常見(jiàn)的焊接缺陷
- 2018-08-23 13:50:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng )
- 6531
(1)未焊透:母體金屬接頭處中間(X坡口)或根部(V、U坡口)的鈍邊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頭的機械強度,在未焊透的缺口和端部會(huì )形成應力集中點(diǎn),在焊接件承受載荷時(shí)容易導致開(kāi)裂。
(2)未熔合:固體金屬與填充金屬之間(焊道與母材之間),或者填充金屬之間(多道焊時(shí)的焊道之間或焊層之間)局部未完全熔化結合,或者在點(diǎn)焊(電阻焊)時(shí)母材與母材之間未完全熔合在一起,有時(shí)也常伴有夾渣存在。
(3)氣孔:在熔化焊接過(guò)程中,焊縫金屬內的氣體
或外界侵入的氣體在熔池金屬冷卻凝固前未來(lái)得及逸出而殘留在焊縫金屬內部或表面形成的空穴或孔隙,視其形態(tài)可分為單個(gè)氣孔、鏈狀氣孔、密集氣孔(包括蜂窩狀氣孔)等,特別是在電弧焊中,由于冶金過(guò)程進(jìn)行時(shí)間很短,熔池金屬很快凝固,冶金過(guò)程中產(chǎn)生的氣體、液態(tài)金屬吸收的氣體,或者焊條的焊劑受潮而在高溫下分解產(chǎn)生氣體,甚至是焊接環(huán)境中的濕度太大也會(huì )在高溫下分解出氣體等等,這些氣體來(lái)不及析出時(shí)就會(huì )形成氣孔缺陷。盡管氣孔較之其它的缺陷其應力集中趨勢沒(méi)有那么大,但是它破壞了焊縫金屬的致密性,減少了焊縫金屬的有效截面積,從而導致焊縫的強度降低。
某鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,未焊透 某鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,密集氣孔
(4)夾渣與夾雜物:熔化焊接時(shí)的冶金反應產(chǎn)物,例如非金屬雜質(zhì)(氧化物、硫化物等)以及熔渣,由于焊接時(shí)未能逸出,或者多道焊接時(shí)清渣不干凈,以至殘留在焊縫金屬內,稱(chēng)為夾渣或夾雜物。視其形態(tài)可分為點(diǎn)狀和條狀,其外形通常是不規則的,其位置可能在焊縫與母材交界處,也可能存在于焊縫內。另外,在采用鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊或者鎢極氬弧焊時(shí),鎢極崩落的碎屑留在焊縫內則成為高密度夾雜物(俗稱(chēng)夾鎢)。
鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,局部夾渣
W18Cr4V(高速工具鋼)-45鋼棒
對接電阻焊縫中的夾渣斷口照片
鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,兩側線(xiàn)狀夾渣 鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊,夾鎢
(5)裂紋:焊縫裂紋是焊接過(guò)程中或焊接完成后在焊接區域中出現的金屬局部破裂的表現。
焊縫金屬從熔化狀態(tài)到冷卻凝固的過(guò)程經(jīng)過(guò)熱膨脹與冷收縮變化,有較大的冷收縮應力存在,而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過(guò)程而產(chǎn)生組織應力,更加上母材非焊接部位處于冷固態(tài)狀況,與焊接部位存在很大的溫差,從而產(chǎn)生熱應力等等,這些應力的共同作用一旦超過(guò)了材料的屈服極限,材料將發(fā)生塑性變形,超過(guò)材料的強度極限則導致開(kāi)裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強度,并且焊縫裂紋的尖端也成為承載后的應力集中點(diǎn),成為結構斷裂的起源。
裂紋可能發(fā)生在焊縫金屬內部或外部,或者在焊縫附近的母材熱影響區內,或者位于母材與焊縫交界處等等。根據焊接裂紋產(chǎn)生的時(shí)間和溫度的不同,可以把裂紋分為以下幾類(lèi):
