焊缝缺陷图谱.doc

焊 缝 缺 陷 图 谱
焊接基本知识
1、焊接得冶金特点
什么叫焊接：
两个分离得物体（同种或异种材料）通过原子或分子之间得结合与扩散造成永久性联接得工艺过程叫焊接。
熔化焊就是金属材料焊接得主要方法：
熔化焊接时，被焊金属在热源作用下被加热，发生局部熔化，同时熔化了得金属、熔渣、气相之间进行着一系列影响焊缝金属得成分、组织与性能得化学冶金反应，随着热源得离开，熔化金属开始结晶，由液态转为固态，形成焊缝。
熔化焊得冶金特点：
⑴、 温度高
以手工电弧焊为例，电弧温度高达6000℃～8000℃，熔滴温度约1800℃～2400℃，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。
⑵、 温度梯度大
焊接就是局部加热，熔池温度在1700℃以上，而其周围就是冷态金属，形成很陡得温度梯度，从而会导致较大得内应力，引起变形或产生裂纹缺陷。
⑶、 熔池小，冷却速度快
熔池得体积，手工焊约2cm3～10 cm3，自动焊约9 cm3～30 cm3，金属从熔池到凝固只有几秒钟，在这样短得时间里，冶金反应就是不平衡得，因此焊缝金属成分不均匀，偏析较大。
2、焊缝得结晶特点
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；第一次就是液态金属转变为固体金属得结晶过程，称为一次结晶；第二次就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，晶体得生长方向指向溶池中心，形成柱状晶体，当柱状晶生长至相互接触时，结晶过程即告结束。焊缝表面形态以及热裂纹、气孔等缺陷得成因、形态、位置均与一次结晶有关。
对低碳钢及低合金钢，一次结晶得组织为奥氏体，继续冷却到低于相变温度时，奥氏体分解为铁素体与珠光体，冷却速度影响着铁素体与珠光体得比率与大小，进而影响焊缝得强度、硬度与塑性韧性，当冷却速度很大时，有可能产生淬硬组织马氏体，冷裂纹得形成与淬硬组织有关。
3、焊缝得组成及热影响区组织
焊接接头由焊缝与热影响区两部分组成。
二次结晶不仅仅发生在焊缝，也发生在靠近焊缝得基本金属区域，该区域在焊接过程中受到不同程度得加热，在不同温度下停留一段时间后又以不同速度冷却下来，最终获得各不相同得组织与机械性能，称为热影响区。根据组织特征可将热影响区划分为熔合区、过热区、相变重结晶区与不完全重结晶区四个小区，其中熔合区与过热区组织晶粒粗大，塑性很低，就是产生裂纹、局部脆性破坏得发源地，就是焊接接头得薄弱环节。
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焊缝缺陷得分类
1．外部缺陷
在焊缝得表面，用肉眼或低倍放大镜就可瞧到，如咬边，焊瘤，弧坑，表面气孔与裂纹等。
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，这些缺陷就是我们无损检测人员检查得主要对象。
焊缝缺陷得危害性：
1、 由于缺陷得存在，减少了焊缝得承载截面积，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与脆化现象，容易产生裂纹并扩展。
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
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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
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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
纵向裂纹得表面特征就是沿焊缝长度方向出现得黑线，它既可以就是连续线条，也可以就是间断线条。纵向裂纹影像产生得原因就是沿焊缝长度破裂而导致得不连续黑线。
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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，属脆性断口得延迟裂纹。

