根本原因是焊接过程中,焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池,在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中。
防治措施
预防措施主要从减少焊缝中气体的数量和加强气体从熔池中的溢出两方面考虑,主要有以下几点:
⑴焊条要求进行烘培,装在保温筒内,随用随取;
⑵焊丝清理干净,无油污等杂质;
⑶焊件周围10~15㎜范围内清理干净,直至发出金属光泽;
⑷注意周围焊接施工环境,搭设防风设施,管子焊接无穿堂风;
⑸氩弧焊时,氩气纯度不低99.95%,氩气流量合适;
⑹尽量采用短弧焊接,减少气体进入熔池的机会;
⑺焊工操作手法合理,焊条、焊枪角度合适;
⑻焊接线能量合适,焊接速度不能过快;
⑼按照工艺要求进行焊件预热。
某钢板对接焊缝
X射线照相底片 V型坡口,手工电弧焊N春竿
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
(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)。
原因分析
⑴焊件清理不干净、多层多道焊层间药皮清理不干净、焊接过程中药皮脱落在熔池中等;
⑵电弧过长、焊接角度部队、焊层过厚、焊接线能量小、焊速快等,导致熔池中熔化的杂质未浮出而熔池凝固。
防治措施
⑴焊件焊缝破口周围10~15㎜表面范围内打磨清理干净,直至发出金属光泽;
⑵多层多道焊时,层间药皮清理干净;
⑶焊条按照要求烘培,不使用偏芯、受潮等不合格焊条;
⑷尽量使用短弧焊接,选择合适的电流参数;
⑸焊接速度合适,不能过快。
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,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
(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。
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赶蓿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,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,呈纵向群嵯蚍射状,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纹(戎掷淞盐瞥莆延迟裂纹,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攘盐拼┕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)或炔闹械牧缀量过高等因素有关。
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,其成因与显微组织然产生的应变有关。
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射线照相底片,X"坡口,自动焊,纵向裂缝(照片来源:《焊缝射线照相典型缺陷图谱》崔秀一 张泽丰 李伟 编著)
(6)偏析:在焊接时因金属熔化区域小、冷却快,容易造成焊缝金属化学成分分布不均匀,从而形成偏析缺陷,多为条状或线状并沿焊缝轴向分布。
(7)咬边与烧穿:这类缺陷属于焊缝的外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成的穿透(穿孔)即为烧穿。在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷,即是咬边。
根据咬边处于址斓纳舷旅妫可分为外咬边(在坡口开口大的一面)和内咬边(在坡口底部一面)。咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。
其他的焊缝外部缺陷还有:
焊瘤:焊缝根部的局部突出,这是焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊瘤下常会有未焊透缺陷存在,这是必须注意的。
内凹或下陷:焊缝根部向上收缩低于母材下表面时称为内凹,焊缝盖面低于母材上表面时称为下陷。
焊瘤、内凹或下陷原因分析
造成这些缺陷的原因是:对口间隙大,钝边薄、宽,熔池温度过高,熔池存在一个地方时间过长,对熔池的控制不当造成的,在形成凹陷缺陷时,电弧的推力不够也是重要原因。