常見焊接缺陷的分類

       焊接缺陷：指產品對技術要求的偏離，造成產品不能滿足使用要求。主要有焊縫及其熱影響區的不均勻性，不連續性及接頭的組織性能不符合要求。

　　焊接生產中焊接缺陷的類型是多種多樣的，按其在焊接接頭中所處的位置和表現形式的不同，可以辦焊接缺陷分為兩類：一類是外觀缺陷；另一類是內部缺陷外部缺陷指的是用肉眼或簡單的方法便可以從外部檢查出來的缺陷：焊縫尺寸不符合要求、咬邊、弧坑、焊穿、焊瘤、嚴重飛濺、電弧擦傷、塌腰、表面裂紋、表面氣孔電弧擦傷等。內部缺陷只能通過破壞性檢查或無損探傷地方法來發現，如內部裂紋，內部氣孔，夾渣，未焊透，未熔合，偏析，白點，以及接頭的組織和性能不符合要求等。

　　1.1裂紋

　　焊接過程中或焊接以后，在焊接應力及其它致脆因素的作用下，焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面所產生的縫隙，叫做焊接裂紋。

　　根據焊接生產中采用的鋼種和結構類型的不同，可能遇到裂紋。裂紋發生的區域：焊縫上（焊縫表面，焊縫內部）熱影響區上（熱影響區表面和熱影響區內部）焊縫和熱影響區上（貫穿焊縫和熱影響區）。有微觀裂紋和宏觀裂紋。有的裂紋焊后立即出現，有的憨厚一段時間后才出現。

　　根據裂紋的本質和特征，常見的有：熱裂紋，冷裂紋，再熱裂紋，層狀撕裂。

　　1.1.1熱裂紋

　　熱裂紋在高溫下產生且都是沿奧氏體晶界開裂。熱裂紋又分為：結晶裂紋，液化裂紋，多邊化裂紋。

　　結晶裂紋：結晶裂紋的形成時期在焊縫金屬結晶過程中且溫度在固相線附近的高溫階段，基礎在焊縫金屬的凝固末期固液共存的階段，產生原因：由于凝固金屬收縮時，殘余液相不足，知識沿晶界開裂，故稱結晶裂紋。

　　結晶裂紋的一般特征：結晶裂紋存在焊縫上。從宏觀上看，*常見的情況是沿焊縫中心長度方向上開裂，即縱向裂紋。其斷口有較明顯的氧化色彩的特征，表面無光澤，這是結晶裂紋在高溫下形成的一個證據。從微觀上看，結晶裂紋具有沿枝晶間或柱狀晶間發展的特征，沿著晶粒邊界分布，屬于沿晶裂紋的性質，裂紋的走向與低熔共晶沿沿一次結晶晶界分布，具有**一至的特征。由于裂紋發生在高溫下，裂紋端部圓鈍，并不平直擴展。結晶裂紋沿一次結晶晶界分布，是判斷結晶裂紋的依據。

　　液化裂紋焊接過程中，在焊接熱循環峰值溫度作用下，在母材近焊縫區與多層焊的層間金屬中，由于低熔點共晶被加熱熔化，在一定收縮應力作用下沿奧氏體晶界產生的開裂，即為液化裂紋。液化裂紋的一般特征如下；

　　液化裂紋產生的部位：一般是在母材近縫區中緊靠熔合線的地方，或多層焊焊縫的層間金屬中。

　　裂紋的走向：在母材近縫區中裂紋沿過熱奧氏體晶界發展；在多次焊焊縫金屬中裂紋沿原始柱狀結晶發展，也可是縱向的；并且在多層焊焊縫金屬中，液化裂紋可以貫穿層間；在近縫區中的液化裂紋可以穿越熔合線進入焊縫金屬中。

