核心提示：焊接接头中缺陷产生的原因及防止方法 一、裂纹焊接裂纹，按照产生的机理可分为：冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂裂纹几大类。（一） 冷裂纹冷裂纹是在焊接过程中或焊后，在较低的温度下，大约在钢的马氏体转变温度（即Ms点）附近，或300~200℃以下（或T＜0.5Tm，Tm为以绝对温度表示的熔点温度）的温...
焊接接头中缺陷产生的原因及防止方法 一、裂纹
焊接裂纹，按照产生的机理可分为：冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂裂纹几大类。
（一） 冷裂纹
冷裂纹是在焊接过程中或焊后，在较低的温度下，大约在钢的马氏体转变温度（即Ms点）附近，或300~200℃以下（或T＜0.5Tm，Tm为以绝对温度表示的熔点温度）的温度区间产生的，故称冷裂纹。
冷裂纹又可分为：延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。延迟裂纹，也称氢致裂纹，可以延至焊后几小时、几天、几周甚至更长的时间再发生，会造成预料不到的重大事故，所以具有重大的危险性。
1、产生的条件：
①焊接接头形成淬硬组织。由于钢的淬硬倾向较大，冷却过程中产生大量的脆、硬，而且体积很大的马氏体，形成很大的内应力。接头的硬化倾向：碳的影响是关键，含碳和铬量越多、板越厚、截面积越大、热输入量越小，硬化越严重。
②钢材及焊缝中含扩散氢较多，氢原子在缺陷处（空穴、错位）聚积（浓集）形成氢分子，氢分子体积较氢原子大，不能继续扩散，不断聚积，产生巨大的氢分子压力，甚至会达到几万个大气压，使焊接接头开裂。许多情况下，氢是诱发冷裂纹最活跃的因素。
③焊接拉应力及拘束应力较大（或应力集中）超过接头的强度极限时产生开裂。
２、产生的原因：可分为选材和焊接工艺两个方面。
①选材方面：
ａ、母材与焊材选择匹配不当，造成悬殊的强度差异；
ｂ、材料中含碳、铬、钼、钒、硼等元素过高，钢的淬硬敏感性增加。
②焊接工艺方面：
ａ、焊条没有充分烘干，药皮中存在着水分（游离水和结晶水）；焊材及母材坡口上有油、锈、水、漆等；环境湿度过大(＞90%)；有雨、雪污染坡口。以上的水分及有机物，在焊接电弧的作用下分解产生H，使焊缝中溶入过饱和的氢。
ｂ、环境温度太低；焊接速度太快；焊接线能量太少。会使接头区域冷却过快，造成很大的内应力。
ｃ、焊接结构不当，产生很大的拘束应力。
ｄ、点焊处已产生裂纹，焊接时没有铲除掉；咬边等应力集中处引起焊趾裂纹；未焊透等应力集中处引起焊根裂纹；夹渣等应力集中处引起焊缝中裂纹。
3、防止方法：
可以从选材和焊接工艺两个方面着手。
①正确地选材。
选用碱性低氢型焊条和焊剂，减少焊缝金属中扩散氢的含量；搞好母材和焊材的选择匹配；在技术条件许可的前提下，可选用韧性好的材料（如低一个强度等级的焊材），或施行“软”盖面，以减小表面残余应力；必要时，在制造前对母材和焊材进行化学分析、机械性能及可焊性、裂纹敏感性试验。
②焊接工艺方面。
a、严格地按照试验得出的正确工艺规范进行焊接操作。主要包括：严格地按规范进行焊条烘干；选择合适的焊接规范及线能量，合理的电流、电压、焊接速度、层间温度及正确的焊接顺序；对点焊进行检查处理；搞好双面焊的清根等；仔细清理坡口和焊丝，除去油、锈和水分。
b、选择合理的焊接结构，避免拘束应力过大；正确的坡口形式和焊接顺序；降低焊接残余应力的峰值。
