⑴ 焊缝缺陷的危害是什么如何防止焊接缺陷
焊缝缺陷是造成锅炉、压力容器失效和事故的主要原因,因此,必须对焊缝缺陷的危害性有充分的熟悉。 (1)焊缝弧坑缺陷对焊接接头的强度和应力水平有不利的影响。焊瘤不仅影响了焊缝的外观,而且也掩盖了焊瘤处焊趾的质量情况,往往会在这个部位上出现未熔合缺陷。 (2)咬边是一种危险性较大的外观缺陷。它不但减少焊缝的承压面积,而且在咬边根部往往形成较尖锐的缺口,造成应力集中,很轻易形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。因此,对咬边有严格的限制。 (3)气孔、夹渣等体积性缺陷的危害性主要表现为降低焊接接头的承载能力。假如气孔穿透焊缝表面。介质积存在孔穴内,当介质有腐蚀性时,将形成集中腐蚀,孔穴逐渐变深、变大,以至腐蚀穿孔而泄漏。夹渣边沿假如有尖锐外形,还会在该处形成应力集中。 (4)未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是应力集中的地方,在交变载荷作用下很可能天生裂纹。 (5)裂纹是最尖锐的一种缺口,它的缺口根部曲率半径接近于零。尖锐根部有明显的应力集中,当应力水平超过尖锐根部的强度极限时,裂纹就会扩展,以至贯串整个截面而造成锅炉压力容器失效。特别是当焊接接头处于脆性状态时,裂纹的扩展速度极快,造成脆性破裂事故。裂纹还会加剧疲惫破坏和应力腐蚀破坏。 要保证焊接接头的质量,就应在焊接过程中采用有效措施,防止产生焊接缺陷。 (1)防止咬边的措施是电流大小要适当;运条要均匀;焊条角度要正确;焊接电弧要短些;埋弧自动焊的焊速要适当。 (2)防止产生气孔的措施是:不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条;各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度和保温时间进行烘干;焊接坡口及其两侧应清理干净;正确地选择焊接工艺参数;碱性焊条施焊时,应短弧操纵。 (3)防止产生夹渣的主要措施有:彻底清除渣壳和坡口边沿的氧化度及多层焊道间的焊渣;正确运条,有规律地搅动熔池,促使熔渣与铁水分离;适当减慢焊接速度,增加焊接电流,以改善熔渣浮出条件;选择适宜的坡口角度;调整焊条药皮或焊剂的化学成分,降低熔渣的熔点。
⑵ 常见的焊接缺陷及防治方法
1.几何形状不符合要求
焊缝外形尺寸超出要求,高低宽窄不一,焊波脱节凸凹不平,成型不良,背面凹陷凸瘤等。其危害是减弱焊缝强度或造成应力集中,降低动载荷强度。造成该缺陷的原因是:焊接规范选择不当,操作技术欠佳,填丝走焊不均匀,熔池形状和大小控制不准等。预防的对策:工艺参数选择合适,操作技术熟练,送丝及时位置准确,移动一致,准确控制熔池温度。
2.未焊透和未熔合
焊接时未完全熔透的现象称为未焊透,如坡口的根部或钝边未熔化,焊缝金属未透过对口间隙则称为根部未焊透,多层焊道时,后焊的焊道与先焊的焊道没有完全熔合在一起则称为层间未焊透。其危害是减少了焊缝的有效截面积,因而降低了接头的强度和耐蚀性。在GTAW中为焊透是不允许的。焊接时焊道与母材或焊道与焊道之间未完全熔化结合的部分称为未熔合。往往与未焊透同时存在,两者区别在于:未焊透总是有缝隙,而未熔合则没有。未熔合是一种平面状缺陷,其危害犹如裂纹。对承载要求高和塑性差的材料危害性更大,所以未熔合是不允许存在的。产生未焊透和未熔合的原因:电流太小,焊速过快,间隙小,钝边厚,坡口角度小,电弧过长或电弧偏离坡口一侧,焊前清理不彻底,尤其是铝合金的氧化膜,焊丝、焊炬和工件间位置不正确,操作技术不熟练等。只要有上述一种或数种原因,就有可能产生未焊透和未熔合。预防的对策:正确选择焊接规范,选择适当的坡口形式和装配尺寸,选择合适的垫板沟槽尺寸,熟练操作技术,走焊时要平稳均匀,正确掌握熔池温度等。
3.烧穿
焊接中熔化金属自坡口背面流出而形成穿孔的缺陷。产生原因与未焊透恰好相反。熔池温度过高和填丝不及时是最重要的。烧穿能降低焊缝强度,一起应力集中和裂纹而,烧穿是不允许的,都必须补好。预防的对策也使工艺参数适合,装配尺寸准确,操作技术熟练。