　　液化裂紋的敏感溫度區間是在固相線以下稍低的溫度，及從低熔的晶間第二相開始熔化的溫度到它全部熔化的且部分晶間金屬也開始熔化的溫度。

　　從被焊接材料上看液化裂紋主要發生在含有鉻鎳的高強度鋼、奧氏體鋼以及某些鎳基合金等材料。

　　多邊化裂紋焊接時，，焊縫或進焊縫區在固相線以下的高溫區域，由于剛凝固的金屬存在很多晶格缺陷和嚴重的物理及化學部均勻性，在一定的溫度和應力作用下，由于晶格缺陷的移動和聚集，便形成了二次邊界，即所謂的多邊化邊界，這個邊界上堆積了大量的晶格缺陷，所以它的組織疏松，高溫時的強度和塑性都降低，只要在此時受到少量的拉伸變形，*會沿多變化的邊界裂開即為多邊化裂紋。多邊化裂紋的特征如下：

　　1、在焊縫金屬中，多邊化裂紋雖然是沿晶界發生和發展，但它是沿著新生的二次晶界分布的，或沿遷移后的晶界，或沿再結晶晶界，而不是沿一次晶界分布。因此，裂紋的發展方向與一次結晶晶界毫無關系。這是多邊化裂紋的重要標志。

　　2、裂紋多發生在受高溫的金屬中，其部位并不都緊靠熔合線。這說明裂紋的產生和晶界液化并無關系。

　　3、裂紋附近常伴有再結晶晶粒的出現。

　　4、產生多變裂紋的敏感溫度區間是在固相線以下的再結晶溫度，即多變裂紋的產生，與冷卻過程中由于一定收縮應變速率的作用導致產生的"第二脆性溫度"區有關。

　　這類裂紋多發生在純金屬，或單相奧氏體合金鋼的焊縫中或熱影響區。這類裂紋雖歸屬熱裂紋，但與結晶裂紋和液化裂紋的產生和發展有著本質的區別，及多變裂紋的產生與液膜無關，并而是由于空位、位錯的移動和聚集，并沿多邊化邊界產生的裂紋

　　1.1.2冷裂紋

　　焊接接頭在較低的溫度下時產生的裂紋統稱為冷裂紋。在有焊接裂紋所引起的事故中，有冷裂紋所造成的事故約占90%。

　　冷裂紋的特征:從冷裂紋的產生條件及形成原因看，它與其它焊接裂紋有著本質的區別。這些區別構成了冷裂紋的主要的特征。這些特征可作為判別裂紋性質的主要依據。冷裂紋的特征主要表現在以下幾個方面

　　1、冷裂紋的形成溫度大量研究結果表明，對鋼材來說冷裂紋形成的溫度大體在100~-100°C之間，具體溫度隨母材與焊接條件不同而異

　　2、產生冷裂紋的材料冷裂紋多產生于有淬硬傾向的低合金高強度和中、高碳鋼的焊接接頭。裂紋大都在熱影響區，通常發源于熔合區，有時也出現高強度鋼或鈦合金的焊縫中。

　　3、冷裂紋的斷口特征宏觀上冷裂紋的斷口具有脆性斷裂的特征，表面有金屬光澤，呈人之形態發展。從微觀上看，裂紋多起源于粗大奧氏體晶粒的晶界交錯處。與熱裂紋單一的沿晶界斷裂不同冷裂紋可以沿晶界擴展，也可以穿晶擴展，常常是晶間與晶內斷裂的混合。

　　4、冷裂紋產生的時間冷裂紋有些出現在焊接過程中，但較多的是在焊后延續一段時間的采產生。延遲的時間可能是幾小時，幾天或者十幾天，一般把有延遲現象的裂紋稱為延遲裂紋。

