一、裂紋

焊接裂紋，按照產(chǎn)生的機(jī)理可分為：冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂裂紋幾大類。

（一）冷裂紋

冷裂紋是在焊接過(guò)程中或焊后，在較低的溫度下，大約在鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（即Ms點(diǎn)）附近，或300~200℃以下（或T＜0.5Tm，Tm為以絕對(duì)溫度表示的熔點(diǎn)溫度）的溫度區(qū)間產(chǎn)生的，故稱冷裂紋。

 

冷裂紋又可分為：延遲裂紋、淬火裂紋和低塑性脆化裂紋。延遲裂紋，也稱氫致裂紋，可以延至焊后幾小時(shí)、幾天、幾周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間再發(fā)生，會(huì)造成預(yù)料不到的重大事故，所以具有重大的危險(xiǎn)性。

產(chǎn)生的條件：

①焊接接頭形成淬硬組織。由于鋼的淬硬傾向較大，冷卻過(guò)程中產(chǎn)生大量的脆、硬，而且體積很大的馬氏體，形成很大的內(nèi)應(yīng)力。接頭的硬化傾向：碳的影響是關(guān)鍵，含碳和鉻量越多、板越厚、截面積越大、熱輸入量越小，硬化越嚴(yán)重。

②鋼材及焊縫中含擴(kuò)散氫較多，氫原子在缺陷處（空穴、錯(cuò)位）聚積（濃集）形成氫分子，氫分子體積較氫原子大，不能繼續(xù)擴(kuò)散，不斷聚積，產(chǎn)生巨大的氫分子壓力，甚至?xí)_(dá)到幾萬(wàn)個(gè)大氣壓，使焊接接頭開(kāi)裂。許多情況下，氫是誘發(fā)冷裂紋最活躍的因素。

③焊接拉應(yīng)力及拘束應(yīng)力較大（或應(yīng)力集中）超過(guò)接頭的強(qiáng)度極限時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂。

產(chǎn)生的原因： 

可分為選材和焊接工藝兩個(gè)方面。

①選材方面：

ａ、母材與焊材選擇匹配不當(dāng)，造成懸殊的強(qiáng)度差異；

ｂ、材料中含碳、鉻、鉬、釩、硼等元素過(guò)高，鋼的淬硬敏感性增加。

②焊接工藝方面：

ａ、焊條沒(méi)有充分烘干，藥皮中存在著水分（游離水和結(jié)晶水）；焊材及母材坡口上有油、銹、水、漆等；環(huán)境濕度過(guò)大(＞90%)；有雨、雪污染坡口。以上的水分及有機(jī)物，在焊接電弧的作用下分解產(chǎn)生H，使焊縫中溶入過(guò)飽和的氫。

ｂ、環(huán)境溫度太低；焊接速度太快；焊接線能量太少。會(huì)使接頭區(qū)域冷卻過(guò)快，造成很大的內(nèi)應(yīng)力。

 

ｃ、焊接結(jié)構(gòu)不當(dāng)，產(chǎn)生很大的拘束應(yīng)力。

ｄ、點(diǎn)焊處已產(chǎn)生裂紋，焊接時(shí)沒(méi)有鏟除掉；咬邊等應(yīng)力集中處引起焊趾裂紋；未焊透等應(yīng)力集中處引起焊根裂紋；夾渣等應(yīng)力集中處引起焊縫中裂紋。

預(yù)防方法：

可以從選材和焊接工藝兩個(gè)方面著手。

①正確地選材。

選用堿性低氫型焊條和焊劑，減少焊縫金屬中擴(kuò)散氫的含量；搞好母材和焊材的選擇匹配；在技術(shù)條件許可的前提下，可選用韌性好的材料（如低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的焊材），或施行“軟”蓋面，以減小表面殘余應(yīng)力；必要時(shí)，在制造前對(duì)母材和焊材進(jìn)行化學(xué)分析、機(jī)械性能及可焊性、裂紋敏感性試驗(yàn)。

