4 焊接缺陷幻灯片.ppt

焊接过程的特点 焊接与炼钢相似，是一个冶炼过程。但这个过程比炼钢的时间短得多，有它自己的一些特点。 1、温度高 以手工电弧焊为例，其电弧温度高达6000～8000℃，使焊件与电焊条之间发生强烈熔化和蒸发(熔滴的平均温度达1800～2400℃)，外界的气体(如：N2、02、H2等)大量的分解溶入熔池，其数量比炼钢要大很多倍，那么凝固后的金属，有可能产生气孔，使机械性能下降。 2、温差大 焊接是局部加热，从冷态开始至加热熔化，熔池的温度可达1700℃以上，其周围又是冷态金属，两者温度差巨大，从而使构件产生较大的内应力和变形，严重者可能产生裂纹，以至断裂。 3、熔池小，冷却快 由于熔池休积小，手工电弧焊只有8～l 0mm3，自动焊大一些，也不过9—30mm3，焊缝金属从熔化到凝固只有几秒钟，平均冷却速度约在4～100℃/秒，比铸锭冷却速高1000倍，在这样短的时间内，冶金反应是不平衡，也就是说是不完善的。因而，焊缝金属的成份分布不均匀，偏析较大。 4、组织差别大 焊接时，温度高，液体金属蒸发，化学元素的烧损，有些元素在焊缝金属和基本金属之间相互扩散，近缝区段所处的温度又不同，冷却后焊接接头的显微组织差别极大，明显的影响焊接接头性能。 焊接缺陷的危害性 正是由于焊接过程的上述特点，导致该区域焊接缺陷的产生。焊接缺陷对锅炉压力容器安全运行的危害是巨大的，主要表现在以下三个方面： 1）由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积，削弱了拉伸强度。 2）由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现像，容易产生裂绞并扩展。 3）缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。 焊接缺陷的分类 焊接缺陷从宏观上看，可分为： 裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔 形状缺陷（又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺陷，如咬边，焊瘤等。） 裂纹 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面而产生缝隙，称为焊接裂纹。它具有尖锐的缺口和大的长宽比特征。 裂纹是焊接缺陷中危害性最大的一种，焊接结构的破坏大部分是由于裂纹造成。裂纹是一种面积型缺陷，具有三维尺寸的缺陷称为体积型缺陷，具有二维尺寸（第三维尺寸极小）的缺陷称为面积型缺陷，它的出现将显著减少承载截面积，更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口，应力高度集中，很容易扩展导致破坏。 产生机理： 冶金因素 指的是由于焊缝产生不同程度的物理与化学状态的不均匀，如低熔共晶组成元素S、P、Si等发生偏析、富集导致的热裂纹。此外，在热影响区金属中，快速加热和冷却使金属中的空位浓度增加，同时由于材料的淬硬倾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力学因素下，这些都是生成裂纹的冶金因素。 力学因素 由于快热快冷产生了不均匀的组织区域，由于热应变不均匀而导至不同区域产生不同的应力，造成焊接接头金属处于复杂的应力——应变状态。内在的热应力、组织应力和外加的拘束应力，以及应力集中相叠加构成了导致接头金属开裂的力学条件。 裂纹 按其方向可分为纵向裂纹、横向裂纹，辐射状（星状）裂纹。 按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、焊趾裂纹及热响裂纹。 按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）、冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等）以及再热裂纹。 冷裂纹：焊接接头冷却到较低温度时(对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下)产生的焊接裂纹。最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹---因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。 冷裂纹主要产生在热影响区和焊缝的根部，基本上与焊缝轴线垂直。 冷裂纹是无分叉的纯裂纹，电子显微镜断口检查发现，它是一种穿晶型裂纹或穿晶与沿晶混合型裂纹，在淬硬性较大钢中，一般是沿晶裂纹，而在淬硬性低的钢中，则是穿晶裂纹。 冷裂纹产生原因：　 焊接接头存在淬硬组织，性能脆化； 扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力； 存在较大的焊接拉应力。 冷裂纹的预防措施： 用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性； 减少氢来源，焊材要烘干，接头要清洁（无油、锈、水）； 避免产生淬硬组织，焊前预热、焊后缓冷； 降低焊接应力，采用合理的工艺规范，焊后热处理等； 焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃左右，保温，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。 热裂纹：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹。 按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同，焊接热裂纹可分为:凝固裂纹，液化裂纹，多边化裂纹和失塑裂纹4种。 热裂纹产生的部位：焊接热裂纹通常产生于焊缝金属内，也可能在焊接熔合线邻近