c、焊前预热、焊后缓冷、控制层间温度和焊后热处理，是可焊性较差的高强度钢和不可避免的高拘束结构形式，防止冷裂纹行之有效的方法。预热和缓冷可减缓冷却速度（延长△t 800~500℃停留时间），改善接头的组织状态，降低淬硬倾向，减少组织应力；焊后热处理可消除焊接残余应力，减少焊缝中扩散氢的含量。在多数情况下，消除应力热处理应在焊后立即进行。
d、焊后立即锤击，使残余应力分散，避免造成高应力区，是局部补焊时防止冷裂纹行之有效的方法之一。
e、在焊缝根部和应力比较集中的焊缝表面，（热影响区受到的拘束应力较低），采用强度级别较低的焊条，往往在高拘束度下取得良好的效果。
f、采用惰性气体保护焊，能最大地控制焊缝含氢量，降低冷裂纹敏感性，所以，应大力推广TIG、MIG焊接。
（二）层状撕裂
层状撕裂是冷裂纹的一种特殊形式。主要是由于钢板内存在着分层（沿轧制方向）的夹杂物（特别是硫化物），在焊接时产生的垂直于轧制方向（板厚方向）的拉伸应力作用下，在钢板中热影响区或稍远的地方，产生“台阶”式，与母材轧制表面平行的层状开裂。产生在T字型、K字型厚板的角焊接接头中。
提高钢板质量，减少钢材中层状夹杂物，从结构设计和焊接工艺方面采取措施，减少板厚方向的焊接拉伸应力，可防止层状撕裂。厚板焊接前，进行板材的超声波和坡口渗透探伤，检查分层夹杂物情况，如有层状夹杂物存在，可设法避开或事先修、磨处理。
（三）热裂纹
热裂纹是在高温下产生的，从凝固温度范围至A3以上温度，所以称热裂纹，又称高温裂纹。
如果材料中存在着较多的低熔点共晶杂质元素（P、S、C等）和较多的晶格缺陷，在焊接熔池结晶过程中，就容易出现晶界偏析，偏析出现的物质多为低熔点共晶（如：FeS—Fe、Fe3P—Fe、NiS—Ni、Ni3P—Ni）和杂质，它们在结晶过程中，以液态间层存在，形成抗变形能力很低的液态薄膜，相应的液态相存在的时间增长，最后结晶凝固，而凝固后的强度也极低，当焊接拉应力足够大时，会将液态间层拉开，或在其凝固后不久被拉断形成裂纹。
此外，如果母材的晶界上也存在着低熔点共晶和杂质时，则在加热温度超过其熔点的热影响区内，这些低熔点共晶物将熔化成液态间层，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开而形成热影响区液化裂纹。
热裂纹都是沿奥氏体晶界开裂，呈锯齿状，所以，又称晶间裂纹。多出现在焊缝中间，特别是弧坑处，多数在焊缝柱状晶的会合处，即焊缝凝固的最终位置，也是最容易引起低熔点共晶偏析的位置；少数出现在热影响区。焊缝中的纵向裂纹一般发生在焊道中心，与焊缝长度方向平行；横向裂纹一般沿柱状晶界发生，并与母材的晶界相连，与焊缝长度方向垂直。当裂纹贯穿表面与空气相通时，断口表面呈氧化色彩（如蓝灰色等），有的焊缝表面的宏观裂纹中充满熔渣。
1、产生的原因
①选材方面：材料中含硫过多产生“热脆”；含铜过高产生“铜脆”；含磷过高产生“冷脆”。
②焊接工艺方面：镍基不锈钢，焊接顺序不当或层间温度过高、热输入量过大、冷却速度太慢；坡口形式不当（焊缝形状系数ψ=b/h≤1的窄深焊缝），单层单道焊时易产生焊缝中心偏析裂纹；弧坑保护不好，由于偏析作用，易产生弧坑热裂纹；多次返修会产生晶格缺陷聚集，形成多边化热裂纹。
2、防止方法
由于热裂纹的产生与应力的因素有关，所以，防止方法也要从选材和焊接工艺两个方面着手。
①选材方面：
a、限制钢材和焊材中，易产生偏析的元素和有害杂质的含量，特别是S、P、C的含量，因为它们不仅形成低熔点共晶，而且还促进偏析。C≤0.10%热裂纹敏感性可大大降低。必要时对材料进行化学分析、低倍检验（如硫印等）。