②焊接工藝方面。

a、嚴(yán)格地按照試驗(yàn)得出的正確工藝規(guī)范進(jìn)行焊接操作。主要包括：嚴(yán)格地按規(guī)范進(jìn)行焊條烘干；選擇合適的焊接規(guī)范及線能量，合理的電流、電壓、焊接速度、層間溫度及正確的焊接順序；對(duì)點(diǎn)焊進(jìn)行檢查處理；搞好雙面焊的清根等；仔細(xì)清理坡口和焊絲，除去油、銹和水分。

b、選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)，避免拘束應(yīng)力過(guò)大；正確的坡口形式和焊接順序；降低焊接殘余應(yīng)力的峰值。

c、焊前預(yù)熱、焊后緩冷、控制層間溫度和焊后熱處理，是可焊性較差的高強(qiáng)度鋼和不可避免的高拘束結(jié)構(gòu)形式，防止冷裂紋行之有效的方法。預(yù)熱和緩冷可減緩冷卻速度（延長(zhǎng)△t 800~500℃停留時(shí)間），改善接頭的組織狀態(tài)，降低淬硬傾向，減少組織應(yīng)力；焊后熱處理可消除焊接殘余應(yīng)力，減少焊縫中擴(kuò)散氫的含量。在多數(shù)情況下，消除應(yīng)力熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行。

d、焊后立即錘擊，使殘余應(yīng)力分散，避免造成高應(yīng)力區(qū)，是局部補(bǔ)焊時(shí)防止冷裂紋行之有效的方法之一。

e、在焊縫根部和應(yīng)力比較集中的焊縫表面，（熱影響區(qū)受到的拘束應(yīng)力較低），采用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊條，往往在高拘束度下取得良好的效果。

f、采用惰性氣體保護(hù)焊，能最大地控制焊縫含氫量，降低冷裂紋敏感性，所以，應(yīng)大力推廣TIG、MIG焊接。


 

 （二）層狀撕裂

層狀撕裂是冷裂紋的一種特殊形式。主要是由于鋼板內(nèi)存在著分層（沿軋制方向）的夾雜物（特別是硫化物），在焊接時(shí)產(chǎn)生的垂直于軋制方向（板厚方向）的拉伸應(yīng)力作用下，在鋼板中熱影響區(qū)或稍遠(yuǎn)的地方，產(chǎn)生“臺(tái)階”式，與母材軋制表面平行的層狀開(kāi)裂。產(chǎn)生在T字型、K字型厚板的角焊接接頭中。

提高鋼板質(zhì)量，減少鋼材中層狀?yuàn)A雜物，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接工藝方面采取措施，減少板厚方向的焊接拉伸應(yīng)力，可防止層狀撕裂。厚板焊接前，進(jìn)行板材的超聲波和坡口滲透探傷，檢查分層夾雜物情況，如有層狀?yuàn)A雜物存在，可設(shè)法避開(kāi)或事先修、磨處理。
 
（三）熱裂紋

熱裂紋是在高溫下產(chǎn)生的，從凝固溫度范圍至A3以上溫度，所以稱熱裂紋，又稱高溫裂紋。

如果材料中存在著較多的低熔點(diǎn)共晶雜質(zhì)元素（P、S、C等）和較多的晶格缺陷，在焊接熔池結(jié)晶過(guò)程中，就容易出現(xiàn)晶界偏析，偏析出現(xiàn)的物質(zhì)多為低熔點(diǎn)共晶（如：FeS—Fe、Fe3P—Fe、NiS—Ni、Ni3P—Ni）和雜質(zhì)，它們?cè)诮Y(jié)晶過(guò)程中，以液態(tài)間層存在，形成抗變形能力很低的液態(tài)薄膜，相應(yīng)的液態(tài)相存在的時(shí)間增長(zhǎng)，最后結(jié)晶凝固，而凝固后的強(qiáng)度也極低，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時(shí)，會(huì)將液態(tài)間層拉開(kāi)，或在其凝固后不久被拉斷形成裂紋。

