焊接缺陷与焊接质量检验

焊接缺陷与焊接质量检验2008-07-10 21:05

焊接缺陷与焊接质量检验 一、焊接检验的目

二、焊接检验的分类 三、焊接检验过程 四、焊接缺陷

五、介绍六种超声波探伤仪 一、焊接检验的目的

? 1、确保焊接结构（件）制造质量，保证其安全运行

焊接时由于各种原因，焊缝（或焊接接头）会出现一些缺陷，这些缺陷都影响焊缝和焊接产品质量。这些缺陷中有的（如裂纹、未熔合等）是不允许存在的，有的(如气孔、夹渣等）虽允许存在但按质量级别其数量不允许超过一定的范围。 避免焊缝缺陷的产生实现零缺陷是我们追求的目标。焊接检验的目的，是发现焊缝及接头中的缺陷，找出缺陷产生的规律，指出避免和消除缺陷的办法，确保出厂产品达到相关标准要求，达到焊接产品能安全可靠地使用的目的。焊接质量检验可以为今后同类构件的焊接生产避免焊接缺陷的产生提供借鉴，使产品质量得到不断改进和持续提高。

2、改进焊接技术，提高产品质量焊接检验可以评定制造工艺正确与否。同时在制定焊接工艺时也可预先制备试样，利用焊接检验技术选择最佳工艺程序，使焊缝达到规定的质量等级要求。

3、降低产品成本，正确进行安全评定，由于焊接检验贯穿于焊接生产的全过程，这就可能避免出现产品之后报废的现象，大大减少了原材料和工时的浪费，以及因拖延工期而带来的经济损失，无疑会带来显著的社会效益和经济效益。 4、由于有焊接检验的可靠保证，可促使焊接技术的更广泛应用

二、焊接检验的分类2008-07-14 08:14

焊接检验可具体地认为是采用调查、检查、度量、试验和检测等方法，把产品的焊接质量同其使用要求不断地相比较的过程。

焊接检验可分为破坏性检验、非破坏性检验和声发射检测三类。 名称 试验类型 试验分类 拉伸试验

弯曲试验 冲击试验 压扁试验 硬度试验 疲劳试验 化学分析 腐蚀试验 宏观检验 微观检验 断口检验 外观检查 水压试验 气压试验 氦检漏试验 水冲试验 沉水试验 载水试验 煤油试验 氨渗漏试验 吹气试验 气密性试验 射线探伤 超声波探伤 磁粉探伤 渗透探伤 涡流探伤

破坏性检验能直接而又可靠的测量出使用情况的反应，但只适用于抽样检验

声发射检测具有其它检验方法所不具备的动态无损检验的特点，它是利用材料在应力或外力作用下产生变形或断裂时所出现的声发射信号，确定其中的缺陷的产生、运动和发展的情况。

非破坏性检验目前广泛应用于焊接检验中。它能在不破坏焊接结构（件）、不改变或不影响其使用性能的前提下保证产品的安全性和可靠性。

非破坏性检验包括外观检查、强度检验、致密性试验和无损检验。其中当今普遍应用无损检验技术。三、焊接检验过程2008-08-04 21:29 ? 三、焊接检验过程

? A 、焊接检验的依据：图样、技术标准和检验文件规定

1）施工图样：图样使生产中使用的基本资料， 加工制作应按图样的规定进行。图样规定了原材料、焊缝位置、坡口形状和尺寸及焊缝的检验要求等。

2）技术标准：包括有关的技术条件，它规定焊接产品的质量要求和质量评定方法，使从事检验工作的指导性文件。如：N05052《金属焊接》介绍了焊接方法、质量评定等级、对各种焊接方法的要求及参考值；

SQB45201《点焊技术条件》规定了焊接接头的质量及评定，包括接头强度、焊点尺寸、接头缺陷等。

? DIN8570《焊接结构的自由公差》 规定了焊接零部件及焊接结构的长度、角度、形状和位置的自由偏差、铝制构件的对接焊缝和位置的自由偏差。

? JB/T5943-91《工程机械 焊接件通用技术条件》规定了焊接件的技术要求、试验方法、检验规则等。对于焊缝表面质量分级及其形状偏差的范围和外部缺陷都做了明确规定。

