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常見的焊接缺陷(內(nèi)部缺陷):
( {) S6 B* M# d' w$ y! l(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(jī)械強(qiáng)度,在未焊透的缺口和端部會(huì)形成應(yīng)力集中點(diǎn),在焊接件承受載荷時(shí)容易導(dǎo)致開裂。 u2 i( E$ X7 ^/ u
原因分析造成未焊透的主要原因是:對(duì)口間隙過小、坡口角度偏小、鈍邊厚、焊接線能量小、焊接速度快、焊接操作手法不當(dāng)。* O' {3 Y5 u! X: ^4 C, S+ V+ K p
防治措施
1 W4 U9 d1 l; ~9 t2 x⑴對(duì)口間隙嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求,最好間隙不小于2㎜。
, ?) J; V, B l. b! `* r. R6 [3 F+ C⑵對(duì)口坡口角度,按照壁厚和DL/T869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》的要求,或者按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求。一般壁厚小于20㎜的焊口采用V型坡口,單邊角度不小于30°,不小于20㎜的焊口采用雙V型或U型等綜合性坡口。, i c1 o% c# z. ]3 {2 z
⑶鈍邊厚度一般在1㎜左右,如果鈍邊過厚,采用機(jī)械打磨的方式修整,對(duì)于單V型坡口,可不留鈍邊。
/ ~. V1 i2 F) \- n$ V% j⑷根據(jù)自己的操作技能,選擇合適的線能量、焊接速度和操作手法。* q4 P' p9 F3 Z( P7 R
⑸使用短弧焊接,以增加熔透能力。
% S g* ^4 c2 i3 t p(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(jié)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。
' y8 T& G3 \4 [8 r" K0 r6 m4 a原因分析: L1 {: Y" x, e$ h7 O
造成未熔合的主要原因是焊接線能量小,焊接速度快或操作手法不恰當(dāng)。- n6 N& b% P% H' y; ^
防治措施
7 p$ N' Z% m. ~5 n7 F$ A) h4 k⑴適當(dāng)加大焊接電流,提高焊接線能量;, U% L* z; b q. z0 V& I2 S4 M* \
⑵焊接速度適當(dāng),不能過快;+ j4 V) b+ |( p4 _8 |8 y
⑶熟練操作技能,焊條(槍)角度正確。
% `4 @0 s4 y+ b# M(3)氣孔:在熔化焊接過程中,焊縫金屬內(nèi)的氣體
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5 ^+ b1 K; t7 [2 y8 K- d: Y. ~8 y或外界侵入的氣體在熔池金屬冷卻凝固前未來得及逸出而殘留在焊縫金屬內(nèi)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,由于冶金過程進(jìn)行時(shí)間很短,熔池金屬很快凝固,冶金過程中產(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(yīng)力集中趨勢沒有那么大,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(dǎo)致焊縫的強(qiáng)度降低。
" ^) y) { d8 ^# N s% G根本原因是焊接過程中,焊接本身產(chǎn)生的氣體或外部氣體進(jìn)入熔池,在熔池凝固前沒有來得及溢出熔池而殘留在焊縫中。
$ _; O3 G" B8 q+ m防治措施
# D2 R# A6 l6 _" }! q預(yù)防措施主要從減少焊縫中氣體的數(shù)量和加強(qiáng)氣體從熔池中的溢出兩方面考慮,主要有以下幾點(diǎn):
: j1 ?' s* N, P, p, z1 x- s) L% ^: S⑴焊條要求進(jìn)行烘培,裝在保溫筒內(nèi),隨用隨取;5 F4 k e& v' p9 c
⑵焊絲清理干凈,無油污等雜質(zhì);
8 i& G% `# u5 X( u$ Q⑶焊件周圍10~15㎜范圍內(nèi)清理干凈,直至發(fā)出金屬光澤;9 G0 U6 i. q! i3 a2 d3 F
⑷注意周圍焊接施工環(huán)境,搭設(shè)防風(fēng)設(shè)施,管子焊接無穿堂風(fēng);5 a% U" z. p5 T) G$ Q
⑸氬弧焊時(shí),氬氣純度不低于99.95%,氬氣流量合適;
2 Q" S! R, P4 K⑹盡量采用短弧焊接,減少氣體進(jìn)入熔池的機(jī)會(huì);
o$ d u0 X0 y- p4 r2 x⑺焊工操作手法合理,焊條、焊槍角度合適;6 b' O d$ T! u I+ l+ V
⑻焊接線能量合適,焊接速度不能過快;
. R) L" V$ F7 }' |⑼按照工藝要求進(jìn)行焊件預(yù)熱。
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某鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,手工電弧焊,未焊透 3 m( V" M) E6 k: R6 r/ j4 `
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% \" E- @4 ~. O8 S# u某鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,手工電弧焊,密集氣孔/ G& H# [7 ?3 m( I5 H/ B
(4)夾渣與夾雜物:熔化焊接時(shí)的冶金反應(yīng)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(nèi),稱為夾渣或夾雜物。視其形態(tài)可分為點(diǎn)狀和條狀,其外形通常是不規(guī)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(nèi)。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(nèi)則成為高密度夾雜物(俗稱夾鎢)。
. l4 ]% E: G1 X* d8 [; H; n1 `4 n: y原因分析5 l0 C! H7 n' C# U
⑴焊件清理不干凈、多層多道焊層間藥皮清理不干凈、焊接過程中藥皮脫落在熔池中等;8 x/ M1 L& A F8 k' A$ k+ e
