焊接缺陷的分類

GB/T6417.1—2005《金屬熔化焊接頭缺欠分類及說明》將焊接缺欠根據(jù)其性質(zhì)、特征分為六大類，分別為裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合及未焊透、形狀和尺寸不良、其他缺欠。其中危害最大的是焊接裂紋。

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一、裂紋

在焊接應(yīng)力及其他致脆因素的共同作用下，材料的原子結(jié)合遭到破壞，形成新界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，易引起較高的應(yīng)力集中，而且有延伸和擴展的趨勢，所以是最危險的缺陷。焊接接頭中產(chǎn)生的裂紋包括∶熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂四大類。

（一）熱裂紋

熱裂紋是指在焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相（Ac;）線附近，液態(tài)金屬第一次結(jié)晶時產(chǎn)生的裂紋。熱裂紋通常沿晶界開裂，裂紋表面有氧化色彩，失去金屬光澤。

熱裂紋產(chǎn)生的原因是低熔點共晶物富集在晶粒邊界或焊縫中心，在焊縫冷卻凝固時受到拉應(yīng)力作用下形成開裂。通常發(fā)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼、奧氏體不銹鋼等材料焊縫中。

在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生熱裂紋∶

1、適當提高焊縫成形系數(shù)，即增加焊縫寬度，降低焊縫計算厚度，可采用多層多道焊法，改善散熱條件，使低熔點物質(zhì)上浮至焊縫表面而不存在于焊縫中，以降低偏析程度。

2、合理選用焊接參數(shù)，采取預(yù)熱和后熱等措施，并保證層間溫度不低于預(yù)熱溫度，減小焊接冷卻速度，避免焊縫中出現(xiàn)淬硬組織。

3、采用合理的裝配次序，減小焊接應(yīng)力。

4、收弧時采用引出板或延時斷弧，使焊縫金屬填滿弧坑，以減少弧坑裂紋的產(chǎn)生。

（二）冷裂紋

冷裂紋是指焊接接頭冷卻到Ms線（馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度）以下時產(chǎn)生的裂紋，可能是焊后立即產(chǎn)生，也可能在焊后幾小時、幾天或更長時間出現(xiàn)，故也稱為延遲裂紋。冷裂紋主要產(chǎn)生在熱影響區(qū)，也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。它可能沿晶開裂、穿晶開裂或兩者混合出現(xiàn)。

冷裂紋的產(chǎn)生原因是在拉應(yīng)力作用下，原子氫向高應(yīng)力區(qū)（缺陷部位）聚集。當氫聚集到一定濃度時，就會破壞金屬中原子的結(jié)合鍵，使金屬內(nèi)出現(xiàn)一些微觀裂紋。在應(yīng)力持續(xù)作用下，氫不斷地聚集，微觀裂紋不斷地擴展，直至發(fā)展為宏觀裂紋，最后斷裂。一般來說，有一個臨界的氫含量和一個臨界的應(yīng)力值決定冷裂紋的產(chǎn)生與否。

一般認為Rm≥450MPa以上的材料都有可能發(fā)生冷裂紋。如耐熱鋼、馬氏體不銹鋼、含Ni的低合金鋼、異種鋼的焊接接頭、特殊結(jié)構(gòu)鋼和堆焊層等。

在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生冷裂紋∶

1、選用低氫型焊條和焊劑，按規(guī)定溫度和時間烘干，在保溫筒中保存，隨取隨用。

2、焊前除凈待焊區(qū)的油、銹和其他有可能產(chǎn)生氫原子的污物。

3、因CO2氣體保護焊可以獲得低氫焊縫，故可考慮用CO2氣體保護焊焊接淬硬傾向較大、對氫敏感性較強的鋼種。

4、采取焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后緩冷或焊后消氫處理等措施，來降低冷卻速度，保證較低的應(yīng)力水平。

5、焊接時避免產(chǎn)生弧坑、咬邊、未焊透等缺陷，以減少應(yīng)力集中。

6、焊后進行熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，改善組織。

（三）再熱裂紋

再熱裂紋是指接頭冷卻后再加熱至550～650℃時產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生于沉淀強化材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb元素的金屬材料）的焊接熱影響區(qū)內(nèi)的粗晶區(qū)，一般從熔合線向熱影響區(qū)的粗晶區(qū)發(fā)展，呈晶間開裂特征。

再熱裂紋的產(chǎn)生主要是近縫區(qū)金屬在高溫熱循環(huán)作用下，強化相碳化物（如碳化鈦、碳化釩、碳化鈮、碳化鉻等）沉淀在晶內(nèi)的位錯區(qū)上，使晶內(nèi)的強化程度遠遠大于晶間，當強化相彌散分布在晶粒內(nèi)時，會阻礙晶粒內(nèi)部的局部調(diào)整，又會阻礙晶粒的整體變形。當應(yīng)力松弛而發(fā)生塑性變形時，主要由晶界來承擔。于是晶界區(qū)金屬發(fā)生滑移，且在三晶粒交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中，就會產(chǎn)生裂紋。

有再熱裂紋傾向的材料包括Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR 和日本的CF-62系列鋼。

在焊接中，可以采取如下措施防止產(chǎn)生再熱裂紋∶

1、采用合理的預(yù)熱或后熱處理，若焊后能及時后熱，可適當降低預(yù)熱溫度，在焊接中應(yīng)采用較大的熱輸入，以控制冷卻速度，降低再熱裂紋傾向。

2、在條件允許的前提下，盡可能加快升溫速度，盡快越過再熱裂紋敏感區(qū)，或縮短在此溫度區(qū)內(nèi)的停留時間，從而防止產(chǎn)生再熱裂紋。

3、在滿足設(shè)計要求的前提下，可選用低強度焊接材料，使焊縫強度低于母材以增高其塑性變形的能力。

（四）層狀撕裂

層狀撕裂是指在具有丁字接頭或角接接頭的厚大工件中，沿鋼板的軋制方向分層出現(xiàn)的階梯,狀裂紋。層狀撕裂實質(zhì)上也是冷裂紋。

產(chǎn)生層狀撕裂的原因是在軋制鋼板中存在硫化物、氧化物和硅酸鹽等低熔點非金屬夾雜物，其中尤以硫化物的作用為主，在軋制過程中被延展成片狀，分布在與表面平行的各層中，在垂直于厚度方向的焊接應(yīng)力的作用下，夾雜物首先開裂并擴展，以后這種開裂在各層之間相繼發(fā)生，連成一體，造成層狀撕裂的階梯性。

預(yù)防產(chǎn)生層狀撕裂的措施如下∶

1、嚴格控制鋼材的硫含量。

2、采用強度級別較低的焊接材料。

3、在與焊縫相連接的鋼板表面堆焊幾層低強度焊縫金屬作為過渡層，以避免夾雜物處于高溫區(qū)。

4、預(yù)熱和使用低氫型焊條，以降低鋼材對冷裂紋的敏感性。

焊工短期技能培訓(xùn)內(nèi)容：

第一周：焊工基礎(chǔ)（電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用）手工電弧焊操作技能培訓(xùn)（例如：手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能，單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧）。

第二周：氧、乙炔焊接與切割，等離子弧切割（氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程），各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。

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第三周：手工鎢極氬弧焊技術(shù)（例如：氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程）；氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧；常用有色技術(shù)材料，例如：鋁合金材料的焊接技巧。

第四周：二氧化碳氣體保護電弧焊技術(shù)（例如：二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程）；二氧化碳氣體保護焊焊接位置的操作技巧。