焊接知識課堂：埋弧焊接常見缺陷成因及預防措施
作者：小編 時間：2025/4/1 8:58:50
一、影響焊接缺陷的因素
01
材料因素
焊絲或焊條、焊劑、保護氣體。焊接材料與母材匹配，匹配不當 可引起焊接區域出現裂紋、氣孔等缺陷，也可能使鋼材產生脆化、軟 化、耐腐蝕性能變化！
02
工藝因素
首先是焊接熱源的特點，也就是功率密度、功率大小、最高溫度；其次是熔池及附近區域的保護方式，如熔渣保護、氣體保護、氣-渣 聯合保護及真空焊接等。焊接過程就是冶金過程，必然對接頭質量和 性能起決定性影響。
二、常見焊接質量缺陷產生原因分析
01
結晶裂紋
在金屬凝固過程中，金屬純度不同結晶速度不同，金屬結晶使得 體積減小收縮，產生拉伸變形，當變形量超過塑性變形極限就產生了 結晶裂紋。冶金因素和收縮力的因素是影響結晶裂紋形成的兩個主要 因素。從而可知焊絲與母材配套是非常重要的。
02
冷裂紋
高強鋼焊接時經常遇到延遲裂紋，原因是：鋼種的淬硬傾向；焊 接接頭的含氫量及其分布；焊接接頭約束應力狀態。這是產生延遲裂 紋的三大因素。
a.鋼的淬硬傾向，取決于鋼的材質，牌號越高，強度越硬，淬硬 性越強。板厚度大易產生冷裂縫，溫差大冷卻速度快易產生冷裂縫。在急劇冷卻的條件下容易發生脆斷。
b.氫的作用，氫是引起焊接件產生延遲裂紋的主要原因并且具有 延遲的特征。焊接接頭氫含量越高，則產生裂紋的傾向越大，當含氫量超過某 一臨界值時，便開始出現裂紋。氫的含量越大裂紋的尺寸和數量越大。氫的臨界含量與預熱溫度以及冷卻速度等而異，隨著碳當量的提高產 生焊接裂紋的臨界含氫量將降低。就是說：鋼的碳當量越高，強度越 高，產生焊接裂紋的臨界氫含量就越低，更易于產生冷裂紋。
c.焊接接頭約束應力狀態，在焊接時主要存在以下應力：不均勻 加熱和冷卻產生的熱應力；結構本身產生的應力，和結構的剛度、約 束條件、焊縫位置、焊接順序、構件自重以及負載有關。
03
再熱裂紋產生的原因
焊接接頭再次加熱時，由于第一次焊接熱過程中的飽和碳化合物 （主要是釩、鉬、鉻的碳化物）再次析出，參與第二次焊接冶金過程， 造成晶界的弱化和脆化，當境界的塑性應變能力不足以承受焊接產生 的收縮應變時，就產生了再熱裂紋。
04
氣孔產生的原因
焊接時熔池金屬在凝固過程中，有大量的砌體要從金屬中逸出來，當凝固速度大于氣體逸出速度時，就形成氣孔。
產生氣孔的主要原因：母材或填充金屬表面有銹、油污等，焊絲焊劑未烘干會增加氣孔量，因為銹、油污、焊藥皮、焊劑中的水分在 高溫下分解為氣體，增加了高溫金屬中的氣體含量。焊接能量過小， 熔池冷卻速度過快，不利于氣體逸出。焊縫金屬脫氧不足，焊芯銹蝕 或藥皮變質、剝落等因素也會增加氧氣孔。此外，埋弧自動焊電壓過 高，接頭未清理干凈，焊劑中混有垃圾，焊劑覆蓋厚度不當或焊劑斗 阻塞，焊絲表面清理不夠等，焊接過程中都易產生氣孔。
氣孔的危害：氣孔減少了焊縫的有效面積，使焊縫疏松，從而降 低了焊縫強度，降低塑性，嚴重時還會引起泄漏。氣孔也是引起應力 集中的因素，應力集中易產生斷裂。氫氣孔還可能促成冷裂紋的出現。
05
接頭組織性能不符合要求的產生原因