3）检验文件：包括工艺规程、检验规程、检验工艺等，它们具体规定了检验方法和检验程序，指导现场检验人员进行工作。另外，还包括检查过程中收集的检验单据；检验报告、不良品处理单、更改通知单等书面通知

4）订货合同：用户对产品焊接质量的要求在合同中由明确标定的，也可作为图样和技术文件的补充规定

? B 焊接检验过程，基本上由焊前检验、焊接过程检验、焊后检验等环节组成 ? 1、焊前检验

? 焊前检验主要是对焊前准备的检查，是贯彻预防为主的方针，最大限度避免或减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量的积极有效措施。

? 焊前检验主要包括12项内容。 ? 1）基本金属质量检验

? 检查投料单据、实物标记、实物表面质量、投料划线的正确性和标记移植的齐全性，并及时作好检查记录，然后才可转入焊前备料、下料等工序。 ? 2）焊接材料质量检验

? 对焊丝、焊条、焊剂、气体（Ar、He、N2、CO、压缩空气等）质量检验，注意核对焊接材料是否符合图样、文件规定；核对实物标记；焊接材料代换时，应符合等同性能、改善性能、改善焊接性三原则，并应履行审批手续。 ? 3）焊接结构设计鉴定

? 应具有良好的可检测性，即有适当的探伤空间位置，有便于进行探伤的检测面，有适宜探伤的探测部位的底面（如射线探伤可贴片） ? 4）焊件备料的检查

? 对坡口的检查，如坡口形状、尺寸及表面粗糙度加工质量；清理质量；σs＞392MPa或Cr—Mo低合金钢焊件坡口表面探伤及时去处裂纹 ? 5）焊件装配质量检查

? 对装配结构、装配工艺、定位焊缝质量的检查，当定位焊缝作为主焊缝一部分时，其质量及检验方式同主焊缝 ? 6）焊接试板的检查

? 焊前试板主要用于单批生产总选择设备工作状态，以控制投产后的焊接质量；工序试板用于复杂工序间，控制不合格焊缝不转入下道工序；产品试板可评定成品焊缝的质量。应对焊前试板、工序试板、产品试板进行检查。 ? 7）能源的检查

? 对电源、气体燃料（O2、H2、液化石油气等）的检查。电源检查应注意电源波动程度；气体燃料的检查应注意其纯度和压力

? 8）辅机具的检查

? 对变位机、转胎、装配夹具、焊接夹具进行检查，主要检查动作的灵活性、定位精度和夹紧力等 ? 9）工具的检查

? 如：面罩、手把、电缆等，应注意选择深浅合适的护目玻璃 ? 10）焊接环境检查

? 如：环境温度、湿度、风速、雨雪等，环境条件不利时应注意防护措施的有效性 ? 11）焊接预热检查

? 如：预热方式、预热温度，预热温度的测点应距焊缝边缘100～300mm ? 12）焊工资格检查

? 如：检测焊工合格证，证件的有效期。(该证件包括的考试项目应与所焊产品一致） ? 2、焊接过程检验

? 焊接过程不仅指形成焊缝的过程，还应包括后热和焊后热处理过程。需要特别指出的是焊工直接操纵焊接设备并能充分接近焊接区和随时调整焊接参数，以适应焊缝成形质量的要求，因此，焊工的自检能积极主动地控制焊接质量 ? 焊接过程检验主要包括7项内容。 ? 1）焊接规范的检验

? 检验主要内容包括对手工电弧焊规范的检验、埋弧自动焊和半自动焊规范的检验、CO2气体保护焊规范的检验、电阻焊规范的检验、气焊规范的检验。在对以上焊接规范进行检验时应注意不同的焊接方法有不同的检验内容和要求，但原则上均应执行工艺。当有变化时，应办理焊接工艺更改手续。 ? 2）复核焊接材料