b、调节焊缝金属的化学成分，改善组织、细化晶粒，提高塑性，改变有害杂质形态和分布，减少偏析，如采用奥氏体加小于6%的铁素体的双相组织。
c、提高焊条和焊剂的碱度，以减低焊缝中杂质的含量，改善偏析程度。
②焊缝工艺方面：
a、选择合理的坡口形式，焊缝成型系数ψ=b/h＞1，避免窄而深的“梨形”焊缝，（焊接电流过大也会形成“梨形”焊缝），防止柱状晶在焊道中心会合，产生中心偏析形成脆断面；采用多层多道焊，打乱偏析聚集。
b、控制焊接规范：
<i>采用较小（适当）的焊接线能量，对于奥氏体（镍基）不锈钢应尽量采用小的焊接线能量（不预热、不摆动或少摆动、快速焊、小电流）、严格掌握层间温度，以缩短焊缝金属在高温区的停留时间；
<ii>注意收弧时的保护，收弧要慢并填满弧坑，防止弧坑偏析产生热裂纹；
<iii>尽量避免多次返修，防止晶格缺陷聚集产生多边化热裂纹；
<iv>采取措施尽量降低接头应力，避免应力集中，并减少焊缝附近的刚度，妥善安排焊接次序，尽量使大多数焊缝在较小的刚度下焊接，使其有收缩的余地。
（四）再热裂纹
再热裂纹是指一些含有钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢的焊接接头，再加热过程中（如消除应力退火、多层多道焊及高温工作等），发生在热影响区的粗晶区，沿原奥氏体晶界开裂的裂纹，也有称其为消除应力退火裂纹（SR裂纹）。
600℃附近有一敏感区，超过650℃敏感性减弱。
再热裂纹起源于焊缝热影响区的粗晶区，具有晶界断裂特征。裂纹大多数发生在应力集中的部位。
防止措施：
①选材时应注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素，尤其是V的含量。必须采用高V钢材时，焊接及热处理时要特别加以注意。
②热处理时避开再热敏感区，可减少再热裂纹产生的可能性，必要时热处理前做热处理工艺试验。
③尽量减少残余应力和应力集中，减少余高、消除咬边、未焊透等缺陷，必要时将余高和焊趾打磨圆滑；提高预热温度，焊后缓冷，降低残余应力。
④适当的线能量，防止热影响区过热，晶粒粗大。
⑤在满足设计要求的前提下，选用低一个强度等级的焊条，让其释放一部分由热处理过程消除的应力，（让应力在焊缝中松弛），对减少再热裂纹有好处。
二、未熔合
未熔合是指熔焊时，焊道与母材之间、焊道与焊道之间、点焊时焊点与母材之间，未完全熔化结合的部分。
1、产生的原因：产生未熔合的根本原因是焊接热量不够，被焊件没有充分熔化造成的。主要原因有：
①电流太小；②焊速太快；③电弧偏吹；④操作歪斜；⑤起焊时温度太低；⑥焊丝太细；⑦极性接反，焊条熔化太快，母材没有充分熔化；⑧坡口及先焊的焊缝表面上有锈、熔渣及污物。
这些原因都造成焊材早熔化，而被焊母材温度低，没有熔化，熔化的焊材金属沾附到焊件上。
2、防止措施：
①选择适当的电流（稍大）、焊速（稍慢），正确的极性，注意母材熔化情况；
②清除干净坡口及前道焊缝上的熔渣及赃物；
③起焊时要使接头充分预热，建立好第一个熔池；
④克服电弧偏吹。注意焊条角度，照顾坡口两侧的熔化情况；
三、未焊透
未焊透是指焊接时接头根部未完全熔透的现象。
另，焊缝金属与母材之间，未被电弧熔化而留下的空隙。常发生在单面焊根部和双面焊的中间。
（ISO—母材金属之间没有熔化，熔敷金属没有进入接头根部的缺陷。）
1、产生的原因：
①坡口及装配方面：间隙过小；钝边太厚；坡口角度太小；坡口歪斜；有内倒角的坡口角度太大；错口严重；
②工艺规范方面：电流过小；焊速过大；电弧偏吹；起焊处温度低；极性接反；