⑵電弧過長、焊接角度部隊(duì)、焊層過厚、焊接線能量小、焊速快等,導(dǎo)致熔池中熔化的雜質(zhì)未浮出而熔池凝固。: Q/ w( U% G8 |, \, t
防治措施
3 F" P; J* v# R5 D/ w⑴焊件焊縫破口周圍10~15㎜表面范圍內(nèi)打磨清理干凈,直至發(fā)出金屬光澤;' a. J& ~: S( Y$ x9 n1 f7 W( D6 W
⑵多層多道焊時(shí),層間藥皮清理干凈;2 h7 s& ~: x k5 I! T1 M( N! s
⑶焊條按照要求烘培,不使用偏芯、受潮等不合格焊條;
/ E) _+ V$ p0 {" p( n; t⑷盡量使用短弧焊接,選擇合適的電流參數(shù);- @6 [" ? w" b8 V
⑸焊接速度合適,不能過快。
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W18Cr4V(高速工具鋼)-45鋼棒 對(duì)接電阻焊縫中的夾渣斷口照片& s- Z. Z7 @. I3 o% a
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鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,手工電弧焊,局部夾渣
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8 D7 q( f# Q6 ^& q# G$ P鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,手工電弧焊,兩側(cè)線狀?yuàn)A渣 " I5 ^- Y# k) e2 U
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鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,鎢極氬弧焊打底+手工電弧焊,夾鎢
/ H$ Q9 y4 a+ f% t7 P: d; X$ c: w(5)裂紋:焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成后在焊接區(qū)域中出現(xiàn)的金屬局部破裂的表現(xiàn)。
, m9 N" g \8 z焊縫金屬從熔化狀態(tài)到冷卻凝固的過程經(jīng)過熱膨脹與冷收縮變化,有較大的冷收縮應(yīng)力存在,而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過程而產(chǎn)生組織應(yīng)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(yīng)力等等,這些應(yīng)力的共同作用一旦超過了材料的屈服極限,材料將發(fā)生塑性變形,超過材料的強(qiáng)度極限則導(dǎo)致開裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強(qiáng)度,并且焊縫裂紋的尖端也成為承載后的應(yīng)力集中點(diǎn),成為結(jié)構(gòu)斷裂的起源。
% j( b. d" T5 k& O0 @裂紋可能發(fā)生在焊縫金屬內(nèi)部或外部,或者在焊縫附近的母材熱影響區(qū)內(nèi),或者位于母材與焊縫交界處等等。根據(jù)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:
/ j z7 i. }# I$ d: La.熱裂紋(又稱結(jié)晶裂紋):產(chǎn)生于焊縫形成后的冷卻結(jié)晶過程中,主要發(fā)生在晶界上,金相學(xué)中稱為沿晶裂紋,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(yán)重時(shí)能貫穿到表面和熱影響區(qū)。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高有關(guān)。
* E( t1 h- V" J# z5 M* W x0 Ib.冷裂紋:焊接完成后冷卻到低溫或室溫時(shí)出現(xiàn)的裂紋,或者焊接完成后經(jīng)過一段時(shí)間才出現(xiàn)的裂紋(這種冷裂紋稱為延遲裂紋,特別是諸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金鋼種容易產(chǎn)生此類延遲裂紋,也稱之為延遲裂紋敏感性鋼)。冷裂紋多出現(xiàn)在焊道與母材熔合線附近的熱影響區(qū)中,其取向多與熔合線平行,但也有與焊道軸線呈縱向或橫向的冷裂紋。冷裂紋多為穿晶裂紋(裂紋穿過晶界進(jìn)入晶粒),其成因與焊道熱影響區(qū)的低塑性組織承受不了冷卻時(shí)體積變化及組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的應(yīng)力而開裂,或者焊縫中的氫原子相互結(jié)合形成分子狀態(tài)進(jìn)入金屬的細(xì)微孔隙中時(shí)將造成很大的壓應(yīng)力連同焊接應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致開裂(稱為氫脆裂紋),以及焊條(填充金屬)或母材中的磷含量過高等因素有關(guān)。 " L6 z7 K- N9 j, d. @
c.再熱裂紋:焊接完成后,如果在一定溫度范圍內(nèi)對(duì)焊件再次加熱(例如為消除焊接應(yīng)力而采取的熱處理或者其他加熱過程,以及返修補(bǔ)焊等)時(shí)有可能產(chǎn)生的裂紋,多發(fā)生在焊結(jié)過熱區(qū),屬于沿晶裂紋,其成因與顯微組織變化產(chǎn)生的應(yīng)變有關(guān)。
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對(duì)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(照片來源:日本EISHIN KAGAKU CO.,LTD)9 ~ U& T1 V% |: A! E3 u
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合金鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片 V型坡口,氣體保護(hù)焊-鎢極氬弧焊,橫裂紋, c! y+ F: {- x: K6 }, ~, ?
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厚度14mm低合金鋼板對(duì)接焊縫X射線照相底片,X型坡口,自動(dòng)焊,縱向裂縫0 ^( G) n8 U) ?, Z3 p
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