? 对焊接材料的特征（如颜色、尺寸）及焊缝外观特征进行复核。发现焊接材料有疑问时应及时查找原始标记，确保材料牌号、规格与规定相符 ? 3）焊接顺序的检查

? 对施焊顺序、施焊方向进行检查，以保证施焊方向正确无误 ? 4）检查焊道表面质量

? 焊道表面不应有裂纹、夹渣等焊接缺陷，每一次熔敷所形成的一条单道焊缝称焊道，焊道表面缺陷应及时消除，以避免多层焊时缺陷的叠加 ? 5）检查后热

? 焊后立即对焊件全部或局部进行加热或保温使其缓冷的工艺措施称为后热，主要可防止产生延迟裂纹和起消氢处理作用。应检查后热温度和后热保温时间 ? 6）检查焊后热处理

? 对焊后正火热处理及焊后消除应力热处理进行检查，正火处理可改善焊缝金属组织、细化晶粒、提高韧性；这些均应严格按热处理工艺要求检查

? 3、焊后检验

? 焊接结构（件）虽然在焊前和焊接过程中都进行了有关检验，但由于制造过程中外界因素的变化或规范、能源的波动等仍有可能产生焊接缺陷。因此，必须进行焊后检验。

? 焊接检验的内容：

? 1、焊后对焊接质量进行检查和验收；

? 2、用通用量具或样板检查焊缝的几何形状与尺寸； ? 3、用目测、渗透探伤和磁粉探伤等方法检查焊缝外部缺陷； ? 4、用射线照相、超声波探伤或钻孔方法等检查焊缝内部缺陷。 ? 参考标准JB/T5943—91《工程机械 焊接件通用技术条件》 ? 在实际检验工作中具体检验步骤可参照以下8项内容。 ? 1）对现场组装的焊接质量及产品制造时的焊接质量进行检验。 ? 检验内容：

? a、检验程序和检验项目，包括检查资料的齐全性；核对质量证明文件；检查实物与质量证明的一致性；按有关工艺规程和技术文件规定进行检验；对产品重要部位、易产生质量问题的部位、运输中易破损和变形的部位应给予特别注意，重点检查。

? b检验方法和验收标准

? 对焊接产品的质量进行检查，以便及时发现漏检或错检，及时处理、消除隐患，保证焊接结构（件）安全可靠地运行。焊后检验所采用的检验方法、检验项目、验收标准应符合有关标准的规定，应与焊接过程中采用的检验方法、检验项目、验收标准相同，避免引起制造单位与验收使用单位的意见分歧。 ? 2）外观检查

? 检查的内容包括焊缝表面缺陷、焊接接头表面清理质量、焊缝尺寸偏差的检查等。焊缝外观检验是焊缝表面清理以后目视或用放大镜检查焊缝及近缝区有无外表可见的缺陷以及焊缝外形尺寸。重点应检查焊缝接头部位、收弧部位、形状和尺寸突变部位、焊缝与母材连接部位、母材引弧部位等。

? 焊缝缺陷的类型很多，按其在焊缝中的位置可分为外部缺陷和内部缺陷。

? 外部缺陷位于焊缝外面，用肉眼或低倍的放大镜就可以看到。例如：焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、表面气孔、可见裂纹、未焊透等。内部缺陷位于焊缝的内部，这类缺陷用破坏形检验或无损探伤方法来发现。内部缺陷包括未熔合、气孔、夹渣、裂纹等。

? 在第四项重点介绍常见焊接缺陷。 ? 3）无损检验

? 无损检验是用对焊缝及木材没有损伤的方法对焊缝及母材的表面或全部断面进行检验判定有无缺陷、缺陷类型及大小的方法。无损检测常用的有X光拍片检测、超声波检测以及荧光和磁粉检测。特厚板、重要构件要用γ射线或直线加速器检测。

? 4）力学性能检验

? 对焊接接头、焊缝及熔敷金属进行拉伸、弯曲、冲击、压扁、硬度、疲劳试验 ? 5）金相检验

? 对焊接接头金相组织分析，一般先进行宏观分析，然后有针对性的进行显微金相分析。宏观分析包括低倍分析（粗晶分析）和端口分析。显微金相分析包括焊缝和热影响区组织分析。 ? 6）焊缝金属化学试验分析