③操作方面：焊条太粗；操作歪斜；双面焊时清根不彻底；坡口根部有锈、油、污垢，阻碍基本金属很好地熔化。
2、防止措施：
①控制好坡口尺寸：间隙、钝边、角度及错口等；
②控制电流、极性和焊速；使接头充分预热，建立好第一个熔池；
③控制焊条直径和焊接角度；克服电弧偏吹；
④双面焊清根一定要彻底；
⑤坡口及钝边上的油、锈、渣、垢一定要清理干净。
四、气孔
气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来形成的空穴。
根据气孔产生的部位不同，可分为内部气孔和外部气孔；根据分布的情况可分为单个气孔、涟状气孔和密集气孔；根据气孔产生的原因和条件不同，其形状有球形、椭圆形、旋涡状和毛虫状等。
1、产生的原因：
形成气孔的气体主要来源于：
a、大气：空气湿度太大，超过90%，水分分解，氢气、氧气侵入；收弧太快，保护不好，空气中的N2气侵入；电弧太长，空气中的N2气侵入；
b、溶解于母材、焊丝和焊条钢芯中的气体，药皮和焊剂中的水和气体：<i>焊条烘干温度太低、保温时间太短；<ii>焊条过期失效； <iii>氩气纯度不够，保护不良；<iv>焊条烘干温度过高，使药皮成分变质，失去保护作用；电流过大，药皮发红失效，失去保护作用，空气中的N2气侵入；<v>焊芯锈蚀、焊丝清理不净、焊剂混入污物。
c、焊材、母材上的油、锈、水、漆等污物，分解产生气体；
d、操作原因引起的气孔：<i>运条速度太快，气泡来不及逸出；<ii>焊丝填加不均匀，空气侵入；<iii>埋弧焊时，电弧电压过高，网路电压波动过大，空气侵入。
2、防止措施：
①严格控制焊条的烘干温度和保温时间；
②不使用过期失效的焊材；使用符合标准要求的保护气体（氩气等）；
③彻底清理坡口及焊丝上的油、锈、水、漆等污物；
④电弧长度要适当，防止N2气侵入，碱性焊条尤其要采用短弧；
⑤搞好接头和收弧。<i>充分预热接头，建立好第一个熔池，使上一个收弧处的气体消除掉；<ii>收弧要慢，填满弧坑，采用“回焊法”等，使气、渣充分保护好熔池，防止N2气侵入；<iii>多层多道焊的各层各道的接头要错开，防止气孔密集（上下重合）；
⑥适当增加热输入量，降低焊接速度，以利气泡逸出。
五、夹渣
夹渣是指焊后残留在焊缝中的非金属夹杂物。主要是由于操作原因，熔池中的熔渣来不及浮出，而存在于焊缝之中。
1、产生原因：
①坡口角度太小，运条、清渣困难；
②运条太快，熔渣来不及浮出；
③焊接电流太小，熔深太小；
④运条时坡口两侧停留时间短，而在焊缝中心过度太慢，使得焊缝中心堆高，坡口两侧形成死角，夹渣清理不出来；焊缝成型粗劣；
⑤前一层的熔渣清理不干净；接头处理不彻底；坡口处有锈、垢、泥沙等；
⑥焊条涂料中含碳成分过高。
2、防止措施：
①彻底清理坡口的油污、泥沙、锈斑；彻底清理前焊道熔渣；
②适当调节（加大）焊接电流；控制焊接速度，造成熔渣浮出条件；
③正确掌握操作方法，使焊缝表面光滑，焊缝中心不堆高；
④选择优质焊条。
六、夹钨
手工钨极氩弧焊过程中，由于某些原因，使钨极强烈的发热，端部熔化、蒸发，使钨过渡到焊缝中，并残留在焊缝内形成夹钨。
1、产生原因：
①当焊缝电流过大，超过极限电流值，或钨极直径太小时，使钨极强烈地发热、端部熔化；
②氩气保护不良，引起钨极烧损；
③炽热的钨极触及熔池或焊丝，而产生的飞溅等，均会引起焊缝夹钨。
2、防止措施：
①根据工件的厚度，选择相应的钨极直径和焊接电流；
②使用符合标准要求纯度的氩气；
③施焊时采用高频振荡器引弧，在不防碍操作情况下，尽量采用短弧，以增强氩气保护效果；
④操作要仔细，不使钨极触及熔池和焊丝；
⑤经常修磨钨极端部。