焊縫缺陷
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-27
焊縫缺陷的實例教程
雖然埋弧焊接技術比較成熟，但大厚度、大直徑的接管與筒體對接焊，如果埋弧焊接工藝控制不好，也會出現氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。
2. 對接焊縫缺陷及原因分析
接管與筒體接頭焊后進行的MT、UT和RT檢測未發現缺陷，而熱處理MT檢測發現缺陷，在接管與筒體焊縫內壁熔合線區域有多處線性顯示，長度均在20~30mm。對其中某個MT顯示區域進行PT檢測，檢查發現線狀顯示，PT與MT顯示位置基本重合。對PT顯示區域進行現場金相觀察，在拋光腐蝕后可肉眼觀察到位于焊縫熔合線處有細長裂紋存在，長度約20mm。對裂紋進行金相觀察，通過顯微鏡發現裂紋位于焊縫熔合線上，裂紋細長，如圖1所示。
圖1 現場金相
對現場金相觀測區域進行維氏硬度測試：硬度測試結果顯示，在焊縫中心線區域，硬度為258~302HV；在焊縫中心線至熔合線之間，硬度為220~280HV；在缺陷位置處的硬度為359~456HV。 選取其中一處MT顯示進行拋磨，每拋磨1mm后立即進行MT檢測，拋磨深度為3mm時，MT合格，缺陷顯示消失，表明該缺陷位于接頭近表層。根據以上結果，可判斷該缺陷屬于焊腳裂紋。
焊腳裂紋屬于冷裂紋中延遲裂紋的一種，這類裂紋有可能在焊后立即出現，也有可能在焊后延遲出現。延遲裂紋的出現與焊縫金屬中的氫含量、焊接接頭所承受的拉應力、由鋼材淬硬傾向決定的金屬的塑性儲備等三個因素的交互作用有關。焊接應力是產生焊接裂紋的根本原因，由于接管與筒體焊縫結構的特殊性，接管內壁為典型的高拉應力集中區，更容易產生焊腳裂紋。
接管與筒體焊縫采用的預熱方式為火焰局部加熱，且加熱過程中火炬僅對接頭焊縫進行了整圈加熱，加熱面積不足，加熱區溫度高，非加熱區溫度低，溫度梯度大，易產生較大焊接拘束應力。
展開 焊接缺陷按特征主要劃分為:裂紋、氣孔、夾渣、未融合和未焊透、燒穿和變形等六類主要缺陷。焊接氣孔是較為常見的缺陷，紅外熱像檢測機理決定其對氣孔類缺陷檢測的優越性和有效性。鑒于紅外熱像法在焊縫缺陷檢測中的應用還很少見，故本文以氣孔缺陷為研究對象，利用workbench建立焊縫氣孔缺陷的紅外熱像檢測三維瞬態熱力學分析模型，從缺陷定性和定量分析的角度，研究激勵方式及激勵參數的選取對焊縫缺陷表面溫度的影響規律，為實際工程應用中焊縫缺陷的紅外熱像檢測提供可靠的檢測依據。
建模以及劃分網格
采用脈沖激勵方式，主要分為兩個過程，主動加熱和自然冷卻過程，持續時間為5s。
主動加熱過程：在0~0.02s內，對試件缺陷表面連續施加熱流密度為40000W/m2的脈沖熱流，脈沖寬度為20ms，由于脈沖時間較短，為了提高求解精度故應設置較小的載荷子步，此處設步長為0.0004s。自然冷卻過程：在0.02~5s 內，刪除脈沖熱流載荷，此時試件表面與環境空氣之間產生對流作用，由于對流時間相對較長，溫度變化較為緩慢，故載荷子步步長設為0.1s即可。結果如圖所示：
利用ANSYS Workbench瞬態熱力學模塊對整個熱波檢測過程進行了模擬，記錄了0~5s內試件表面的溫度場變化。不同時間區間獲取的脈沖紅外序列圖像如圖所示。圖中顯示了不同深度的缺陷表面溫度隨時間的變化，由于脈沖時間極短，能量較大，因此試件表面溫度上升比冷卻速率快。隨著時間的推移，熱波在試件內傳播并擴散到環境中，試件表面溫度在5秒時趨于平衡。