包括焊缝晶间腐蚀检验和焊缝铁素体含量检验

力学性能检验、金相检验、焊缝金属化学试验分析为破坏性检验。

? 7）致密性试验

? 主要用于对焊接容器的密封性试验。

? 常压液体容器对焊缝进行煤油渗漏检验及盛水检验。

? 盛装带有挥发性液体或气体的压力容器或受压元件要进行充气检查或氨气检查。 ? 压力容器的水压试验（设计规定进行气压试验代替水压试验时进行气压试验）。 ? 有的受压元件要进行沉水检查。

? 包括气密性试验、吹气试验、氨渗漏试验、煤油试验、载水试验、沉水试验、水冲试验、氦检漏试验。 ? 8）焊缝强度检验

? 包括水压试验和气压试验。试验的产品必须是其它检验项目均已完全合格；应严格执行试验规程并应有可靠的安全措施。

? 在检验工作中，可酌情选择以上8种检验项目进行检测

四、焊接缺陷2008-08-04 21:43

?

? 四、焊接缺陷

? （一）焊接缺陷的分类、特征及分布

? 焊接缺陷分为七类：裂纹、气孔、固体夹杂、未熔合、未焊透、形状缺陷、其他缺陷 ? 第一类：裂纹

? 焊接裂纹是指金属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金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。 1、按裂纹的外观形貌和产生的部位可分为7种

名称 特征 分布

横向裂纹 裂纹长度方向与焊缝轴线相垂直 位于焊缝、热影响区或母材中 纵向裂纹 裂纹长度方向与焊缝轴线相平行

弧坑裂纹 形貌有横向、纵向或星形状 位于焊缝收弧弧坑处

放射状裂纹 从某一点向四周放射的裂纹 位于焊缝、热影响区或母材中 枝状裂纹 形貌呈树枝状 间断裂纹 裂纹呈断续状态 微观裂纹 在显微镜下才能观察到

2、按裂纹产生的温度范围来划分可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹三种。 ? （1）热裂纹

? 热裂纹产生的主要原因一是某些杂质元素与金属及其合金元素形成低熔点共晶，这些共晶体聚积在晶界上，不能承受力量，又破坏了晶粒之间的联系而形成热裂纹；二是线膨胀系数大的母材焊接时受热膨胀体积增大，晶间结合力减弱，在焊接应力作用下也易产生热裂纹。 ? 根据裂纹形成的机理不同，热裂纹可分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。

（2）冷裂纹

? 冷裂纹特点是表面光亮，无氧化特征。冷裂纹主要发生在焊接热影响区，对某些合金成分多的高强度钢来说，也可能发生在焊缝金属中。

? 冷裂纹产生的原因：一是钢中含有的磷杂质以Fe2P和Fe3P的形式存在， Fe3P能与铁形成低熔点共晶，聚集于晶界削弱晶粒间的结合力，使钢在常温或低温时变脆，造成冷裂；

二是焊接过程中由于化学反应，空气或水的分解等原因，焊缝中溶解一定量的氢，氢能向焊缝缺陷处流动富集形成氢脆，甚至形成“氢致延迟裂纹”，这是冷裂纹中最严重也是最危险的问题； 三是焊缝中存在氮、氧原子或化合物也能使金属变脆，引起冷裂纹；

四是淬火倾向大的钢或厚板刚性大的焊件由于没有采取预热或暖冷的措施，冷却速度快，造成较大的内应力和焊接残余应力，这个应力超过了材料所能承受的力就会产生裂纹。

? 常见的冷裂纹分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂

（3）再热裂纹 工件焊接后，若再次被加热（如消除应力热处理、多层焊或使用过程中被加热）到一定的温度而产生的裂纹被称为再热裂纹。易出现再热裂纹的钢种较少。

第二类：气孔

焊接时，熔池中的气泡再凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。气孔有时以单个出现，有时以成堆的形式聚集在局部区域，其形状有球形、条虫形

