【材料课堂】如何避免常见的焊接缺陷

凡是肉眼或低倍放大镜能看到的且位于焊缝表面的缺陷，如咬边（咬肉）、焊瘤、弧坑、表面气孔、夹渣、表面裂纹、焊缝位置不合理等称为外部缺陷；

而必须用破坏性试验或专门的无损检测方法才能发现的内部气孔、夹渣、内部裂纹、未焊透、未溶合等称为内部缺陷。 

如何避免焊接中常见的这些内部、外部缺陷呢？

焊缝尺寸不符规范要求 

现象：

焊缝在检查中焊缝的高度过大或过小；或焊缝的宽度太宽或太窄，以及焊缝和母材之间的过渡部位不平滑、表面粗糙、焊缝纵、横向不整齐，还有在角焊缝部位焊缝的下凹量过大。 

原因：

焊缝坡口加工的平直度较差，坡口的角度不当或装配间隙大小不均等而引起的。 

焊接中电流过大，使焊条熔化过快，控制焊缝成形困难，电流过小，在焊接引弧时会使焊条产生“粘合现象”，造成焊不透或焊瘤。 

焊工操作熟练程不够，运条方法不当，如过快或过慢，以及焊条角度不正确。 

埋弧自动焊过程，焊接工艺参数选择不当。 

防治措施：

按设计要求和焊接规范的规定加工焊缝坡口，尽量选用机械加工以使坡口角度和坡口边缘的直线度和坡口边缘的直线度达到要求，避免用人工气割、手工铲削加工坡口。在组对时，保证焊缝间隙的均匀一致，为保证焊接质量打下基础。 

通过焊接工艺评定，选择合适的焊接工艺参数。 

焊工要持证上岗，经过培训的焊工有一定的理论基础和操作技能。 

多层焊缝在焊接表面最后一层焊缝是，在保证和底层熔合的条件下，应采用比各层间焊接电流较小，并用小直径（φ2.0mm~3.0mm）的焊条覆面焊。运条速度要求均匀，有节奏地向纵向推进，并作一定宽度的横向摆动，可使焊缝表面整齐美观。

咬边（咬肉）

 

现象：

焊接时的电弧将焊缝边缘熔出的凹陷或沟槽没有得到熔化金属的补充而留下缺口。过深的咬边会使焊接接头的强度减弱，造成局部应力集中，承载后会在咬边处产生裂纹。 

原因：

主要是焊接电流过大，电弧过长，焊条角度掌握不合适和运条的速度不当以及焊接终了焊条留置长度太短等而形成咬边。一般在立焊、横焊、仰焊时是一种常见缺陷。 

防治措施：

焊接时电流不宜过大，电弧不要拉得过长或过短，尽量采用短弧焊。 

掌握合适的焊条角度和熟练的运条手法，焊条摆动到边缘时应稍慢，使熔化的焊条金属填满边缘，而在中间则要稍快些。 

焊缝咬边的深度应小于0.5mm，长度小于焊缝全长的10%，且连续长度小于10mm。一旦出现深度或产度超过上述允差，应将缺陷处清理干净，采用直径较小、牌号相同的焊条，焊接电流比正常的稍偏大，进行补焊填满。 

裂缝

现象：

在焊接过程或焊接之后，在焊接区域内出现金属破裂，它产生在焊缝内部或外部，也可能发生在热影响区，按其产生的部位可分为纵向裂纹、横向裂纹，弧坑裂纹、根部裂纹等又可分热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。 