展開 1. 產生原因：
⑴焊接規范選擇不當；
⑵焊槍角度不正確；
⑶焊工操作不熟練；
⑷導電嘴孔徑太大；
⑸焊接電弧沒有嚴格對準坡口中心；
⑹焊絲、焊件及保護氣體中含有水分；
2、防止措施：
⑴反復調試選擇合適的焊接規范；
⑵保持焊槍合適的傾角；
⑶加強焊工技能培訓；
⑷選擇合適的導電嘴徑；
⑸力求使焊接電弧與坡口嚴格對中；
⑹焊前仔細清理焊絲、焊件；保證保護氣體的純度。
一般常見的焊接缺陷可分為四類：
（1）焊縫尺寸不符合要求：如焊縫超高、超寬、過窄、高低差過大、焊縫過渡到母材不圓滑等。
（2）焊接表面缺陷：如咬邊、焊瘤、內凹、滿溢、未焊透、表面氣孔、表面裂紋等。
（3）焊縫內部缺陷：如氣孔、夾渣、裂紋、未熔合、夾鎢、雙面焊的未焊透等。
（4）焊接接頭性能不符合要求：因過熱、過燒等原因導致焊接接頭的機械性能、抗腐蝕性能降低等。
焊接缺陷對焊接構件的危害，主要有以下幾方面：
（1）引起應力集中。焊接接頭中應力的分布是十分復雜的。凡是結構截面有突然變化的部位，應力的分布就特別不均勻，在某些點的應力值可能比平均應力值大許多倍，這種現象稱為應力集中。造成應力集中的原因很多，而焊縫中存在工藝缺陷是其中一個很重要的因素。焊縫內存在的裂紋、未焊透及其他帶尖缺口的缺陷，使焊縫截面不連續，產生突變部位，在外力作用下將產生很大的應力集中。當應力超過缺陷前端部位金屬材料的斷裂強度時，材料就會開裂破壞。
（2）縮短使用壽命。對于承受低周疲勞載荷的構件，如果焊縫中的缺陷尺寸超過一定界限，循環一定周次后，缺陷會不斷擴展，長大，直至引起構件發生斷裂。
（3）造成脆裂，危及安全。脆性斷裂是一種低應力斷裂，是結構件在沒有塑性變形情況下，產生的快速突發性斷裂，其危害性很大。焊接質量對產品的脆斷有很大的影響。
一、焊接缺陷
（一）焊接變形
工件焊后一般都會產生變形，如果變形量超過允許值，就會影響使用。焊接變形的幾個例子如圖2-19所示。產生的主要原因是焊件不均勻地局部加熱和冷卻。因為焊接時，焊件僅在局部區域被加熱到高溫，離焊縫愈近，溫度愈高，膨脹也愈大。但是，加熱區域的金屬因受到周圍溫度較低的金屬阻止，卻不能自由膨脹；而冷卻時又由于周圍金屬的牽制不能自由地收縮。
展開 這些較貴的金屬要求高的焊縫質量和成形，高效深熔氬弧焊焊接能提供高的焊接質量和效率，其焊縫為100%的母質層，沒有多條融合線，完全消除了夾渣、氣孔以及常見的焊縫缺陷。高效深熔弧焊的無波紋焊接熔池保證了蓋面層與打底層的超高質量，完全不需要背面清根、表面拋光與打磨。
K tig深熔氬弧焊的一個優勢是工件的準備很簡單，在其能熔透的厚度下不需要開坡口（超過其熔透厚度部分才需要開V型坡口），碳素合金鋼的一次焊穿厚度為10毫米、不銹鋼及鎳基合金等為13毫米、鈦合金、鈷合金和鋯等為16毫米,只要將焊接邊緣切割整齊，裝配好，便可實現單面焊雙面成型的效果。切割方法可以是熱切割、剪切割或機械加工，也可同步填充焊絲蓋面，目的是減少咬邊，用來補償接口間隙、調節余高、或用來改變焊縫金屬的顯微組織。
安陽安達機械設備有限公司
展開 
焊縫缺陷的最新內容
試驗結果表明：焊縫平直無明顯缺陷，實際電弧形態與模擬結果高度一致。通過金相顯微鏡對熔覆層進行觀察，可以清晰地看出熔覆層內部組織均勻、致密。