a.熱裂紋(又稱(chēng)結晶裂紋):產(chǎn)生于焊縫形成后的冷卻結晶過(guò)程中,主要發(fā)生在晶界上,金相學(xué)中稱(chēng)為沿晶裂紋,其位置多在焊縫金屬的中心和電弧焊的起弧與熄弧的弧坑處,呈縱向或橫向輻射狀,嚴重時(shí)能貫穿到表面和熱影響區。熱裂紋的成因與焊接時(shí)產(chǎn)生的偏析、冷熱不均以及焊條(填充金屬)或母材中的硫含量過(guò)高有關(guān)。
b.冷裂紋:焊接完成后冷卻到低溫或室溫時(shí)出現的裂紋,或者焊接完成后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才出現的裂紋(這種冷裂紋稱(chēng)為延遲裂紋,特別是諸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金鋼種容易產(chǎn)生此類(lèi)延遲裂紋,也稱(chēng)之為延遲裂紋敏感性鋼)。冷裂紋多出現在焊道與母材熔合線(xiàn)附近的熱影響區中,其取向多與熔合線(xiàn)平行,但也有與焊道軸線(xiàn)呈縱向或橫向的冷裂紋。冷裂紋多為穿晶裂紋(裂紋穿過(guò)晶界進(jìn)入晶粒),其成因與焊道熱影響區的低塑性組織承受不了冷卻時(shí)體積變化及組織轉變產(chǎn)生的應力而開(kāi)裂,或者焊縫中的氫原子相互結合形成分子狀態(tài)進(jìn)入金屬的細微孔隙中時(shí)將造成很大的壓應力連同焊接應力的共同作用導致開(kāi)裂(稱(chēng)為氫脆裂紋),以及焊條(填充金屬)或母材中的磷含量過(guò)高等因素有關(guān)。
c.再熱裂紋:焊接完成后,如果在一定溫度范圍內對焊件再次加熱(例如為消除焊接應力而采取的熱處理或者其他加熱過(guò)程,以及返修補焊等)時(shí)有可能產(chǎn)生的裂紋,多發(fā)生在焊結過(guò)熱區,屬于沿晶裂紋,其成因與顯微組織變化產(chǎn)生的應變有關(guān)。
對接焊縫上的縱向表面裂紋與外咬邊的熒光磁粉檢測顯示照片(照片來(lái)源:日本EISHIN KAGAKU CO.,LTD)
合金鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,氣體保護焊-鎢極氬弧焊,橫裂紋
厚度14mm低合金鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片,X型坡口,自動(dòng)焊,縱向裂縫(照片來(lái)源:《焊縫射線(xiàn)照相典型缺陷圖譜》崔秀一 張澤豐 李偉 編著(zhù))
(6)偏析:在焊接時(shí)因金屬熔化區域小、冷卻快,容易造成焊縫金屬化學(xué)成分分布不均勻,從而形成偏析缺陷,多為條狀或線(xiàn)狀并沿焊縫軸向分布。
(7)咬邊與燒穿:這類(lèi)缺陷屬于焊縫的外部缺陷。當母體金屬熔化過(guò)度時(shí)造成的穿透(穿孔)即為燒穿。在母體與焊縫熔合線(xiàn)附近因為熔化過(guò)強也會(huì )造成熔敷金屬與母體金屬的過(guò)渡區形成凹陷,即是咬邊。
根據咬邊處于焊縫的上下面,可分為外咬邊(在坡口開(kāi)口大的一面)和內咬邊(在坡口底部一面)。咬邊也可以說(shuō)是沿焊縫邊緣低于母材表面的凹槽狀缺陷。其他的焊縫外部缺陷還有:
焊瘤:焊縫根部的局部突出,這是焊接時(shí)因液態(tài)金屬下墜形成的金屬瘤。焊瘤下常會(huì )有未焊透缺陷存在,這是必須注意的。
內凹或下陷:焊縫根部向上收縮低于母材下表面時(shí)稱(chēng)為內凹,焊縫蓋面低于母材上表面時(shí)稱(chēng)為下陷。
溢流:焊縫的金屬熔池過(guò)大,或者熔池位置不正確,使得熔化的金屬外溢,外溢的金屬又與母材熔合。
弧坑:電弧焊時(shí)在焊縫的末端(熄弧處)或焊條接續處(起弧處)低于焊道基體表面的凹坑,在這種凹坑中很容易產(chǎn)生氣孔和微裂紋。
焊偏:在焊縫橫截面上顯示為焊道偏斜或扭曲。
加強高(也稱(chēng)為焊冠、蓋面)過(guò)高:焊道蓋面層高出母材表面很多,一般焊接工藝對于加強高的高度是有規定的,高出規定值后,加強高與母材的結合轉角很容易成為應力集中處,對結構承載不利。
以上的外部缺陷多容易使焊件承載后產(chǎn)生應力集中點(diǎn),或者減小了焊縫的有效截面積而使得焊縫強度降低,因此在焊接工藝上一般都有明確的規定,并且常常采用目視檢查即可發(fā)現這些外部缺陷。
鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,外部咬邊 鋼板對接焊縫X射線(xiàn)照相底片V型坡口,手工電弧焊,內部咬邊。
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