（气 孔）

? 第三类：固体夹杂

? 夹渣：焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。其形状较复杂，一般呈线状、长条状、颗粒状及其形式。主要发生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，在焊道形状发生突变或存在深沟的部位也容易产生夹渣。

（夹 渣） ? 第四类：未熔合

? 在焊缝金属和母材之间或焊道金属与焊道金属之间未完全熔化结合的部分称为未熔合。常出现在坡口的侧壁、多层焊的层间及焊缝的根部。这种缺陷有时间隙很大，与熔渣难以区别。有时虽然结合紧密但未焊合，往往从未熔合区末端产生微裂纹。

? 第五类：未焊透

? 焊接时，母材金属之间应该熔合而未焊上的部分称为未焊透。出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边。

（未焊透）

（未焊透） ? 第六类：形状缺陷

1、咬边

? 由于焊接参数选择不当，或操作工艺不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易产生咬边。 （咬边） ? 2、焊瘤

? 焊接过程众，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤称为焊瘤。焊瘤存在与焊缝表面，在其下面往往伴随着未熔合、未焊透等缺陷。 焊瘤

? 3、烧穿和下塌

? 焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷叫烧穿。烧穿容易发生在第一道焊道及薄板对接焊缝或管子对接焊缝中。在烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未焊透等缺陷。 ? 穿过单层焊缝根部，或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属塌落的过量焊缝金属称为下塌。

4、错边和角变形

? 由于两个焊件没有对正而造成板的中心线平行偏差称为错边。

? 当两个焊件没有对正而造成他们的表面不平行或不成预定的角度称为角变形。

5、焊缝尺寸、形状不合要求

? 焊缝的尺寸缺陷是指焊缝的几何尺寸不符合标准的规定

? 焊缝形状缺陷是指焊缝外观质量粗糙、鱼鳞波高低、宽窄发生突变，焊缝与母材非圆滑过渡等 ? 还有一种说法：焊缝尺寸不符要求，它包括了焊缝尺寸、形状不合要求 ?

? 焊缝尺寸不合要求

? ?

焊缝尺寸不合要求、弧坑 焊缝外观质量粗糙、焊缝与木材非圆滑过渡

? 第七类：其他缺陷 ? 1、电弧擦伤

? 在焊缝坡口外部引弧时产生于母材金属表面上的局部损伤。如果在坡口外随意引弧，有可能形成弧坑而产生裂纹，有很容易贝忽视、漏检，导致事故的发生。 电弧擦伤 ? 2、飞溅

? 熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象称为飞溅。不同药皮成分的焊条具有不同的飞溅损失。下图为飞溅较严重的情形

飞溅、焊瘤、焊缝形状缺陷

未焊透、焊瘤、电弧擦伤、 焊缝形状及尺寸不合要求 合格焊缝 合格焊缝

（二）产生焊接缺陷的主要因素及防止措施 1、焊接裂纹：

当焊件定位焊缝过于薄弱，在焊接过程中开裂，而焊缝焊接时没有消除定位焊缝的裂纹，也是裂纹

产生的原因之一。 防止措施：

严格控制器材和焊材中有害杂质的含量；

对因线膨胀系数大易产生焊接热裂纹的材料，焊接时采用小规范不摆动焊接，减少热量输入； 采用低氢、超低氢焊接材料或工艺措施，降低焊缝含氢量，必要的焊后马上进行消氢处理； 焊前对待焊处及两侧进行认真清理，焊接时对熔池采取良好的保护措施；

