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第4章 焊接冶金缺陷 优质焊接接头：性质不低于母材；没有不允许存 在的缺陷 焊接缺陷：在焊接过程中，在焊接接头中产生的金 属不连续、不致密或连续不良的现象。 焊接缺陷的类型与危害 1） 焊接缺陷类型 GBT 6417.1-2005 金属熔化焊接头缺欠分类及说明常见的焊接缺陷有咬边、凹陷、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等。 按缺陷在焊缝中的位置不同，分为外部缺陷和内部缺陷两大类。 外部缺陷有表面裂纹、表面气孔、咬边、凹陷、满溢、焊瘤、弧坑等，这些缺陷主要与焊接工艺和操作技术水平有关。还有些是外观形状和尺寸不合要求的外部缺陷，如错边、角变形和余高过高等。 内部缺陷常见的有各种裂纹、末熔合、未焊透、气孔、夹渣和夹钨等。 (1)焊缝表面缺陷 较多见的表面缺陷有咬边、焊瘤、内凹和溢流等，如图1-8所示。 ①咬边 咬边是焊缝边沿低于母材表面的凹槽。 在角焊缝和多道焊缝中，咬边往往在焊缝的一侧形成。咬边深度可能在0.3~5mm之间变动。 咬边是由于电弧将焊件边沿熔化后，没有得到金属的补充造成的。 过深的咬边将减弱焊接接头的强度，在咬边处将引起应力集中，有可能导致结构的破坏。 咬边主要是焊接电流太大和运条不当造成的。 对于角焊缝，则是由于焊条角度或电弧长度不适当而造成的。 ②焊瘤 焊瘤是根部焊缝背面局部突出的焊肉。 这种缺陷多半出现于单面焊双面成形的焊缝中。焊接过程中，焊缝金属因自重而下坠形成。 主要是因电流过大，运条慢或钝边小，间隙大等造成。焊瘤一般是单个的，但有时也会形成长条形。 ③内凹 内凹又称背后凹陷或塌腰，是焊缝背面低于母材表面的一种缺陷。在单面焊双面成形的手工立焊或仰焊时易产生。由于熔化金属在重力作用下产生下坠而造成。坡口间隙大、钝边小或熔池温度高时易产生内凹。 ④溢流 溢流又称漫溢，是在焊缝两侧母材表面上附着的多余熔化金属，但它并没有与母材熔合在一起。主要是由于坡口边缘的污物未清理干净，或电流过大，焊条金属熔化了，而母材尚未熔化而形成。 ⑤弧坑 弧坑是焊缝收尾处产生的下陷现象。弧坑使该处焊缝的强度严重减弱，弧坑内还常有气孔、夹渣或裂纹。产生弧坑的原因，主要是熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留，或者在薄板焊接时使用的电流过大。 (2)焊缝内部缺陷 内部缺陷主要有气孔、夹渣、裂纹、未熔合等，如图1-9所示。其中裂纹、未焊透及未熔合也部分存在于表面，但均向焊缝内部延伸。 所谓未焊透，系指基体金属和焊缝金属之间未被电弧熔化而留下空隙的一种焊接缺陷，常发生在单面焊根部和双面焊中部。这等于在焊缝上存在一个缺口，因此，未焊透往往是导致脆性破坏的起裂点，在交变载荷作用下，它也可能诱发疲劳破坏。 未熔合是填充金属和母材之间或金属层间没有熔合在一起，即虚焊，实质是未焊上。 未熔合产生的原因主要是电流过小或焊速太快，因热量不足，使母材坡口或先焊的焊缝金属未得到充分熔化，或操作不当和磁偏吹使电弧热偏于一侧，而另一侧产生未熔合。 2） 焊接缺陷的危害 焊接缺陷对设备的影响，主要是在缺陷周围产生应力集中。严重时使原缺陷不断扩展，直至破裂。同时，焊接缺陷对疲劳强度、脆性断裂以及抗应力腐蚀开裂都有重大的影响。由于各类缺陷的形态不同，所产生的应力集中程度也不同，因而对结构的危害程度也各不一样。 (1)焊接缺陷引起的应力集中 焊缝中的气孔一般呈单个球状或群状，因此气孔周围应力集中并不严重，其应力集中系数一般不大于2.5。而焊接接头中的裂纹常常呈扁平状，如果加载方向垂直于裂纹的平面，则裂纹两端会引起严重的应力集中，其应力集中系数有时可大于12。夹渣的危害比气孔严重，因其几何形状不规则，存在棱角或尖角，易引起较大应力集中，往往成为裂纹的起源。 (2)焊接缺陷对脆性断裂的影响 脆断是一种低应力下的破坏，而且具有突发性。事先难以发现和加以预防，危害极大。 一般认为，结构中缺陷造成的应力集中越严重，脆性断裂的危险性越大。如上所述，裂纹对脆性断裂的影响最大，其影响程度不仅与裂纹的尺寸、形状有关，而且与所在的位置有关。 如果裂纹位于高值拉应力区就容易引起低应力破坏；若位于结构的应力集中区，则更危险。 此外，错边和角变形引起的附加弯曲应力，对结构的脆性破坏也有影响，并且角变形越大，破坏应力越低。 (3)焊接缺陷对疲劳强度的影响 缺陷对疲劳强度的影响十分显著。 例如，气孔引起的承载截面减小10％时，疲劳强度的下降可达50％。 焊缝内的平面型缺陷(如裂纹、未熔合、未焊透)由于应力集中系数较大，因而对疲劳强度的影响更大。 含裂纹的结构与占同样面积的气孔的结构相比，前者的疲劳强度比后者降低15％。对未焊透来讲，随着其面积的增加疲劳强度明显下降。 焊缝内部的