4.裂纹
在焊接应力及其它致脆因素作用下,焊接接头中部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生的缝隙,它具有尖锐的缺口和大的长宽比
的特征。裂纹有热裂纹和冷裂纹之分。焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹叫热裂纹。焊接接头冷却到较低温度下(对于钢来说马氏体转变温度一下,大约为230℃)时产生的裂纹叫冷裂纹。冷却到室温并在以后的一定时间内才出现的冷裂纹又叫延迟裂纹。裂纹不仅能减少焊缝金属的有效面积,降低接头的强度,影响产品的使用性能,而且会造成严重的应力集中,在产品的使用中,裂纹能继续扩展,以致发生脆性断裂。所以裂纹是最危险的缺陷,必须完全避免。热裂纹的产生是冶金因素和焊接应力共同作用的结果。预防对策:减少高温停留时间和改善焊接时的应力。冷裂纹的产生是材料有淬硬倾向,焊缝中扩散氢含量多和焊接应力三要素共同作用的结果。预防措施:限制焊缝中的扩散氢含量,降低冷却速度和减少高温停留时间以改善焊缝和热影响区的组织结构,采用合理的焊接顺序以减小焊接应力,选用合适的焊丝和工艺参数减少过热和晶粒长大倾向,采用正确的收弧方法填满弧坑,严格焊前清理,采用合理的坡口形式以减小熔合比。
5.气孔
焊接时,熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的孔穴。常见的气孔有三种,氢气孔多呈喇叭形,一氧化碳气孔呈链状,氮气孔多呈蜂窝状。焊丝焊件表面的油污、氧化皮、潮气、保护气不纯或熔池在高温下氧化等都是产生气孔的原因。气孔的危害是降低焊接接头强度和致密性,造成应力集中时可能成为裂纹的气源。预防的对策,焊丝和焊件应清洁并干燥,保护气应符合标准要求,送丝及时,熔滴过度要快而准,移动平稳,防止熔池过热沸腾,焊炬摆幅不能过大。焊丝焊炬工件间保持合适的相对位置和焊接速度。
6.夹渣和夹钨
由焊接冶金产生的,焊后残留在焊缝金属中的非金属杂质如氧化物硫化物等称为夹渣。钨极因电流过大或与工件焊丝碰撞而使端头熔化落入熔池中即产生了夹钨。产生夹渣的原因,焊前清理不彻底,焊丝熔化端严重氧化。夹渣和夹钨均能降低接头强度和耐蚀性,都必须加以限制。预防对策,保证焊前清理质量,焊丝熔化端始终处于保护区内,保护效果要好。选择合适的钨极直径和焊接规范,提高操作技术熟练程度,正确修磨钨极端部尖角,当发生打钨时,必须重新修磨钨极。
7.咬边
沿焊趾的母材熔化后未得到焊缝金属的补充而留下的沟槽称为咬边,有表面咬边和根部咬边两种。产生咬边的原因:电流过大,焊炬角度错误,填丝慢了或位置不准,焊速过快等。钝边和坡口面熔化过深使熔化焊缝金属难于充满就会产生根部咬边,油漆在横焊上侧。咬边多产生在立焊、横焊上侧和仰焊部位。富有流动性的金属更容易产生咬边,如含镍较高的低温钢、钛金属等。咬边的危害是降低了接头强度,容易形成应力集中。预防的对策:选择的工艺参数要合适,操作技术要熟练,严格控制熔池的形状和大小,熔池要饱满,焊速要合适,填丝要及时,位置要准确。
8.焊道过烧和氧化
焊道内外表面有严重的氧化物,产生的原因:气体的保护效果差,如气体不纯,流量小等,熔池温度过高,如电流大、焊速慢、填丝迟缓等,焊前清理不干净,钨极外伸过长,电弧长度过大,钨极和喷嘴不同心等。焊接铬镍奥氏体钢时内部产生菜花状氧化物,说明内部充气不足或密封不严实。焊道过烧能严重降低接头的使用性能,必须找出产生的原因而制定预防的措施。
9.偏弧
产生的原因:钨极不笔直,钨极端部形状不精确,产生打钨后未修磨钨极,焊炬角度或位置不正确,熔池形状或填丝错误等。
10.工艺参数不合适所产生的缺陷
工艺参数不合适所产生的缺陷:电流过大:咬边、焊道表面平而宽、氧化和烧穿。电流过小:焊道宽而高、与母材过度不圆滑且熔合不良、为焊透和未熔合。焊速太快:焊道细小、焊波脱节、未焊透和未熔合、坡口未填满。焊速太慢:焊道过宽、过高的余高、凸瘤或烧穿。电弧过长:气孔、夹渣、未焊透、氧化。
⑶ 焊接缺陷的产生原因及防止措施有哪些
形状缺欠
外观质量粗糙,鱼鳞波高低、宽窄发生突变;焊缝与母材非圆滑过渡。