　　5、冷裂紋的分布根據裂紋的分布特點的不同可歸納分為四種類型。焊道下裂紋、焊趾裂紋、焊跟裂紋、橫向裂紋。

　　焊趾裂紋這種裂紋起源于焊縫和母材的交界處，并有明顯的應力集中的地方，焊縫的取向經常與焊縫的縱向的相同，一般有焊趾的表面開始，向母材深處延伸。

　　焊道下裂紋這種裂紋經常發生在淬硬性較大，含氫量較高的鋼種的焊接熱影響區，一般情況下裂紋的取向與熔合線平行。

　　焊跟裂紋沿應力集中的焊縫根部所形成的焊接冷裂紋，稱為焊跟裂紋，主要發生在含氫量較高、預熱不足的條件下。

　　橫向裂紋橫向裂紋起源于熔合線，沿垂直于焊縫長度方向擴展到焊縫和熱影響區。橫向多發生在多層焊表層下金屬中。在為擴散至表面是只能在焊接接頭的橫截面上擴展。

　　冷裂紋主要產生在高碳鋼、中碳鋼、低合金鋼或中合金高強鋼的焊接熱影響區。但是有些金屬，如某些合金成分較高的超高強鋼、鈦及鈦合金等有時冷裂紋也也產生在焊縫金屬上。

　　1.1.3消除應力裂紋

　　焊后焊件在一定溫度范圍內再次加熱時，由于高溫及殘余應力的共同作用而產生的晶間裂紋，稱為消除應力裂紋，又叫再熱裂紋。

　　為防止殘余應力造成結構的低應力脆性破壞，一些重要結構焊后要求進行消除應力處理。對某些材料焊后并未發現裂紋，而在消除應力處理過程中出現了裂紋。隨著許多因消除應力裂紋造成的事故的發生，此種裂紋逐漸引起了人們的高度重視。

　　消除應力裂紋具有以下明顯的特征

　　1、產生于焊后再次加熱的條件，對于消除應力裂紋敏感性的鋼，都存在一個*易產生消除應力裂紋的溫度區間。如沉淀強化的低合金鋼為500~700°C之間，在此溫度范圍內裂紋率**而且開裂所需時間*短。不同材料產生消除應力裂紋的溫度范圍不同

　　2、消除應力裂紋大都產生在近縫區的粗晶區，至細晶區即止裂，近縫區的粗晶區是再熱裂紋*敏感的部位。裂紋大多是沿熔合線方向在奧氏體粗晶粒邊界發展，并有典型的晶間斷裂性質。在通常情況下，咋消除應力裂紋起于焊趾、焊跟等應力集中處

　　3、消除應力裂紋時以大的殘余應力為決定條件的，因此消除應力裂紋常見于拘束較大的大型產品上應力集中的部位，應力集中系數K越大，開裂所需的臨界應力δcr越低。

　　4、與母材的化學成分有關，含有Cr、Mo、V等能起沉淀強化作用元素的鋼，對消除應力裂紋的敏感性較高，此外，如沉淀硬化型的耐熱合金，抗蠕變鐵素體鋼、沉淀硬化奧氏體鋼的報告、也都有消除應力裂紋傾向

　　再熱裂紋多發生在低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼，以及鎳基合金等有沉淀強化元素的鋼種的焊接接頭中。也*是說，并非所有的鋼或合金都有再熱裂紋的敏感性，只有那些合金元素含量較多而又能使晶內發生沉淀硬化的材料，才具有明顯的再熱開裂傾向。

　　1.2氣孔

　　焊接時熔池的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來形成的空穴，叫做氣孔。氣孔是常見的焊接缺陷之一，它不僅會出現在焊縫表面還會出現在焊縫內部，有時也貫穿整個焊縫厚度。

　　由于氣孔中氣體的不同，氣孔的形態特征也不同，主要有氫氣孔、一氧化碳氣孔、氮氣孔。

　　1、氫氣孔這類氣孔主要時有氫引起的，對低碳鋼來說，在大多數情況下這類氣孔出現在焊縫表面上，氣孔的斷面形狀多為螺釘狀，從焊縫的表面上看呈喇叭狀并且在氣孔的周圍有光滑的內壁。有時這類氣孔也可能殘存在焊縫的內部，如果焊縫中的含氫量過高，此時多以小圓球狀存在，對于有色金屬，氫氣孔也會出現焊縫內部。

　　2、CO氣孔這類氣孔主要是在焊接碳鋼進行冶金反應時產生來了大量的CO，在結晶過程中來不及逸出殘留在焊縫內部形成氣孔。在多數情況下這類氣孔產生在焊縫內部，氣孔沿結晶方向分布，有些象條蟲狀，表面光滑。