焊材與母材匹配不當，或焊接過程中某些元素燒損等原因，容易 使焊縫金屬化學成分發生變化，造成焊縫金屬組織不符合要求。影響 力學性能下降，還會影響焊縫耐腐蝕性能！
06
焊縫殘余變形的產生原因
焊接過程對焊件進行局部加熱，不均勻加熱是工件產生不均勻變 形的原因。焊縫和焊縫附近的金屬發生收縮。收縮發生在兩個方向：沿著長度方向的縱向收縮和垂直于焊縫的橫向收縮。
07
偏析的產生原因
偏析產生的原因是，熔池中的焊縫金屬在凝固過程中，液相、固 相兩相在變化著的。先結晶的固相比較純，后結晶的固相富集雜質， 由于焊接過程冷卻較快，結晶先后所產生的化學成分不均勻，從而形 成了偏析。
08
夾渣的產生原因
a.坡口尺寸不合理；
b.坡口有油污；
c.多層焊接時，層間清渣不徹底；
d.焊接線能量小；
e.焊縫散熱太快，液態金屬凝固過快；
f.焊條耀皮、焊劑化學成分不合理，熔點過高；
g.多層分道焊接時，焊絲位置不當。
09
產生未透焊的原因
a.焊接電流小，熔深淺；
b.坡口和間隙不合理，鈍邊太大；
c.磁偏吹影響；
d.焊條扁芯度太大；
e.層間及焊根清理不良；
f.焊絲未對準；
10
產生未熔合缺陷的原因
a.焊接電流過小；
b.焊接速度過快；
c.焊條角度不正確；
d．產生弧偏吹現象；
e.焊接處下坡焊位置，母材未融化時已被鐵水覆蓋；
f.母材表面有油污或氧化物影響熔敷金屬與母材之間的融化結合；
g.焊縫拒不彎曲過大。
11
咬邊產生的原因
產生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大，焊絲速度太 小造成的。坡口不合理或裝配間隙不均勻，焊絲與工件角度不正，擺 動不合理，電弧過長，焊接次序不合理，焊接參數不當等都會造成咬邊。
三、常見焊接缺陷的防止措施
01
防止結晶裂紋的措施
a.控制焊縫中硫鱗碳等有害元素。這些有害元素主要來源母材和 焊接材料。母材中的有害元素要低于國家標準，焊絲、焊條藥皮、焊 劑中的有害元素低于同牌號的母材。
b.對熔池進行變質處理。通過變質處理細化晶粒，不僅可以提高 焊縫金屬的力學性能，還可以提高抗結晶裂紋能力。
c.調整熔渣的堿度。焊接熔渣的堿度越高，熔池中的脫硫脫氧越 完全。雜質越少，越不易形成低熔點化合物，并可以顯著降低焊縫金 屬的裂紋傾向。因此在焊接較重要的產品應選用堿性焊條和焊劑。
d.防止結晶裂紋的工藝措施
在產品一定的條件下，調整工藝措施可以有效防止結晶裂紋的產生。
第一調整焊接參數，得到抗裂能力較強的焊縫形成系數。焊縫形 成系數隨著電壓升高而增加，隨著電流增加而減小。當線能量不變時 焊接速度越大裂紋傾向就越大。
第二調整冷卻速度，冷卻速度越高變形率越大，結晶裂紋傾向就 越大。冷卻速度可以通過調整焊接參數、預熱以及施焊的時間來實現。通常用增加線能量來降低冷卻速度的效果是有限的，采用預熱效 果明顯，但是預熱成本高，勞動條件差，只有焊接結晶裂紋非常敏感 的材料時，才用預熱法。利用焊接產生的余熱可以降低冷卻速度，多 道焊接時，道與道之間不停頓連續施焊可以降低冷卻速度。焊接后及 時覆蓋也可以有效降低冷卻速度。
