焊接工艺课件-焊接缺陷及焊接检验.ppt
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- 关 键 词:
- 焊接 工艺 课件 缺陷 检验
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1、焊接缺陷及焊接检验焊接缺陷及焊接检验v焊接接头中一般都存在着焊接缺陷。v焊接缺陷 的存在,破坏了焊缝的完整性,引起应力集中,降低了接头的力学性能,严重的还将缩短焊接结构的使用寿命,甚至发生破断事故。v了解焊接缺陷的分类、形态、分布及危害程度。v分析其产生原因,寻求防止方法。焊接缺陷的种类很多,按照GB641786金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明将金属熔化焊焊接缺陷分为6类:裂纹,孔穴,固体夹杂物,未熔合未焊透,焊缝外观形状缺陷和其它缺陷v外部缺陷位于焊缝表面,用肉眼或低倍放大镜就可以看到。如焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔等。v内部缺陷位于焊缝内部,这类缺陷用破坏性检验或无损探伤法来
2、发现。按照缺陷存在部位不同分为内部和外部按照缺陷存在部位不同分为内部和外部裂纹v在焊接接头局部地区,因焊接应力和其他致脆因素的作用下,金属原子核间结合力遭到存坏,形成新的界面产生的缝隙,叫焊接裂纹。焊接裂纹是一种危害性最大的缺陷,除降低焊接接头强度外,还因裂纹端头的尖锐缺口,易引起应力集中,焊件承载后,将不断扩展,以致整体断裂。是一种不允许存在的缺陷,一旦发现,无论其尺寸大小,必须彻底消除v裂纹按其生成的原因,可分为热裂纹、再热裂纹和冷裂纹(延迟裂纹)3种。裂纹裂纹裂纹v1、热裂纹v液态金属从结晶开始到A3线温度范围内,产生的裂纹,叫热裂纹。v(1)产生的部位及特征。大多发生在焊缝中,有时也出
3、现在热影响区内,常见的有:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、孤坑裂纹、v热影响区裂纹和夹杂物引起的裂纹,发生的部位及特征。在显微镜下观察,这类裂纹沿晶界开裂,断面上大多有明显氧化色彩,一般为灰蓝色。v1、热裂纹v(2)产生的原因。焊接时,溶池的冷却速度很快,在结晶过程中存在着偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶物,焊缝金属大部分已凝固,在晶界间形成“液体间层”,削弱了晶粒间的结合力,在拉应力的作用下,柱状晶体空隙增大,低熔点共晶物又不能填充空隙,就产生了热裂纹。如没有低熔点共晶物的存在,或数量很少时,则晶粒间结合比较牢固,虽有拉应力的作用,也不会产生裂纹。v(3)防止措施。热裂纹的产生与低熔点共晶
4、物的分布和拉应力有关,防止热裂纹要从这两方面采取相应措施。v(A)限制易生产代熔点共晶物的有害杂质的含量,特别是尽量减少硫、磷和碳的含量。v(D)改善焊缝金属组织,细化晶粒,减少或分散偏析程度,降低低熔点共晶特的有害影响。v(C)选用碱性焊条,加强脱硫、磷能力,以减少焊缝中杂质的含量。v(D)控制焊缝形状,尽量采用成形系数较大的焊缝或采用多层多道焊法,避免偏析物聚集在焊缝中心部位。v(E)焊前预热,减小冷却速度,降低应力。v(F)焊接收尾处填满弧坑,减少孤坑裂纹。v(H)选择合理的焊接顺序和焊接方向,减小焊接应力。v2、再热裂纹v结构焊接完毕后,焊件在一定温度范围内再次加热(消除应力处理或焊接