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
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焊缝横向裂纹3 焊缝横向裂纹4
焊缝横向裂纹得表征就是横在焊接影像上得一根细小黑线（直线或曲线），它产生得原因就是由焊缝上得金属破裂引起得。当焊接应力为拉应力并与氢得析集与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：
材料局部断裂形成得缺陷。
裂纹得分类方法：
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；
按发生条件与时机可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。
1、 热裂纹产生得机理：
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得高温区，最常见得热裂纹区就是结晶裂纹，其生成原因就是在焊缝金属凝固过程中，结晶偏析使杂质生成得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。
结晶裂纹最常见得情况就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。
孤坑裂纹就是另一种形态得常见得热裂纹。
热裂纹都就是沿晶界开裂，通常发生在杂质较多得碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料焊缝中。
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2、冷裂纹产生得机理：
①、焊接拉应力得作用：
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得过度热应力拉开，
常发生在热影响区熔合线附近得过热区中。
②、氢得聚集作用：
在焊接高温作用下，氢以原子状态进入熔池中，随着熔池温度得不断降低，氢在金属中得溶解度急剧下降；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，过饱与得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得细微孔隙中，并造成很大得压力，使局部产生很大得应力而形成冷裂纹。
氢得扩散在不同材料中速度不同，因此这类冷裂纹产生得时间也不同，有时在焊接后立即出现，有时在焊后几天，几周甚至更长得时间才出现，这就就是冷裂纹得延迟性，具有更大得危险性。
3、再热裂纹产生得机理：
就是指某些含钼、钒、铬、铌、钛等沉淀强化元素得低合金高强钢与耐热钢，焊接冷却后又重新加热（通常就是消除应力热处理）得过程中，在焊接热影响区得粗晶区产生得裂纹。产生裂纹得原因就是再加热时焊接残余应力松弛，导致较大得附加变形，与此同时热影响区得粗晶部位会析出合金碳化物组成得沉淀硬化相，如果粗晶部位得蠕变塑性不足以适应应力松弛所产生得附加变形，则沿晶界发生裂纹。再热裂纹得敏感温度区间为550℃-650℃。
产生裂纹得三大因素：
拘束应力、淬硬组织与扩散氢。
延迟裂纹发生得部位：
热影响区，少数在焊缝上，纵向与横向都有发生。常出现在低合金高强钢与中、高碳钢得焊接接头。焊趾裂纹、热影响区裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹等都就是延迟裂纹常见得形态。
裂纹微观形态：
穿晶开裂，也有沿晶开裂。
裂纹就是危害性最大得一种焊接缺陷：
裂纹就是一种面积型缺陷[具有三维尺寸得缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小）得缺陷称为面积性缺陷]，它得出现将显著减少承载面积，更严重得就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。
防止裂纹得措施：
1）焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区得奥氏体分解能在足够高温度区间内进行，避免淬硬组织得产生，同时也有减少焊接应力得作用。
2）焊接后即时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产生得应力，并使氢及时扩散到外界去。
3）选用低氢型焊条与碱性焊剂等；焊材按规定烘干，并严格清理坡口。
4）加强焊接时得保护与被焊处表面得清理，避免氢得侵入。
5）选用合理得焊接规范（例如：焊接速度过大或过小均易产生淬硬组织），采用合理得对口组装焊接顺序，以改善焊件得应力状态。
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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
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未熔合7 未熔合8

未熔合9

坡口咬边（未熔）示意图
坡口咬边（未熔）X光底片

坡口咬边（未熔）1 坡口咬边（未熔）2
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坡口咬边（未熔）影像得表面特征就是较黑得细长起伏宽度不一得黑线{线内常含有熔渣}，可以就是一根黑线，也可以就是多根黑线，它产生得原因就是长条形空腔出现在焊缝坡口得两侧。
未熔合影像得表面特征为一根或多根长条形得平行黑线，未熔合线较直，有时较黑得密集斑点会沿未熔合线散布。它产生得原因就是由焊接金属与母材金属之间长条形得间隙而引起得。
未熔合：
熔焊时，焊缝金属与母材金属、或焊缝金属之间未熔化结合在一起得部分，对口点焊时，母材与母材之间未完全熔化结合得部分。
未熔合得种类：
按其所在部位，未熔合可分为坡口未熔合、根部未熔合、层间未熔合三种。
未熔合产生得原因：
焊接电流过小；焊接速度过快；焊接角度不对；产生了弧偏吹现象；焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已被铁水覆盖；母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间得熔化结合等。
未熔合得危害：
未熔合也就是一种面积型缺陷，坡口未熔合与根部未熔合对承载截面积得减小非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹。
防止措施：
正确选用坡口与电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。