对易淬火钢和刚性大的构件，焊前预热，焊时保温，焊后暖冷，必要的采取焊后消除焊接残余应力的相应处理。

2、其它焊缝缺陷形成原因及防止措施 缺陷名称 形成原因 防止措施 气孔 ①焊条受潮，未烘干 ②焊接表面有油、水、锈等

③熔池保护不良 ①认真按要求烘干焊条 ②认真清理焊口及两侧 ③采取措施使熔池得到良好保护 夹渣 ①焊条角度不当，熔渣超前

②焊缝接头处熔渣未清干净 ①采取合适的焊条角度 ②换焊条焊接前认真清理弧坑熔渣 未熔合 ①电流过小

②手法不对 ①使用合适的电流 ②采取适当的手法 未焊透 ①电流偏小

②技术不熟练，害怕烧穿 ①采用适当的电流 ②加强培训练习 咬边 ①电流过大

②操作手法不当 ①选用适当的电流 ②采取适当的手法

焊瘤 技术不熟练，焊速不匀 加强培训练习 焊缝尺寸不符要求 ①技术不熟练 ②操作不精心 ①加强培训练习 ②精心操作

弧坑 操作不精心 精心操作

气孔 气孔的存在减少了焊缝工作截面，降低了致密性合接头强度 在符合产品的强度合致密性要求的前提下，允许少量存在，严重时应予挖补

夹渣 夹渣的危害同气孔 在符合产品的强度合致密性要求的前提下，允许少量存在，严重时应予挖补 裂纹 不能受力，裂纹在使用中还会扩展，导致构件失效 不允许存在，清除后重新焊接 未熔合 同上 同上

未焊透 降低焊缝承载能力且成为现成的裂纹源 能补焊的必须补焊；腔内无法补焊的重要焊缝清除重焊，一般构件的焊缝降级使用

咬边 这是一种危险的缺陷，它不但减少了基本金属的工作截面，而且在咬边处还造成应力集中，加速使用中的开裂破坏 允许少量存在，重要结构咬边深度不大于0.5mm且长度补超过焊缝总长度的10％；不重要的中厚板件咬边深度补超过1.5mm，超标时应焊补打磨

焊瘤 焊瘤下面常有未熔合存在，管子内部的焊瘤降低焊缝强度减少管内的有效截面 清除焊瘤，若有未熔合或未熔透应补焊

焊缝尺寸不符要求 尺寸过小的焊缝，接头强度降低，尺寸过大浪费焊材并增加焊接结构的残余应力和变形 尺寸过小的应重新补足，尺寸过大的应予打磨

弧坑 弧坑形成凹陷降低焊缝承载能力；弧坑内常有气孔、夹渣或微裂纹，对使用不利 补焊填满弧坑；弧坑内有可见缺陷时先挖除在焊补

②操作手法不当 ①选用适当的电流 ②采取适当的手法

焊瘤 技术不熟练，焊速不匀 加强培训练习 焊缝尺寸不符要求 ①技术不熟练 ②操作不精心 ①加强培训练习 ②精心操作

弧坑 操作不精心 精心操作

气孔 气孔的存在减少了焊缝工作截面，降低了致密性合接头强度 在符合产品的强度合致密性要求的前提下，允许少量存在，严重时应予挖补

夹渣 夹渣的危害同气孔 在符合产品的强度合致密性要求的前提下，允许少量存在，严重时应予挖补 裂纹 不能受力，裂纹在使用中还会扩展，导致构件失效 不允许存在，清除后重新焊接 未熔合 同上 同上

未焊透 降低焊缝承载能力且成为现成的裂纹源 能补焊的必须补焊；腔内无法补焊的重要焊缝清除重焊，一般构件的焊缝降级使用

咬边 这是一种危险的缺陷，它不但减少了基本金属的工作截面，而且在咬边处还造成应力集中，加速使用中的开裂破坏 允许少量存在，重要结构咬边深度不大于0.5mm且长度补超过焊缝总长度的10％；不重要的中厚板件咬边深度补超过1.5mm，超标时应焊补打磨

焊瘤 焊瘤下面常有未熔合存在，管子内部的焊瘤降低焊缝强度减少管内的有效截面 清除焊瘤，若有未熔合或未熔透应补焊

焊缝尺寸不符要求 尺寸过小的焊缝，接头强度降低，尺寸过大浪费焊材并增加焊接结构的残余应力和变形 尺寸过小的应重新补足，尺寸过大的应予打磨

弧坑 弧坑形成凹陷降低焊缝承载能力；弧坑内常有气孔、夹渣或微裂纹，对使用不利 补焊填满弧坑；弧坑内有可见缺陷时先挖除在焊补

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