5、接头反复加热等)产生的裂纹,v(1)产生的部位及特征:起源于受热影响的粗晶区和焊根部位,具有晶间断裂的特征。v(2)产生的原因目前有两种说法:v (a)焊接接头再次加热后,由第一次热过程所形成的过饱和固熔碳化物再次被析出,即析出沉淀碳化物,造成晶内强化,使滑移应变集中于原奥氏体晶界。当晶界的塑性应变 能力不足以承受松驰应力过程所产生的应变时,则产生再热裂纹。v (b)焊接接头在焊后热处理中,易使钢脆化的元素集结在晶界上,削弱了晶界的结合力,产生再热裂纹。再热裂纹在550650摄氏度的温度区间最敏感。v(3)防止措施v(a)减小热影响区的过程倾向,细化奥氏体晶粒尺寸。v(b)选用合适的焊接材料,
6、提高金属在消除应力处理温度时的塑性,以提高承担松驰应变的能力。v(c)提高预热温度,焊后采取冷方法,且焊缝外形应圆滑规整,以减小焊接残余应力和应力集中。v(d)采用正确的热处理规范和工艺,尽量不在热敏感区停留过长。v3、冷裂纹v焊接接头冷却过程中,温度在200摄氏度以下直到地室温产生的裂纹,叫冷裂纹。由于常在焊后一段时间发生,也叫延迟裂纹。v(1)产生的部位及特征。主要有焊根裂纹、焊道下裂纹和焊趾裂纹等3种。多发生在易淬硬钢中,低碳钢和奥氏体钢中极为少见。v(2)产生的原因:焊缝在结晶的过程中,氢含量不能逸出,聚集在熔合线附近热影响区中,如母材的淬硬倾向大,在冷却速度又较快的条件下,热影响区易
7、形成脆而硬的马氏体组织,加上焊接时存在残余应力,这一个因素(氢、淬硬组织、应力)共同作用下,产生冷裂纹。在不同情况下,三个因素中必有一个是主要的,如低碳低合金高强钢,虽有高的淬透性,但对氢的敏感性不大,当含氢量达到一定值时,才会产生淬硬性,而冷裂纹的主要原因是氢。在中碳低合金钢,具有高的淬硬性,而淬硬组织有高的氢脆敏感性,则淬硬组织是形成冷裂纹的原因。焊根和焊趾处的冷裂纹,则是应力因素所致。v(3)防止措施v(a)选用低氢型焊条,焊前严格按规定进行烘干,随用随取,焊件应仔细清理,去除油、锈和水气,减少氢的来源和渠道。v(b)选择合理的焊接规范 及线能量,如焊前预热、控制层间温度、增加焊接层、道
8、数量缓冷等,减缓冷却速度,改善焊道及热影响区组织状态。v(c)焊后及时热处理,如不能及时热处理,焊后就立即作消氢处理,以免延迟裂纹的发生。v(d)采用合理的焊接顺序和焊接方向,改善焊件的应力状态。v(a)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v隙很大,与熔渣难以区别。有时虽然结合紧密但未熔合,往往从未熔合区未端产生微裂纹。v(b)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。常出现在单面焊的坡口根部及双面焊的坡口钝边,未焊透会造成较大的应力集中,往往从其末端产生裂纹。v 根部
9、单边坡口未熔化应称为焊趾未熔合,而非未焊透。v 未焊透和未熔合的产生原因和防止措施基本相近二、未熔合与未焊透两母材之间、焊道之间或母材与焊道之间出现的未熔化现象,叫未熔合或未焊透。1、产生的部位及特征产生的部位一般为根部、焊层间和坡口边缘等3种未熔合和未焊透是有区别是:v.未焊透v指母材与焊缝金属之间,或焊缝金属中的局部未熔合现象。未焊透使焊缝强度降低,容易引起裂纹,使构件破坏。在焊缝中不允许存在,必须铲除,重新补焊。v3、防止措施v (1)焊件表面应清理干净,焊条应严格烘干,送还和气体来源。v (2)采用短弧焊接,使熔池得到良好的保护。v (3)选择合适的焊接规范,控制好熔池温度减低冷却速度
10、,使气体易于从熔池中逸出。v (4)正确地运用焊接操作工艺,为气体从熔池中逸出创造有利条件。v (5)采取特殊工艺措施,如焊前预热,焊后缓冷等。v (6)氩弧焊时,注意氩气保护效果。v 2、产生的原因v (a)选用焊接规范过小,如坡口角度过小,间隙过窄,钝边过大,焊接电流过小,电弧过长等。v (b)操作方法不当,如运条速度过快,焊条角度不正确,电弧偏吹,焊条摆幅不当等。v (c)焊件和焊道清理不净,存有杂物,影响熔合。v 3、防止措施v (a)正确选择对口规范,注意坡口两侧及焊层间熔渣和污物的清理。v (b)正确选择焊接电流和电弧长度。v (c)运条时,焊接速度不应过快,注意焊条角度的调整,焊