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未焊透示意图
未焊透X光底片

未焊透1 未焊透2

未焊透3 未焊透4
未焊透影像表面特征为焊缝中心部分呈规则性得边缘整齐得直线，成连续得或间断得黑色条纹，产生得原因就是焊缝坡口钝边得根部未完全溶化。
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未焊透：
母材根部钝边金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头得根部或根部未完全熔透得现象叫未焊透。
未焊透类型：
可分为双面焊未焊透与单面焊未焊透两种。
未焊透型状：
可分为双边未焊透与单边未焊透两种。
未焊透产生得原因：
焊接电流过小或运条速度过快，焊接速度过快；坡口角度太小；根部钝边太厚；组对间隙太小；焊条角度不当；电孤太长及电弧偏吹等。
未焊透得危害：
未焊透也就是一种比较危险得缺陷，其危害性取决于缺陷得形状、深度与长度。
未焊透缺陷不仅降低了焊接接头得机械性能，而且在未焊透处得缺口与端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，就是一种危险性缺陷，在受压焊缝中，这类缺陷一般就是不允许存在得。
防止措施：
合理选用坡口型式，装配间隙与采用正确得焊接工艺等。
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内凹示意图
焊缝内凹X光底片
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夹钨示意图
焊缝夹钨X光底片

夹钨1 夹钨2

夹钨3 夹钨4

夹钨5 夹钨6
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夹钨7 夹钨8
夹钨影像得表面特征为焊缝中出现一些不规则得白色斑点，它们就是由焊接过程中残留得小块钨渣引起得。

夹渣示意图
焊缝夹渣X光底片

夹渣1 夹渣2

夹渣3 夹渣4
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夹渣5 夹渣6

夹渣7
夹渣在焊缝中呈现得形态就是点状或条状得宽度不一、黑度不一得影像，它们产生得原因就是焊接过程中焊药熔渣或其它低密度杂质清理不干净而留存在焊缝中。
夹渣：
焊缝金属中残留有外来固体物质所形成得缺陷。
夹渣：就是指焊后残留在焊缝中得熔渣。
夹杂物：就是指由于焊接冶金反应产生得，焊后残留在焊缝金属中得非金属杂质（如氧化物，硫化物等）。
夹渣得形状：
条状与点状，外形不规则。
夹渣得分类：
按形态，夹渣可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣；
按残留固体物质种类，夹渣可分为非金属夹渣与金属夹渣。
非金属夹渣得主要成分就是硅酸盐，也有一些就是氧化物与硫化物，它们主要来自焊条药皮与焊剂熔渣。金属夹渣最常见得就是钨夹渣（偶见钢质夹珠），它就是由钨极氩弧焊中得钨极烧损，熔入焊缝中形成。
产生非金属夹渣得主要原因：
焊接电流过小，焊接速度太快；熔池金属凝固过快熔渣来不及浮起；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；边缘与层间清渣不彻底；基本金属与焊接材料化学成分不当，含硫，磷量较多等。
产生金属夹渣得主要原因：
焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。
夹渣得危害：
夹渣就是一种体积性缺陷，容易被射线照相检出。夹渣会减少焊缝受力载面。夹渣得棱角容易引起应力集中，成为交变载荷下得疲劳源。
防止措施：
正确选用焊接电流，焊接件得坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除干净焊渣，并合理选择运条角度与焊接速度等。
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密集气孔示意图
一、 焊缝密集气孔X光底片

密集气孔1 密集气孔2

密集气孔3 密集气孔4

密集气孔5 密集气孔6
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密集气孔7 密集气孔8

密集气孔9 密集气孔10

密集气孔11 密集气孔12

密集气孔13 密集气孔14

密集气孔15 密集气孔16
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密集气孔17 密集气孔18

密集气孔19 密集气孔20

密集气孔21 密集气孔22

密集气孔23 密集气孔24

密集气孔25 密集气孔26
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密集气孔27 密集气孔28

密集气孔29 密集气孔30

密集气孔31 密集气孔32
二、 焊缝链状气孔X光底片

链状气孔1 链状气孔2

链状气孔3 链状气孔4
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链状气孔5 链状气孔6
密集气孔或链状气孔得表征为出现在簇中得圆形或长条形得黑色斑点，它产生得原因就是焊缝中滞留气体得聚集。

