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焊接缺陷形成及防止措施 整理:葛志友 在焊接过程中产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷，主要有裂纹、未焊透、未熔合、 气孔、夹渣、咬边及焊缝成形不良等。焊接缺陷的形成，不仅会降低结构的性能，影响结构 的安全使用，严重时还将导致脆性破坏，引发重大质量事故。因此，必须对各种焊接缺陷进 行质量分析，分析其产生原因，才能掌握预防的途径和方法，生产出合格的焊接产品。为了 有效地清除和防止焊接接头中的各种缺陷，必须认真地分析这些缺陷形成的原因，查明缺陷 的主要因素。在实际生产中，影响焊接缺陷产生的因素是错综复杂的。其中包括结构因素、 冶金因素和工艺因素。而这三个主要因素本身又涉及到很多方面，例如： ☆ 在冶金因素中就应当考虑母材金属和焊接材料的化学成分，焊接气体、焊剂、焊条药皮在 焊接过程中熔融金属的冶金反应，大气和各种外来杂质对焊缝金属的影响，以及各种焊接 条件对焊缝金属一次结晶和二次结晶的影响。 ☆ 在工艺因素中必须考虑坡口准备、焊前清理、工艺参数、焊接过程和焊后的温度等。因此， 为了查明一种焊接缺陷形成的真正原因，常常需要作大量的反复实验和调查研究工作。 一、 裂纹 裂纹是一种危害性最为严重的缺陷。由于材料和结构不同，出现的裂纹也会是多种多样的。 根据裂纹产生的温度和原因的不同，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等。 1、热裂纹 热裂纹是指在低于凝固温度的焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区 产生的焊接裂纹。它是一种不允许存在的危险性焊接缺陷。这种裂纹的特征是沿奥氏体晶界 开裂，多贯穿于焊缝表面；断口被氧化，呈氧化色；裂纹宽度约0.05~0.5mm，比冷裂纹（宽 约0.001~0.01mm ）大几十倍；裂纹末端略呈圆形。热裂纹多产生于焊缝，有时也出现于热影 响区。 ☆ 热裂纹的形态和分类 根据热裂纹的形态、机理不同，热裂纹又分如下三种： 1）结晶裂纹 焊缝结晶过程中，在固相线温度附近（液态金属在凝固过程中成长着的晶体开始互相接触， 形成晶体骨架时的温度），凝固的金属要收缩，若液态金属补充不足，至使金属沿晶界开列， 故称结晶裂纹，又称凝固裂纹。结晶裂纹大都沿焊缝树枝状晶的交界处开列和延伸。最常 见的是沿焊缝中心长度方向开列，即纵向裂纹。这是因为先结晶的金属比较纯，后结晶的 - 1 - 金属杂质较多，并富集于晶粒周界，这些杂质熔点较低。低熔点杂质被排挤于晶界形成液 态薄膜，在焊接拉伸应力作用下就会沿这一薄弱地带开列，形成结晶裂纹。结晶裂纹主要 出现于含杂质，特别是含S、P、Sì、C 等元素较多的碳钢、低合金钢焊缝及单相奥氏体钢、 镍基合金、铝合金、铝及铝合金焊缝中。 2 ）液化裂纹 在焊接热循环作用下，在母材金属近缝区或多层的前一道焊缝，因晶界上低熔点共晶物受 热液化而在晶界上形成的焊接裂纹。液化裂纹主要发生在含铬镍的高强钢、奥氏体钢及某 些镍基合金的近缝区或多层焊的层间。母材金属和焊丝中的S、P、Sì、C 等元素含量偏高 时，该裂纹倾向显著增大。 3）多边化裂纹 在焊缝金属多边化晶界上形成的一种热裂纹。多边化裂纹主要发生在纯金属或单相合金， 如奥氏体不锈钢、铁—镍基、镍基合金的焊缝金属中。 ☆ 结晶裂纹影响因素及其防止措施 1）化学成分 焊缝化学成分对结晶裂纹倾向的影响，主要从偏析程度、对液相实际凝固温度及区间的影 响和晶体的湿润能力四方面来评价。 ①硫 （S）、磷 （P） 焊缝中硫、磷会使结晶温度区间增大，并降低固—液态金属的塑性，从而增大脆性温度区； 硫、磷在钢中形成多种低熔点共晶，以硫化物的共晶熔点最低、与晶体的界面张力最小， 能湿润晶体表面形成连续的液膜，从而削弱晶体间的联系；硫、磷在钢中还易起偏析，而 造成低熔点共晶物的聚集。因此，钢中的杂质硫、磷增大了钢的结晶裂纹倾向所以焊接用 钢要求控制含硫量和含磷量，一般ωc 控制在0.03%以下，Wp 控制在0.04%以下。 ②碳 （C） 钢中ωc 大于0.16%时，随含碳量的增加结晶温度区间增大；碳还促进硫的偏析，增大其有 害作用。因此碳也会增大结晶裂纹倾向。 ③硅 （Sì） 硅是铁素体形成元素，能在金属凝固过程中促使形成δ相，有利于减少小裂纹倾向。但当 ωsi 超过0.4%时易造成低熔点硅酸盐夹