此外，如果母材的晶界上也存在著低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)時(shí)，則在加熱溫度超過(guò)其熔點(diǎn)的熱影響區(qū)內(nèi)，這些低熔點(diǎn)共晶物將熔化成液態(tài)間層，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時(shí)，也會(huì)被拉開(kāi)而形成熱影響區(qū)液化裂紋。 

熱裂紋都是沿奧氏體晶界開(kāi)裂，呈鋸齒狀，所以，又稱晶間裂紋。多出現(xiàn)在焊縫中間，特別是弧坑處，多數(shù)在焊縫柱狀晶的會(huì)合處，即焊縫凝固的最終位置，也是最容易引起低熔點(diǎn)共晶偏析的位置；少數(shù)出現(xiàn)在熱影響區(qū)。焊縫中的縱向裂紋一般發(fā)生在焊道中心，與焊縫長(zhǎng)度方向平行；橫向裂紋一般沿柱狀晶界發(fā)生，并與母材的晶界相連，與焊縫長(zhǎng)度方向垂直。當(dāng)裂紋貫穿表面與空氣相通時(shí)，斷口表面呈氧化色彩（如藍(lán)灰色等），有的焊縫表面的宏觀裂紋中充滿熔渣。

 

產(chǎn)生的原因：

①選材方面：材料中含硫過(guò)多產(chǎn)生“熱脆”；含銅過(guò)高產(chǎn)生“銅脆”；含磷過(guò)高產(chǎn)生“冷脆”。

②焊接工藝方面：鎳基不銹鋼，焊接順序不當(dāng)或?qū)娱g溫度過(guò)高、熱輸入量過(guò)大、冷卻速度太慢；坡口形式不當(dāng)（焊縫形狀系數(shù)ψ=b/h≤1的窄深焊縫），單層單道焊時(shí)易產(chǎn)生焊縫中心偏析裂紋；弧坑保護(hù)不好，由于偏析作用，易產(chǎn)生弧坑熱裂紋；多次返修會(huì)產(chǎn)生晶格缺陷聚集，形成多邊化熱裂紋。

 預(yù)防方法： 

由于熱裂紋的產(chǎn)生與應(yīng)力的因素有關(guān)，所以，防止方法也要從選材和焊接工藝兩個(gè)方面著手。

①選材方面：

a、限制鋼材和焊材中，易產(chǎn)生偏析的元素和有害雜質(zhì)的含量，特別是S、P、C的含量，因?yàn)樗鼈儾粌H形成低熔點(diǎn)共晶，而且還促進(jìn)偏析。C≤0.10%熱裂紋敏感性可大大降低。必要時(shí)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)分析、低倍檢驗(yàn)（如硫印等）。

b、調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分，改善組織、細(xì)化晶粒，提高塑性，改變有害雜質(zhì)形態(tài)和分布，減少偏析，如采用奧氏體加小于6%的鐵素體的雙相組織。

c、提高焊條和焊劑的堿度，以減低焊縫中雜質(zhì)的含量，改善偏析程度

②焊縫工藝方面：

a、選擇合理的坡口形式，焊縫成型系數(shù)ψ=b/h＞1，避免窄而深的“梨形”焊縫，（焊接電流過(guò)大也會(huì)形成“梨形”焊縫），防止柱狀晶在焊道中心會(huì)合，產(chǎn)生中心偏析形成脆斷面；采用多層多道焊，打亂偏析聚集。

b、控制焊接規(guī)范：

采用較小（適當(dāng)）的焊接線能量，對(duì)于奧氏體（鎳基）不銹鋼應(yīng)盡量采用小的焊接線能量（不預(yù)熱、不擺動(dòng)或少擺動(dòng)、快速焊、小電流）、嚴(yán)格掌握層間溫度，以縮短焊縫金屬在高溫區(qū)的停留時(shí)間；