主要原因:操作不当,返修造成。
危害:应力集中,削弱承载能力。
尺寸缺欠
焊缝尺寸不符合施工图样或技术要求。
主要原因:施工者操作不当
危害:尺寸小了,承载截面小; 尺寸大了,削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。
咬边
原因:⒈焊接参数选择不对,U、I太大,焊速太慢。
⒉电弧拉得太长。熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。
危害:母材金属的工作截面减小,咬边处应力集中。
弧坑
由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。
原因:焊丝或者焊条停留时间短,填充金属不够。
危害:⒈减少焊缝的截面积;
⒉弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚,因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。
烧穿
原因:⒈焊接电流过大;
⒉对焊件加热过甚;
⒊坡口对接间隙太大;
⒋焊接速度慢,电弧停留时间长等。
危害:⒈表面质量差
⒉烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺欠。
焊瘤
熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。
原因:焊接参数选择不当; 坡口清理不干净,电弧热损失在氧化皮上,使母材未熔化。
危害:表面是焊瘤下面往往是未熔合,未焊透; 焊缝几何尺寸变化,应力集中,管内焊瘤减小管中介质的流通截面积。
气孔
原因:⒈电弧保护不好,弧太长。
⒉焊条或焊剂受潮,气体保护介质不纯。
⒊坡口清理不干净。
危害:从表面上看是减少了焊缝的工作截面;更危险的是和其他缺欠叠加造成贯穿性缺欠,破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。
夹渣
焊接熔渣残留在焊缝中。易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位,焊道形状突变,存在深沟的部位也易产生夹渣。
原因:⒈熔池温度低(电流小),液态金属黏度大,焊接速度大,凝固时熔渣来不及浮出;
⒉运条不当,熔渣和铁水分不清;
⒊坡口形状不规则,坡口太窄,不利于熔渣上浮;
⒋多层焊时熔渣清理不干净。
危害:较气孔严重,因其几何形状不规则尖角、棱角对机体有割裂作用,应力集中是裂纹的起源。
未焊透
当焊缝的熔透深度小于板厚时形成。单面焊时,焊缝熔透达不到钢板底部;双面焊时,两道焊缝熔深之和小于钢板厚度时形成。
原因:⒈坡口角度小,间隙小,钝边太大;
⒉电流小,速度快来不及熔化;
⒊焊条偏离焊道中心。
危害:工作面积减小,尖角易产生应力集中,引起裂纹
未熔合
熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。
原因:⒈电流小、速度快、热量不足;
⒉坡口或焊道有氧化皮、熔渣等,一部分热量损失在熔化杂物上,剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属。
⒊焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置,熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分,容易产生未熔合。
危害:因为间隙很小,可视为片状缺欠,类似于裂纹。易造成应力集中,是危险性较大的缺陷。
焊接裂纹
危害最大的一种焊接缺陷
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,材料的原子结合遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征,易引起较高的应力集中,而且有延伸和扩展的趋势,所以是最危险的缺陷。