原因：

焊缝热影响区收缩后产生大的应力。 

母材含淬硬组织较多，冷却后易生裂纹。 

焊缝中有相当高的氢浓度。及其他有害元素杂质等，易产生冷、热裂纹。 

防治措施：

主要从消除应力和正确使用焊接材料以及完善的操作工艺入手解决。

注意焊接接头坡口形式，消除焊缝不均匀受热和冷却因热应力而产生的裂纹。如不同厚度的钢板对焊时，对厚钢板就要做削薄处理。 

选用材料一定要符合设计图样的要求，严格控制氢的来源，焊条使用前应进行烘干，并认真清理坡口的油污、水分等杂质。 

焊接中，选择合理的焊接参数，使输入热量控制在800~3000℃的冷却温度之间，以改善焊缝及热影响区的组织状态。 

在焊接环境温度较低、材料较薄，除提高操作环境温度外，还应在焊前预热。焊接结束要设法保温缓冷和焊后热处理，以消除焊缝残余应力在冷却过程中产生的延迟性裂纹。

弧 坑 

是焊缝收尾处产生下滑现象，不但减弱焊缝强度，还会在冷却过程产生裂纹。 

原因：

主要是在焊接终了时熄弧时间过短，或在焊薄板时使用的电流过大。 

防治措施：

焊缝收尾时，使焊条做短时间的停留或做几次环形运条，不要突然停弧以使有足够的金属填充熔池。焊接时保证适当电流，主要构件可加引弧板把弧坑引出到焊件外。 

夹渣 

现象：

焊缝中经无损检测发现有非金属夹杂物如氧化物、氮化物、硫化物、磷化物等，形成多种多样不规则形状，常见的有锥形、针形等夹渣物。金属焊缝夹渣会降低金属结构的塑、韧性，还会增加应力，导致冷、热脆性易产生裂纹，使构件被破坏。 

原因:

焊缝母材清理不干净，焊接电流过小，使熔化金属凝固过快，熔渣来不及浮出。 

焊接母材和焊条的化学成分不纯，如焊接时熔池内有氧、氮、硫、磷、硅等多种成分，则易形成非金属夹渣物。 

焊工操作不熟练，运条方法不当，使熔渣与铁水混在一起分离不开，阻碍熔渣上浮。 

焊口坡口角度小，焊条药皮成块脱落未被电弧熔化；多层焊时，熔渣清理不干净，操作时未将熔渣及时拨出都是造成夹渣的原因。 

防治措施：

采用只有良好焊接工艺性能的焊条，所焊钢材必须符合设计文件要求。 

通过焊接工艺评定选择合理的焊接工艺参数。注意焊接坡口及边缘范围的清理，焊条坡口不宜过小；对多层焊缝要认真清除每层焊缝的焊渣。 

采用酸性焊条时，必须使熔渣在熔池的后面；在使用碱性焊条焊立角缝时，除了正确选择焊接电流外还需采用短弧焊接，同时运条要正确，使焊条适当摆动，以使熔渣浮出表面。 

采用焊前预热，焊接过程加热，并在焊后保温，使其缓慢冷却，以减少夹渣。 

现象：

在焊接过程熔化的焊缝金属中所吸收的气体在冷却前来不及从熔池中排出，而残留在焊缝内部形成孔穴。根据气孔产生的部位可分内、外气孔；按分部情况及形状的气孔缺陷，气孔在焊缝中的存在会减低焊缝强度，也产生应力集中，增加了低温脆性，热裂倾向等。

原因：

焊条本身低劣，焊条受潮未按规定要求烘干；焊条药皮变质或剥落；焊芯锈蚀等。 

母材冶炼中存在残留的气体；焊条及焊件上沾有铁锈、油污等杂质，在焊接过程中，因高温气化产生气体。 

焊工操作技术不熟练，或视力差对熔化铁水和药皮分辨不清，使药皮中的气体与金属溶液混杂在一起。焊接电流过大使焊条发红二降低保护效果；电弧长度过长；电源电压波动过大，造成电弧不稳定燃烧等。 

防治措施：

选用合格的焊条，不得使用药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯严重锈蚀的焊条，应对焊口附近及焊条表面的油污、锈斑等清理干净。

选择电流的大小要是适宜，控制好焊接速度。焊前将工件预热，焊接终了或中途停顿时，电弧要缓慢撤离，有利于减慢熔池冷却速度和熔池内气体的排出，避免出现气孔缺陷。 

减少焊接操作地点的湿度，提高操作环境的温度。在室外焊接时，如风速达8m/s 、降雨、露、雪等，应采取挡风、搭雨棚等有效措施后，方能焊接操作。 

焊后不清理飞溅和焊渣

 