注意收弧時(shí)的保護(hù)，收弧要慢并填滿弧坑，防止弧坑偏析產(chǎn)生熱裂紋；

盡量避免多次返修，防止晶格缺陷聚集產(chǎn)生多邊化熱裂紋；

采取措施盡量降低接頭應(yīng)力，避免應(yīng)力集中，并減少焊縫附近的剛度，妥善安排焊接次序，盡量使大多數(shù)焊縫在較小的剛度下焊接，使其有收縮的余地。

（四）再熱裂紋

再熱裂紋是指一些含有釩、鉻、鉬、硼等合金元素的低合金高強(qiáng)度鋼、耐熱鋼的焊接接頭，再加熱過(guò)程中（如消除應(yīng)力退火、多層多道焊及高溫工作等），發(fā)生在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，沿原奧氏體晶界開(kāi)裂的裂紋，也有稱其為消除應(yīng)力退火裂紋（SR裂紋）。600℃附近有一敏感區(qū)，超過(guò)650℃敏感性減弱。再熱裂紋起源于焊縫熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，具有晶界斷裂特征。裂紋大多數(shù)發(fā)生在應(yīng)力集中的部位。

預(yù)防措施：

①選材時(shí)應(yīng)注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素，尤其是V的含量。必須采用高V鋼材時(shí)，焊接及熱處理時(shí)要特別加以注意。

②熱處理時(shí)避開(kāi)再熱敏感區(qū)，可減少再熱裂紋產(chǎn)生的可能性，必要時(shí)熱處理前做熱處理工藝試驗(yàn)。

③盡量減少殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中，減少余高、消除咬邊、未焊透等缺陷，必要時(shí)將余高和焊趾打磨圓滑；提高預(yù)熱溫度，焊后緩冷，降低殘余應(yīng)力。

④適當(dāng)?shù)木€能量，防止熱影響區(qū)過(guò)熱，晶粒粗大。

⑤在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，選用低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的焊條，讓其釋放一部分由熱處理過(guò)程消除的應(yīng)力，（讓應(yīng)力在焊縫中松弛），對(duì)減少再熱裂紋有好處。

二、未熔合

未熔合是指熔焊時(shí)，焊道與母材之間、焊道與焊道之間、點(diǎn)焊時(shí)焊點(diǎn)與母材之間，未完全熔化結(jié)合的部分。

產(chǎn)生的原因：

產(chǎn)生未熔合的根本原因是焊接熱量不夠，被焊件沒(méi)有充分熔化造成的。主要原因有：

①電流太?。虎诤杆偬?；③電弧偏吹；④操作歪斜；⑤起焊時(shí)溫度太低；⑥焊絲太細(xì)；⑦極性接反，焊條熔化太快，母材沒(méi)有充分熔化；⑧坡口及先焊的焊縫表面上有銹、熔渣及污物。

這些原因都造成焊材早熔化，而被焊母材溫度低，沒(méi)有熔化，熔化的焊材金屬沾附到焊件上。

預(yù)防措施：

①選擇適當(dāng)?shù)碾娏鳎ㄉ源螅?、焊速（稍慢），正確的極性，注意母材熔化情況；

②清除干凈坡口及前道焊縫上的熔渣及贓物；

③起焊時(shí)要使接頭充分預(yù)熱，建立好第一個(gè)熔池；

④克服電弧偏吹。注意焊條角度，照顧坡口兩側(cè)的熔化情況；


三、未焊透

未焊透是指焊接時(shí)接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。

另，焊縫金屬與母材之間，未被電弧熔化而留下的空隙。常發(fā)生在單面焊根部和雙面焊的中間。

（ISO—母材金屬之間沒(méi)有熔化，熔敷金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭根部的缺陷。）