關鍵詞：TIG熔覆;同軸送粉;COMSOL軟件;數值模擬;顯微組織;
在現代工業生產中，金屬件表面經常會出現磨蝕、磨損等現象，嚴重影響機械設備的性能和壽命[1]。因此，提高金屬件表面的耐磨性成為迫切需要解決的問題。
水下超聲波檢測主要針對焊縫內部缺陷的檢測、水下鋼結構的檢驗和評價，通常需要水下和陸地上同時進行檢測，需去掉待測試件表面涂層。水下磁粉檢測對水流要求嚴格，不能應用于流速過快的水下，需要檢測對象表面光滑。
交流電磁檢測（Alternating Current Field Measurement，ACFM）技術結合了交流電位降（ACPD）和渦流檢測（ET）兩種方法。
(2)錯邊指兩個工件在厚度方向上錯開一定位置,它既可視作焊縫表面缺陷,又可視作裝配成形缺陷。
(3)塌陷 單面焊時由于輸入熱量過大,熔化金屬過多而使液態金屬向焊縫背面塌落, 成形后焊縫背面突起,正面下塌。
(4)表面氣孔及弧坑縮孔。
(5)各種焊接變形如角變形、扭曲、波浪變形等都屬于焊接缺陷O角變形也屬于裝配成形缺陷。
6 試驗結果與分析
6.1 無損檢驗
焊接結束后對試件進行外觀檢驗，焊縫及熱影響區未發現咬邊、表面氣孔、裂紋、夾渣等缺陷，焊縫余高0.5～1.5mm，焊縫與母材圓滑過渡；試件經射線探傷也未發現裂紋、未熔合、未焊透、夾渣等缺陷，焊接接頭質量滿足標準要求。
23.焊縫缺陷有多種，其中_________對焊縫受力的危害最大。
24.焊接結構中存在著雙向或三向同號拉應力場，材料塑性變形的發展受到限制，使鋼材變脆。特別是當焊接應力較大時，在溫度較低的條件下很容易發生___________現象。
25.當板件厚度或寬度在一側相差大于4mm時，應做坡度不大于1：2.5(靜載)或_________ (動載)的斜角，以平緩過度，減小應力集中。
無損探傷檢測范圍：
焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質量。2、內腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。3、狀態檢查。當某些產品(如蝸輪泵、發動機等)工作后，按技術要求規定的項目進行內窺檢測。4、裝配檢查。
焊縫的質量等級:
1.由設計人員根據產品的承載狀態和安全性需求，經過計算后確定焊縫的質量等級；
2.焊縫質量等級決定了焊縫的缺陷質量等級和焊縫檢驗等級。而焊縫檢驗等級決定了需要采用何種檢驗方式，對焊縫必須全部進行外觀檢驗（VT）；
3.焊縫的檢驗由主管焊接責任人進行指導并監督。
至于未焊透，未熔合、夾渣、氣孔、焊縫表面缺陷如咬肉，焊縫尺寸等都可以通過無損探傷檢查，定出缺陷的位置，采取合理、有效返修工藝，認真操作，也可以達到消除焊縫缺陷，保證產品內在質量目的。
焊縫的質量等級:
1.由設計人員根據產品的承載狀態和安全性需求，經過計算后確定焊縫的質量等級；
2.焊縫質量等級決定了焊縫的缺陷質量等級和焊縫檢驗等級。而焊縫檢驗等級決定了需要采用何種檢驗方式，對焊縫必須全部進行外觀檢驗（VT）；
3.焊縫的檢驗由主管焊接責任人進行指導并監督。
無損探傷檢測范圍：
焊縫表面缺陷檢查。檢查焊縫表面裂紋、未焊透及焊漏等焊接質量。2、內腔檢查。檢查表面裂紋、起皮、拉線、劃痕、凹坑、凸起、斑點、腐蝕等缺陷。3、狀態檢查。當某些產品(如蝸輪泵、發動機等)工作后，按技術要求規定的項目進行內窺檢測。4、裝配檢查。
