焊接技术常见缺陷和防止措施分析

吴兴科

摘要：焊接缺陷的产生过程是非常复杂的，既有冶金的原因，也要受到应力和变形的，缺陷对焊接结构承载能力有非常显著的影响，更为重要的是应力和变形与缺陷同时存在，焊接缺陷容易出现在焊缝及附件地区，而那些地方正式结构中拉伸余应力最大的地方。焊接缺陷分为平面和立体的，平面类型的缺陷比立体类型的缺陷对应力增加的影响大的多，因而危险也多。所以焊接缺陷对结构产生影响的基础上，也需要结合实际提出相应的防止措施。

关键词：焊接;缺陷;防止措施

焊接缺陷是指焊接过程中在焊接接头中产生的未焊透、未熔合、气孔、咬边、烧穿、未填满、焊接裂纹等金属不连接、不致密或连接不良的现象。

1焊接的外观缺陷

外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。

1.1咬边是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。焊條与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置（立、横、仰）会加剧咬边。

咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。

矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。

1.2焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。

焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。

防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。

1.3凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。

凹坑多是由于收弧时焊条（焊丝）未作短时间停留造成的（此时的凹坑称为弧坑），仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。

凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。

防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。

1.4未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱，焊条过细，运条不当等会导致未焊满。

未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。

防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。

1.5烧穿 烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。

焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。

工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。

烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。

选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。

1.6其他表面缺陷：

（1）成形不良 指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高，表面不光滑，以及焊缝过宽，焊缝向母材过渡不圆滑等。（2）错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置，它既可视作焊缝表面缺陷，又可视作装配成形缺陷。（3）塌陷 单面焊时由于输入热量过大，熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落，成形后焊缝背面突起，正面下塌。（4）表面气孔及弧坑缩孔。（5）各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。

2焊接的内部缺陷

焊接的内部缺陷主要有气孔、夹渣、裂纹、未熔合等现象。

2.1气孔和夹渣

2.1.1气孔是指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。

2.1.2气孔的分类气孔从其形状上分，有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔，密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类，有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。

2.1.3气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一，熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时，就形成气孔。

2.1.4产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等，焊条及焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体，增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。

2.1.5气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。

2.1.6防止气孔的措施a.清除焊丝，工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。b.采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干。c.采用直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热，减缓冷却速度。e.用偏强的规范施焊。

2.2容易产生气孔的气体

2.2.1一氧化碳气体

氧化碳气孔是产生CO气孔的原因，主要是熔池中的FeO和C发生的如下的反应：FeO+C=Fe+CO，该反应在熔池处于结晶温度时，进行的比较剧烈，由于这时熔池已经开始凝固，所以CO气体不易逸出，于是在焊缝中形成了CO气孔。如果焊丝中含有足够脱氧的元素Si和Mn，就可以防止CO气孔的产生。

2.2.2氢气孔

如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中不能充分排出，就会留在焊缝金属中形成气孔。电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及CO2气体所含的水分。减少熔池中氢的溶解量，不仅可以防止氢气孔，还能提高焊缝金属的塑性。

2.2.3氮气孔

焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气体层遭到破坏，大量空气侵入了焊接区所致。造成保护气层失效的因素有：过小的CO2气体流量;喷嘴被飞溅物部分堵塞;喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。因此，适当增加CO2保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定，可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。

结束语

总而言之，对于金属材料焊接过程中后需加强缺陷研究，从而对存在盼缺陷给予有效的解决，从而进一步促进提升其整体焊接规范盐和标准化，形成理想的焊接质量效果。

参考文献：

[1]虞伟锋 .压力容器焊接缺陷分析与防治措施 [J].现代物业（中旬刊），2019（2）：53.

[2]单冬芳，石素萍，黄小俊，等 .？压力容器焊接常见缺陷及防治措施探讨 [J].科技风，2018（24）：186.