常见的焊接缺陷是什么?检验方法一览

小编 2022-05-19 10:44:30 710

  常见的焊接缺陷可分为四类:

  (1)焊缝尺寸不符合要求:如焊缝超高、超宽、过窄、高低差过大、焊缝与母材过渡不平滑等。

  (2)焊接表面缺陷:如咬边、焊瘤、凹陷、溢流、未焊透、表面气孔、表面裂纹等。

  (3)焊缝内部缺陷:如气孔、夹渣、裂纹、未熔合、夹钨、双面焊未焊透等。

  (4)焊接接头性能不符合要求:由于过热、过烧等原因,焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能降低。

常见的焊接缺陷是什么?检验方法一览

  一、焊接缺陷

  (1)焊接变形

  一般焊接后工件会变形。如果变形超过允许值,就会影响使用。主要原因是焊件局部加热和冷却不均匀。因为焊接时,焊件只在局部加热到高温,越靠近焊缝,温度越高,膨胀越大。而加热区域的金属由于被周围温度较低的金属阻挡,无法自由膨胀。而且当它冷却后,由于周围金属的牵制,无法自由收缩。因此,这部分被加热的金属具有拉应力,而金属的其他部分具有平衡的压应力。当这些应力超过金属的屈服极限时,就会发生焊接变形;当超过金属的强度极限时,就会出现裂纹。

  (二)焊缝的外部缺陷

  1.焊缝余高过大,焊接坡口角度过小或焊接电流过小都会出现这种情况。焊缝的危险平面在熔合区由M-M平面变为N-N平面。因为应力集中,很容易被破坏。因此,为了提高压力容器的疲劳寿命,要求将焊缝的加强高度压平。

  2.焊缝太凹,由于焊缝工作截面减小,接头强度降低。

  3.焊缝咬边工件上沿焊缝边缘形成的凹陷称为咬边。它不仅减小了接头的工作截面,而且在咬边处造成了严重的应力集中。

  4.喇叭口熔融金属流到熔池边缘未溶解的工件上,堆积形成飞边,未与工件熔合。飞边对静载荷强度没有影响,但会引起应力集中,降低动载荷强度。

  5.烧穿。烧穿是指部分熔融金属从焊缝的反面漏出,甚至烧穿孔洞,降低了接头的强度。

  以上五种缺陷存在于焊缝的外观上,肉眼可以发现,并能及时修复。如果操作熟练,一般可以避免。

  (3)焊缝的内部缺陷

  1.未完全渗透。未焊透是指工件与焊缝金属或焊缝层间部分未熔合的缺陷。未焊透削弱了焊缝的工作截面,造成严重的应力集中,大大降低了接头的强度,往往成为焊缝开裂的根源。

  2.非金属熔渣夹在夹渣焊缝中,称为夹渣。夹渣减小了焊缝的工作截面,产生应力集中,会降低焊缝的强度和冲击韧性。

  3.气孔焊缝金属在高温下吸收过多的气体(如H2)或熔池中冶金反应产生的气体(如CO),等熔池冷却凝固时来不及排出,在焊缝中或表面形成孔洞,称为气孔。气孔的存在降低了焊缝的有效工作截面和接头的机械强度。如果有穿透或连续的气孔,会严重影响焊件的致密性。

  4.裂纹焊接过程中或焊接后,焊接接头区域金属的局部开裂称为裂纹。裂纹可能出现在焊缝上或焊缝两侧的热影响区。有时产生于金属表面,有时产生于金属内部。一般来说,裂纹根据产生的机理不同,可以分为热裂纹和冷裂纹。

  (1)热裂纹热裂纹是在焊缝金属中由液态向固态的结晶过程中产生的,大部分产生在焊缝金属中。主要原因是焊缝中存在低熔点物质(如FeS,熔点1193℃),削弱了晶粒间的连接,当受到较大的焊接应力时,容易造成晶粒间裂纹。当焊接件和焊条长时间含有S、Cu等杂质时,容易产生热裂纹。

  热裂纹沿晶界分布。当裂纹贯穿地表与外界相通时,具有明显的加氢倾向。

  (2)冷裂纹冷裂纹是在焊后冷却过程中产生的,大多产生在母材上或母材与焊缝界面的熔合线上。主要原因是热影响区或焊缝处形成淬火组织,在高应力作用下造成晶粒内部裂纹。焊接含碳量高或合金元素多的易淬钢时,最容易出现冷裂纹。熔入焊缝的氢过多也会引起冷裂纹。

  裂纹是最危险的缺陷之一,它不仅使承载截面减小,还会产生严重的应力集中,并且在使用中裂纹会逐渐扩大,最终可能导致构件的破坏。所以焊接结构一般不允许有这样的缺陷,一旦发现必须铲掉重新焊接。

  二、焊接的检验

  对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施。因此,工件焊接后,应按产品的技术要求对焊缝进行检查。凡不符合技术要求的缺陷,应及时修补。焊接质量的检查包括三个方面:外观检查、无损检测和机械性能试验。这三者是相辅相成的,无损检测是主要方法。

  (1)外观检查

  一般以肉眼观察外观为主,有时要用5-20倍的放大镜。通过目测可以发现焊缝的表面缺陷,如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣和焊透等。焊缝的整体尺寸也可以通过焊缝检测器或模板来测量。

  (2)无损检测

  检查焊缝内部的夹渣、气孔和裂纹等缺陷。目前广泛使用的是X射线探伤,也有超声波探伤和磁力探伤。

  X射线探伤是用X射线对焊缝进行拍照,根据底片图像判断内部是否有缺陷、缺陷的数量和类型。根据产品的技术要求,评定焊缝是否合格。

  超声波探伤的基本原理如图2-25所示。

  超声波束由探头发射并传输到金属中。当超声波束到达金属和空气之间的界面时,它被折射并穿过焊缝。如果焊缝有缺陷,超声波束会被反射到探头并被接受,然后反射波就会出现在荧光屏上。根据这些反射波和正常波之间的比较和辨别,可以确定缺陷的大小和位置。超声波探伤比X射线照相简单得多,所以应用广泛。但超声波探伤只能靠操作经验判断,不能离开检验依据。

  对于距离焊缝表面不深的内部缺陷和表面微小裂纹,也可采用磁粉探伤。

  (3)水压试验和气压试验

  对于有严密性要求的压力容器,应进行水压试验和/或气压试验,以检查焊缝的严密性和承压能力。方法是向容器内注入相当于工作压力1.25-1.5倍的洁净水或气体(大部分是空气),停留一定时间,然后观察容器内的压力降,观察外部是否有泄漏。根据这些可以评价焊缝是否合格。

  (4)焊接试板的机械性能试验

  无损检测可以发现焊缝的固有缺陷,但不能解释焊缝热影响区金属的力学性能。因此,有时需要对焊接接头进行拉伸、冲击、弯曲等试验。这些测试由测试板完成。所用试板应与筒体纵缝焊接在一起,以保证施工条件一致。然后测试试板的机械性能。实际上,只有新钢种的焊接接头才进行这方面的测试。

  焊接缺陷及检查(1)焊接缺陷在焊接生产过程中,由于设计、工艺、操作等各种因素的影响,经常会出现各种焊接缺陷。焊接缺陷不仅会影响焊缝的美观,还会降低焊缝的有效承载面积,造成应力集中和断裂,直接影响焊接结构的可靠性。表3-6列出了常见的焊接缺陷及其原因。

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