　　3、氮氣孔氮氣引起的氣孔一般認為與氫的相似，氣孔的類型也多在焊縫表面，但多數情況下是成堆出現，與蜂窩相似。在現代焊接生產中有氮氣引起氣孔的機會較少，主要發生在保護條件較差，空氣侵入熔池較多時，將引起氮氣孔。

　　氣孔在焊縫中的存在，它不僅削弱焊縫的有效工作截面，同時也帶來應力集中，顯著降低焊縫金屬的強度和韌性。氣孔對在動載下，特別是在交變載荷下工作的焊接結構更為不利，它顯著降低焊縫的疲勞強度。焊縫中的氣孔也破壞了焊縫金屬的致密性

　　1.3接頭組織和性能不符合要求

　　指焊接的焊縫和熱影響區的組織和性能達不到使用要求。

　　焊縫的缺陷：焊縫的化學成分不符合要求（有用元素的燒損，有害元素的滲入）。焊縫的組織不符合要求（焊縫區的結晶具有顯著的方向性，粗晶結構）。

　　熱影響區的缺陷：組織不符合要求（過熱和過燒組織，晶粒粗大，淬硬脆化組織等）。

　　1.4焊縫殘余變形

　　指焊接后殘余結構中的變形。

　　焊接結構焊接后一般都會有不同程度的殘余變形，如果焊接結構的變形量**了允許值，造成焊接缺陷影響使用性能。

　　焊接殘余變形的常見類型

　　1、縱向收縮變形焊縫焊后在焊縫方向上發生的變形。

　　2、橫向收縮變形指焊件焊后在垂直方向上發生的變形。

　　3、繞曲變形指焊件焊后發生的繞曲?？梢杂泻缚p的縱向收縮引起也可以由焊縫的橫向收縮引起。

　　4、角變形指焊后焊件的平面圍繞焊縫產生的角位移。

　　5、螺旋變形指焊件焊后在結構上發生的扭曲。

　　6、波浪變形指焊件焊后呈波浪形。

　　7、錯邊變形指在焊接過程中，兩焊件的熱膨脹不一致，可能引起長度方向的錯邊和厚度方向上的錯邊。

　　上述幾種類型的變形，在實際生產中往往并不是單獨出現的，是同時出現相互影響。

　　1.5偏析

　　焊縫金屬中化學元素分布不均勻的現象，稱為偏析。焊縫中的偏析將影響焊縫的各項性能，嚴重偏析時將與焊縫裂紋有密切關系。焊縫中偏析主要有以下三種

　　1、顯微偏析根據金屬學的知識，合金的凝固過程是在一定溫度范圍內進行。而在連續冷卻的過程中，先后凝固的合金成分不同。先從液相中析出的固相中溶質含量較低，后析出的固相則溶質含量較高。在焊接條件下，由于冷卻速度很高而來不及擴散，這種成分的差異將在很大程度上保留在焊縫金屬中。這*形成了顯微偏析。

　　2、區域偏析在焊縫凝固過程中柱狀晶前沿推進的同時把低熔點物質排擠到焊縫中心，使焊縫中心雜質的濃度明顯增大，造成整個焊縫橫截面范圍內形成明顯的成分不均勻性，及區域偏析。由于區域偏析是在宏觀的尺寸范圍形成的，故又稱宏觀偏析

　　3、層狀偏析如將焊縫的橫截面進行拋光浸蝕，*會看到顏色不同的風分層結構，層狀線與熔合線輪廓相似，各層基本平行，但距離不等。焊縫表面經過拋光浸蝕也可看到同樣的層狀線，實驗證明，這些分層成分作周期變化的表現。因溶質濃度不同色區域，對浸蝕劑的反應不同，浸蝕顏色*不同。溶質濃度較高的區域顏色較深，有溶質濃度的降低區域顏色逐漸變淡。這種偏析稱為層狀偏析。層狀偏析對焊縫質量的影響目前研究的也不夠充分?，F已發現，層狀偏析不僅可使焊縫金屬的力學性能不均勻，有時還會沿層狀線產生氣孔或裂紋等缺陷。