11、条摆动轨迹正常,两端应停留,使焊缝熔合良好。v 三、夹渣v 焊缝金属中,含有非金属夹杂物或熔渣,叫夹渣。v 产生的部位及特征v 夹渣有非金属夹杂物和熔渣两类。非金属夹杂物主要有氧化物,氮化物,硫化物等,熔渣指焊接过程中,焊条熔化后,药皮形成的熔渣,另外,还有金属夹杂物,如氩弧焊时的钨金属夹杂物。v 夹渣在焊缝金属中以不规则的形状存在着,其端部往往呈尖锐状,故不仅会降低焊缝强度,而且会引起应力集中,甚至发展成裂纹。焊缝中存在“夹钨”还容易引起脆性。内部夹渣v 2、产生的原因v (a)坡口角度过小,焊接电流过小,运条不当,熔池不能充分搅拌,熔渣没有足够时间浮出熔池表面而残留焊缝中。v (b)前层焊
12、缝清理不干净,焊接后层时,滞留在焊缝中。v (c)氩弧焊时,钨极与熔池短路接触,钨极烧损形成夹钨。v 3、防止措施v (a)正确选择焊接规范,适当增加线能量,防止焊缝冷却过快,改善熔渣浮出熔池条件。v (b)改进坡口设计,利于清除坡口面及焊层间的熔渣。v (c)提高焊接技术水平,正确有规则地运条,搅拌熔池,促使铁水与熔渣的分离。v 四、气孔v 焊缝金属中具有一定形状的孔洞性缺陷,叫气孔。v 1、产生的部位及特征v 气孔是最常见的缺陷,根据形状有圆球形,条形,针形,根据特征分有单个气孔,连续气孔和密集气孔,根据存在部位分有表面气孔和内部气孔。v 气孔减小了焊缝的有效截面,降低焊缝的机械性能,贯穿
13、状气孔还破坏了焊缝的致密性。v 形成气孔的主要气体是氢气,一氧化碳和氮气等。v v2、产生的原因v 焊接过程中,焊缝金属吸收了过多的气体,冷却时,气体在金属中的溶解度下降,集聚形成气泡,由于受到焊缝金属结晶的阻碍,气泡无法上浮和逸出,残留在焊缝中形成气孔。v 手工电弧焊时,形成气孔的主要原因是:v (1)焊接电弧过长,焊件清理不干净,焊条受潮等,增大了气体侵入熔池机会。v (2)焊接电流过小,焊接速度过快,影响气体从熔池中逸出。v (3)熔池温度过高,产生沸腾现象,气体不能从熔池中排除。v 未熔合,内部气孔v基本金属和焊缝交界处的沟槽称为咬边。咬边是一种危险的缺陷,它不但减小了基本金属的工作截
14、面,而且在咬边处还造成应力集中,在一般结构中咬边深度不允超过0.5mm;在不重要的结构中允许咬边尺寸深度不大于1.5mm;在特别重要的结构如高压容器、低温容器等,咬边是不允许存在的。v按照比较直观的缺陷分布位置来分类描述。v外部缺陷。v内部缺陷。v焊缝尺寸不符合要求v焊缝外表形状高低不平,宽窄不齐,尺寸过大过小均属于焊缝尺寸不符合要求。焊缝金属向母材圆滑过渡,避免尖角,这样可以减小应力集中。v 夹渣外观成型不美观弧坑未填满焊瘤在焊缝上未与基本金属熔合的堆积金属叫做焊瘤,焊瘤上常有气孔留存在。弧坑 在焊缝尾部或焊缝接头处有低于金属表面的凹陷表面,其内常有缩孔、夹渣或微裂纹,所以熄弧时应将弧坑填满
15、v焊接检验焊接检验v 焊接质量直接关系到电站设备安装的质量及安全运行,焊接质量差,会使管子或设备破裂乃至爆炸,造成严重的经济损失和伤亡事故。为保证焊接质量,应贯彻以防为主,以治为辅的主针,在施焊的全过程要进行监督,因此,焊接检验是必不可少的重要环节。v 从广义上讲,焊接检验应包括焊前,焊接过程中和焊后三个阶段,本篇仅从焊后检验加以叙述。v 焊后验证焊接质量,必须进行一系列的检查,试验,检验。归纳起来可分为两大类:一是非破坏性试验,另一类是破坏性试验,根据检验结果,以相应的标准进行质量评定。非破坏性检验v 所谓非破坏性检验,就是指不破坏焊件本身,通过检查就能验证焊缝质量,其方法有负观检查,致密性
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