分散气孔示意图
三、焊缝分散气孔X光底片

分散气孔1 分散气孔2
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分散气孔3 分散气孔4

分散气孔5 分散气孔6

分散气孔7
分散气孔表征为黑色圆形轮廓得非常清晰得阴影，它产生得原因就是气体滞留在焊缝里，使焊缝产生空洞。
三、 焊缝虫状气孔X光底片

虫状大气孔1 虫状大气孔2

虫状大气孔3 虫状大气孔4
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虫状大气孔5 虫状大气孔6

虫状大气孔7
气孔：
溶入焊缝金属得气体引起得空洞。
气孔分类：
按形状，气孔可分为球形气孔、条形气孔、针形气孔。
按分布状态，气孔可分为单个气孔、密集气孔、链状气孔、虫状气孔等。
气孔生成机理：
生成气孔得气体主要来自电孤周围得空气、母材与焊材表面得杂质，如油污、锈、水分以及焊条药皮与焊剂得分解燃烧。熔化了得金属在高温下可以吸收大量气体，冷却时，气体在金属中得熔解度下降，气体便析出并聚集生成气泡上浮，如果受到焊缝金属结晶得阻碍无法逸出，就会留在金属内生成气孔。
气孔发生得部位：
在焊缝中随机分布，任何部位都有可能出现。
气孔产生得原因：
焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落，焊蕊锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长：埋弧焊时电压过高或网路电压波动太大：气体保护焊时保护气体纯度低等，均易产生气孔。
气孔对焊缝得危害：
气孔就是一种体积型缺陷。它对焊缝强度得影响主要就是减少了受力载面，深气孔（针孔）有时会破坏焊缝得致密性，降低了机械性能，特别就是存在链状气孔时，对弯曲与冲击韧性会有比较明显得降低。
防止措施：
不使用药皮开裂，剥落，变质及焊芯锈蚀得焊条，生锈得焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧应清理干净，并要选用合适得焊接电流，电弧电压与焊接速度等。
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形状缺陷——焊缝金属表面成形不良或其她原因造成得缺陷，包括外咬边、内咬边、烧穿、根部内凹、收缩沟、弧坑、焊瘤、未焊满等。

外边缘咬边示意图
焊缝外边缘咬边X光底片

焊缝外边缘咬边表征为沿焊接影像边缘得不规则深色密度线，产生得原因就是焊缝边缘存在凹槽或沟槽。
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焊缝内边缘咬边示意图
焊缝内边缘咬边X光底片

焊缝内部（根部）咬边表征为靠近焊接影像中心沿根部焊道影像得不规则黑度，产生得原因就是焊缝内部（根部）由焊缝底部边缘沿伸出得凹槽引起得。
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错边示意图
焊缝错边X光底片

错边得表征为胶片密度在整个焊接影像胶片宽度上得突变，产生得原因就是焊接前金属板或管道没有对齐（或母材厚度不一）得现象。
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烧穿示意图
焊缝烧穿X光底片

烧穿1 烧穿2

烧穿3 烧穿4
焊穿得表征就是焊接影像中间局部黑度较大，边缘较模糊，它产生得原因就是由焊缝底部得严重凹陷或孔穴引起得；还有一种就就是焊穿后根部形成焊瘤，焊瘤中常包有气孔。
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过熔透示意图
焊缝过熔透X光底片

过熔透表征为焊接影像中间（焊根）密度较高得区域，该区域沿焊缝根部展开。它产生得原因就是焊缝根部（单面焊）熔透金属过多。
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焊接飞溅示意图
焊接飞溅X光底片

焊接飞溅得表征为靠近焊缝得白斑点，产生得原因就是由熔焊过程中溅起得金属颗粒落在母材上。