　　1.6夾渣

　　夾在焊縫中的熔渣或非金屬夾渣物統稱為夾渣。夾渣是焊縫中常見的焊接缺陷之一，它對焊縫的危害很大，它減少了焊縫的有效工作面積，降低了焊縫強度，沖擊韌性，并降低了焊縫的抗腐蝕能力。尤其呈尖狀的夾渣引起的應力集中幾乎和裂紋相等。焊接鋼鐵材料是氧化物夾雜成分主要有二氧化硅，其次是氧化錳、二氧化鈦和氧化鋁等，一般多以硅酸鹽形式存在，這種夾雜物的危害性較大，常因在焊縫中有這類夾雜物的存在而引起熱裂紋。氮化物夾雜主要是鐵的氮化物，它以針狀分布在晶粒上貫穿晶粒的邊界，會使焊縫的塑性急劇下降。硫化物夾雜中，硫化鐵的危害**，它沿晶粒周界析出，并與Fe或FeO形成低熔點共晶，它是促進生產熱裂紋的重要因素之一。

　　1.7未焊透和未熔合

　　焊接接頭中，焊縫金屬與母材間未被電弧熔化而留下的空隙，叫未焊透。根據未焊透產生的部位可分為邊緣、層間未焊透和根部未焊透。

　　熔焊時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未**熔化結合的部分；點焊時母材與母材未**熔化結合的部分，統稱為未熔合。根據其發生的部位不同可分為根部未熔合和層間未熔合。

　　1.8咬邊

　　在焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽較咬邊。咬邊時一種比較危險的焊接缺陷，它不僅減少了焊接接頭的工作截面，而且在咬邊處造成嚴重的應力集中。過深的咬邊將顯著降低焊接接頭的強度，有可能在咬邊處導致結構破壞。所以，在重要結構后受動載荷的結構中，一般不允許有咬邊缺陷存在。

　　1.9弧坑

　　弧坑是指焊縫收尾處產生的下陷現象?；】訒购缚p收尾處的強度嚴重下降，當結果受力時容易在此處破壞，對于某些材料，如中碳鋼、低合金結構鋼等還會在弧坑出產生弧坑裂紋，是焊縫強度薄弱部位，有個能在受力的情況下有弧坑裂紋導致整個焊縫的破壞

　　1.10焊縫尺寸不符合要求

　　焊縫尺寸不符合要求主要指焊縫寬度和焊縫增高量不合技術要求，具體表現有如下特征

　　1、沿焊縫長度上焊縫尺寸不均勻

　　2、角焊縫焊腳尺寸偏移量過大或焊腳尺寸不夠

　　3、焊縫的增高量過低或過高

　　4、焊波不整齊，焊縫表面粗糙，高低不平

　　焊縫尺寸不符合要求是，將會影響焊接接頭的使用性能。沿焊縫長度上的焊縫尺寸不均勻，以及角焊縫焊腳尺寸不夠或焊腳尺寸偏移量過大，這些都會降低焊接接頭強度。尺寸過大的焊縫不僅浪費焊接材料，還將引起焊接應力集中，增加焊接變形；焊縫增高量過低使接頭強度下降，焊縫增高量過高，造成應力集中，減弱結構的工作性能。在承受動載荷的情況下，焊縫增高量應趨于零值；在其它工作條件下，增高量可在0~3mm范圍內選??；焊縫寬度不做具體規定，但必須焊縫在每側的熔合寬度不小于2~4mm，并且應與母材有均勻圓滑的過渡。保焊縫表面的焊波光滑美觀，否則，容易造成應力集中，不利于結構的正常使用。

　　1.11電弧擦傷

　　電弧擦傷也叫弧疤。雖然創面不大，但危害很大，能導致以下嚴重缺陷：

　　1、擦傷本身或其鄰近區，容易形成小裂紋，這對產品使用的安全造成極大的危害，在某些條件還會引起鍋爐、壓力容器的爆炸。所以，對鍋爐、壓力容器等重要產品，電弧擦傷這類缺陷時不允許的。

　　2、由于在電弧擦傷處，冷卻速度較快，使弧疤本身的熱影響區產生淬硬組織；弧疤不規則狀態，會造成應力集中。不銹鋼上的擦傷，能破壞不銹鋼的耐腐蝕性能。