钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，两侧线状夹渣 钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，钨极氩弧焊打底+手工电弧焊，夹钨（图4） （5）裂纹：焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。（如图5）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，
9、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。裂纹可能发生在焊缝金属内部或外部，或者在焊缝附近的母材热影响区内，或者位于母材与焊缝交界处等等。根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同，可以把裂纹分为以下几类：a.热裂纹（又称结晶裂纹）：产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，金相学中称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条（填充金属）或母材中的硫含量过高有关。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
10、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。c.再热裂纹：焊接完成后，如果在一定温度范围内对焊件再次加热（例如为消除焊接应力而采取的热处理或者其他加热过程，以及返修补焊等）时有可能产生的裂纹，多发生在焊结过热区，属于沿晶裂纹，其成因与显微组织变化产生的应变有关。对接焊缝上的纵向表面裂纹与外咬边的荧光磁粉检测显示照片（照片来源：日本EISHIN KAGAKU CO.,LTD） 合金钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，气体保护焊-钨极氩弧焊，横裂纹 厚度14mm低合金钢板对接焊缝X射线