现象：

这是最常见的一种通病，既不美观、危害性还很大。溶合性飞溅会增加用材表面的淬硬组织，易产生硬化及局部腐蚀等缺陷。 

原因：

焊材在保存中药皮受潮变质，或所选用的焊条与母材不相匹配。 

焊接设备选择不符合要求，交、直流焊接设备与焊材不符合，焊接二次线极性接法不正确、施焊电流大、焊缝坡口边缘有杂物及油垢污染、焊接环境不符合焊接要求等。 

操作者技术不熟练，未按规程操作和防护。 

防治措施：

根据焊接母材选择合适的焊接设备。 

焊条要有干燥恒温设备，在干燥室有去湿机、空调机、距地、墙不小于300mm，建立焊条收发、使用、保管等制度（特别是对压力容器）。 

焊口边缘进行清理排出水分、油污及杂物锈蚀。冬雨季施工搭接防护棚保证施焊环境。 

对有色金属和不锈钢施焊前，可在焊缝两侧线母材上涂以防护涂料做为保护。还可选择焊条和薄药皮焊条及氩气保护等方法，消除飞溅物和减少熔渣。 

焊工操作要求及时清理焊渣和防护。 

弧疤

 

现象：

由于操作不慎使焊条或焊把与焊件接触，或地线与工件接触不良短时地引起电弧，而在工件表面留下弧疤。 

原因：

电焊操作者粗心大意，未采取防护措施和对工具的维护。 

防治措施：

焊工要经常对使用的电焊把线和接地线的绝缘情况进行检查，发现破损要及时包扎好。装设接地线要牢固可靠。

焊接时不要在焊道外引弧。焊钳放置要与母材隔离或适当挂起。不焊时及时切断电源。发现电弧擦伤，必须用电砂轮及时打磨。因为在不锈钢等有耐腐蚀性能要求的工件上，弧疤会成为腐蚀的起始点，降低材料的性能。 

焊疤 

现象：

焊后不清理焊疤，影响设备宏观质量，处理不当还造成表面裂纹。 

原因：

非标设备在制作安装过程中，定位电焊工装卡具在完工拆除时所造成。 

防治措施：

组装过程中使用的吊具卡具，在拆除后用砂轮打磨与母材平齐，不可用大锤硬性打掉卡具，以免损伤母材，对电焊时超深度的弧坑、划痕等均应补焊，并用砂轮打磨与母材齐平，只要在操作时注意，是可以消除这一缺陷的。 

未焊透 

现象：

焊接中焊缝根部没有完全和母材熔合或母材和母材之间局部未焊透，这种缺陷称未焊透也称未熔合。它降低了接头的力学性能，同时会在此部位产生应力集中，产生裂纹。在焊接中任何焊缝不允许存在未焊透。 

原因：

未按规定加工坡口，钝边厚度过大，坡口的角度或组对的间隙过小。 

双面焊时，背面清根不彻底或坡口两侧及层间焊未清理干净，使氧化物、熔渣等阻碍金属间充分熔合。 

焊工操作技术不熟练，如选用焊接电流过大时，母材还未熔化，焊条已熔化，使母材与焊条熔敷金属未熔合在一起；当选用过小电流时；运条的速度过快会使母材与焊条的熔敷金属不能很好的熔合；在操作中焊条的角度不正确，熔化偏向一侧或焊接时偏吹现象，都会产生在电弧作用不到之处形成未焊透。 

防治措施：

按设计图样或规范标准规定的坡口尺寸进行加工和组对间隙。 

焊前要认真清理坡口附件的铁锈油污，特别是彻底清理焊缝坡口根部，对多层焊缝在焊接途中，要用角形砂轮打磨清理焊层之间的氧化物。 

合理的选择电流大小和焊接速度，随时注意焊条的正确角度。 

对厚度较厚或导热性较高、散热快的焊件，可在焊前对焊接部位预热或在焊接中加热，使母材金属与焊条金属达到熔合。