第三調整焊接順序，降低約束力。在產品尺寸一定時，合理安排 焊接順序，對降低接頭剛度、減小變形有明顯效果，從而可以有效地 防止結晶裂紋。
02
冷裂紋的防止措施
a.選用優質低氫焊接材料和低氫焊接工藝；
b 控制氫的來源，烘干焊條、焊劑，注意環境濕度，仔細清理坡 口附近的油污、鐵銹；
c.適當加入某些合金元素，提高焊縫金屬韌性，也可防止冷裂縫 產生；
d.工藝措施，正確的施工程序、焊縫位置和施焊順序，選擇焊接線能量，預熱溫度，焊后熱處理；
03
再熱裂紋的控制措施
a.選用在熱裂紋敏感小的母材；比如鉻鉬鋼，鉻含量大于1.5%的 比小于1%的好。
b．避免采用應力集中的結構，力求避免產生應力集中的缺陷（夾渣、為焊透等）；
c.應選擇高溫強度低于母材的焊縫；
d.提高預熱溫度，焊后采用緩冷措施，均可減少再熱裂紋的發生。
e.用低強高速的焊縫蓋面，或焊完后用鎢極氬弧焊將表面重熔一次，也可以減緩殘余應力，有利于減少再熱裂紋
04
埋弧焊縫裂紋防治防法綜述：
a.合理選配焊接材料；
b.合理選用焊絲，焊絲質量要達標；
c.適當降低焊速、焊前預熱，焊后緩冷；
d.雙面焊接時，焊前適當預熱或減小電流，降低焊速；
e.改進坡口；
f.調整焊接參數或改變極性（直流）；
g.合理安排焊接順序；
05
防止產生氣孔的措施
a.清除焊絲坡口及其附近的油污、鐵銹、水分和雜物；
b.焊劑按規定烘干；
c.焊前預熱減緩冷卻速度；
d.用偏強的線能量施焊；
e.焊劑必須過篩、吹灰、烘干；
f.調節覆蓋層厚度疏通焊劑
06
防止接頭金屬組織和性能不符合要求的措施
a.調整焊接工藝，當功率不變時，增加焊接速度可以使焊縫晶粒細化。為了減少熔池金屬過熱，在埋弧焊時可以向焊縫金屬中附加冷 焊絲，或在坡口預置碎焊絲。
b.焊后熱處理，可以起到改善組織性能、消除殘余應力、排除擴 散氫的作用。
c.由于化學成分引起的焊縫性能不符合要求，應采用在焊劑中添 加易燒毀的有用元素加以補償。
07
防止殘余變形的措施
1 設計措施
a.合理設計焊縫尺寸和形狀，焊縫尺寸大焊接變形大；
c.盡可能減少不必要的焊縫；
c.合理設置焊縫位置，盡可能對稱與截面中性軸，或使焊縫接近 中性軸，這對減少梁、柱構件撓曲變形有良好效果；
2 工藝措施
a.采用反變形法，事先估計好變形的大小和方向，在裝配時給予 一個相反的變形與焊接變形相抵消，焊接后保持設計要求。
b.剛性固定法，將構件加以固定，限制焊接變形。這種做法可以 減少焊接變形。
c.合理選用焊接方法，用能量較低的焊接方法可以有效防止焊接變形。
d.合理的裝配順序可以有效減少焊接變形
08
防止產生夾渣的措施
a.焊接前應對焊件認真清理，多層焊接時應對前一層熔渣清除干凈。
b.防止未焊透、未熔合的措施
c.調整焊接參數。
d.修正坡口尺寸。
e.焊絲送進速度與所選焊接參數相協調。
f.進行操作，及時發現問題，及時采取措施補救。
01
防止偏析的措施
a.減少焊縫中的有害雜質（S、P、C）；
b.控制和調整焊接速度；
c. b.控制和調整焊縫冷卻速度。
浙公網安備 32050502001025號