焊缝缺陷的种类和原因

     化工行业离不开各种各样的容器，而每一台容器都是用一条一条的小焊缝拼接而成的。许多容器的故障和泄漏都是由于焊缝的缺陷引起的。对于一个化工设备专业的人员有必要对焊缝进行了解。
先了解焊缝的组成结构，焊接接头一般有三个区块：焊缝、熔合区、热影响区。
焊缝区指在焊接发生熔化凝固的区域，它由熔化的母材和填充金属组成。
     热影响区指焊接时母材金属受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域称为热影响区。
熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处，熔合区一般很窄，宽度为0．1～0．4mm。熔合区由于化学成分不均匀，机械性能常常是焊缝中最差的。在填充金属与母材之间有一条界线，成为熔合线。
     一般做压力容器设计时，一般都会选择焊缝系数，即焊接接头系数，它是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。用以反映由于焊接材料、焊接缺陷和焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度，是焊接接头力学性能的综合反映。如焊缝系数为1时，代表焊缝的强度与母材强度一致，这就是为什么一些有毒、高压介质的压力容器的焊缝系数选1的原因了。
焊缝的常见缺陷有裂纹、、气孔、焊瘤、弧坑、咬边、夹渣、未焊透。
一、裂纹
    裂纹端部形状尖锐，应力集中严重，对承受交变和冲击载荷、静拉力影响较大，是焊接过程中最危险的缺陷。按其产生的原因可分冷裂纹、热裂纹和再热裂纹等。
裂纹分冷裂纹、热裂纹、再热裂纹
a、冷裂纹指在200℃以下产生的裂纹，它与氢有密切关系，其产生的主要原因是：
1、对大厚工件选用预热温度和焊后缓冷措施不合适。
2、焊材选用不合适。
3、焊接接头刚性大、工艺不合理。．
4、焊缝及其附近产生硬脆组织。
5、焊接规范选择不当。
     当焊缝为铸铁型时，较易出现冷裂纹。当采用异质焊接材料焊接，使焊缝成为奥氏体、铁素体或铜基焊缝时，由于焊缝金属有较好的塑性，配合采用合理的冷焊工艺，焊缝金属不易出现冷裂纹。要避免产生冷裂纹的措施：对焊件进行整体加热（550～700℃），使温差减小，降低焊接应力；采用加热减应区法降低补焊处所受的应力。
     热影响区的冷裂纹该种裂纹多数发生在含有较多渗碳体及马氏体的热影响区，在某些情况下也可能发生在离熔合线稍远的热影响区。要避免产生冷裂纹的措施：对焊件进行整体预热，使温差减小，降低焊接应力；裁丝法
B、热裂纹指在300℃以上产生的裂纹(主要是凝固裂纹)，其产生的主要原因是：
1、成份的影响。焊接纯奥氏体钢、某些高镍合金钢和有色金属时易出现。
2、焊缝中含有较多的硫等有害杂质元素。
3、焊接条件及接头状选择不当。
     当采用低碳钢与镍基铸铁焊条冷焊时，则焊缝较易出现属于热裂纹的结晶裂纹。避免热裂纹的措施：（1）通过调整焊缝化学成分，使其脆性温度区间缩小；（2）加入稀土元素，增强脱S、P反应，以及使晶粒细化等途径，以提高焊缝的抗热裂纹性（3）采用正确的冷焊工艺，使焊接应力降低；（4）使母材中的有害杂质较少熔入焊缝。
C、再热裂纹即消除应力退火裂纹。指在高强度钢的焊接区，由于焊后热处理或在高温下使用，在热影响区产生的晶界裂纹，其产生的主要原因是：
1、消除应力退火的热处理条件不当。
2、合金成分的影响。如铬、钼、钒、铌、硼等元素具有增大再热裂纹的倾向。
3、焊材、焊接规范选择不当。
4、结构设计不合理造成大的应力集中。
     因为裂纹是危害性最大的一种缺陷，所以对裂纹进行详细的了解。裂纹方向有纵向和横向两种。
焊缝的纵向是指为形成一定长度的焊缝，焊接时焊条（或焊丝）的移动方向。
焊缝出现纵向裂纹，原因如下：
1.焊接技术不合格。
2.焊接材料不合格。如：焊条质量，焊条种类选材不对,焊条受潮等。
3.焊接件不堪受力后产生裂纹，竖向裂缝为剪切力弯曲力所产生。
焊缝的横向是指为形成一定宽度的焊缝，焊接时焊条的摆动方向。
二、气孔
     在焊接过程中，因气体来不及及时逸出而在焊缝金属内部或表面所形成的空穴。其产生的原因是：
1、焊条、焊剂烘干不够。
2、焊接工艺不够稳定，电弧电压偏高，电弧过长，焊速过快和电流过小。
3、填充金属和母材表面油、锈等未清除干净。
4、未采用后退法熔化引弧点。
5、预热温度过低。
6、未将引弧和熄弧的位置错开。
7、焊接区保护不良，熔他面积过大。
8、交流电源易出现气孔，直流反接的气孔倾向最小。
三、焊瘤
     在焊接过程中，熔化金属流到焊缝外未熔化的母材上所形成的金属瘤，它改变了焊缝的横截面，对动载不利。其产生的原因是：
1、电弧过长、底层施焊电流过大。
2、立焊时电流过大、运条摆不当。
3、焊缝装配间隙过大。
四、弧坑
     焊缝在收尾处有明显的缺肉和凹陷。其产生的原因是：
1、焊接收弧时操作不当，熄弧时间过短。
2、自动焊时送丝与电源同时切断，没有先停丝再断电。
五、咬边
     电弧将焊缝边缘的母材焙化后，没有得到焊缝金属的补充而留下缺口。咬边削弱了接头的受力截面，使接头强度降低，造成应力集中，使可能在咬边处导致破坏。其产生的原因是：
1、电流过大，电弧过长、运条速度不当、电弧热量过高。
2、埋弧焊的电压过低、焊速过高。
3、焊条、焊丝的倾斜角度不正确。
六、夹渣
     在焊缝金属内部或熔合线部位存在的非金属夹杂物。夹渣对力学性能有影响，影响程度与夹渣的数量和形状有关。其产生的原因是：
1、多层焊时每层焊渣未清除干净。
2、焊件上留有厚锈。
3、焊条药皮的物理性能不当。
4、焊层形状不良、坡口角度设计不当。
5、焊缝的熔宽与熔深之比过小、咬边过深。
6、电流过小，焊速过快，焊渣来不及浮起。
七、未焊透母材之间或母材与熔敷金属之间存在局部未熔合现象。它一般存在于单面焊的焊缝根部，对应力集中很敏感，对强度、疲劳等性能影响较大。其产生的原因是：
1、坡口设计不良，角度小、钝边大、间隙小。
2、焊条、焊丝角度不正确。
3、电流过小、电压过低、焊速过快、电弧过长、有磁偏吹等。
4、焊件有厚锈，未清除干净。
5、埋弧自动焊时的焊偏。