產(chǎn)生的原因：

①坡口及裝配方面：間隙過(guò)小；鈍邊太厚；坡口角度太??；坡口歪斜；有內(nèi)倒角的坡口角度太大；錯(cuò)口嚴(yán)重；

②工藝規(guī)范方面：電流過(guò)??；焊速過(guò)大；電弧偏吹；起焊處溫度低；極性接反；

③操作方面：焊條太粗；操作歪斜；雙面焊時(shí)清根不徹底；坡口根部有銹、油、污垢，阻礙基本金屬很好地熔化。

預(yù)防措施： 

①控制好坡口尺寸：間隙、鈍邊、角度及錯(cuò)口等；

②控制電流、極性和焊速；使接頭充分預(yù)熱，建立好第一個(gè)熔池；

③控制焊條直徑和焊接角度；克服電弧偏吹；

④雙面焊清根一定要徹底；

⑤坡口及鈍邊上的油、銹、渣、垢一定要清理干凈。

四、氣孔

氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出，而殘留下來(lái)形成的空穴。

根據(jù)氣孔產(chǎn)生的部位不同，可分為內(nèi)部氣孔和外部氣孔；根據(jù)分布的情況可分為單個(gè)氣孔、漣狀氣孔和密集氣孔；根據(jù)氣孔產(chǎn)生的原因和條件不同，其形狀有球形、橢圓形、旋渦狀和毛蟲狀等。

產(chǎn)生的原因：

形成氣孔的氣體主要來(lái)源于：

a、大氣：空氣濕度太大，超過(guò)90%，水分分解，氫氣、氧氣侵入；收弧太快，保護(hù)不好，空氣中的N2氣侵入；電弧太長(zhǎng)，空氣中的N2氣侵入；

b、溶解于母材、焊絲和焊條鋼芯中的氣體，藥皮和焊劑中的水和氣體：焊條烘干溫度太低、保溫時(shí)間太短；焊條過(guò)期失效；氬氣純度不夠，保護(hù)不良；焊條烘干溫度過(guò)高，使藥皮成分變質(zhì)，失去保護(hù)作用；電流過(guò)大，藥皮發(fā)紅失效，失去保護(hù)作用，空氣中的N2氣侵入；焊芯銹蝕、焊絲清理不凈、焊劑混入污物。

c、焊材、母材上的油、銹、水、漆等污物，分解產(chǎn)生氣體；

d、操作原因引起的氣孔：運(yùn)條速度太快，氣泡來(lái)不及逸出；焊絲填加不均勻，空氣侵入；埋弧焊時(shí)，電弧電壓過(guò)高，網(wǎng)路電壓波動(dòng)過(guò)大，空氣侵入。

預(yù)防措施：

①嚴(yán)格控制焊條的烘干溫度和保溫時(shí)間；

②不使用過(guò)期失效的焊材；使用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的保護(hù)氣體（氬氣等）；

③徹底清理坡口及焊絲上的油、銹、水、漆等污物；

④電弧長(zhǎng)度要適當(dāng)，防止N2氣侵入，堿性焊條尤其要采用短??；

⑤搞好接頭和收弧。充分預(yù)熱接頭，建立好第一個(gè)熔池，使上一個(gè)收弧處的氣體消除掉；收弧要慢，填滿弧坑，采用“回焊法”等，使氣、渣充分保護(hù)好熔池，防止N2氣侵入；多層多道焊的各層各道的接頭要錯(cuò)開(kāi)，防止氣孔密集（上下重合）；

⑥適當(dāng)增加熱輸入量，降低焊接速度，以利氣泡逸出。

五、夾渣

夾渣是指焊后殘留在焊縫中的非金屬夾雜物。主要是由于操作原因，熔池中的熔渣來(lái)不及浮出，而存在于焊縫之中。

產(chǎn)生原因：

①坡口角度太小，運(yùn)條、清渣困難；

②運(yùn)條太快，熔渣來(lái)不及浮出；

③焊接電流太小，熔深太??；

④運(yùn)條時(shí)坡口兩側(cè)停留時(shí)間短，而在焊縫中心過(guò)度太慢，使得焊縫中心堆高，坡口兩側(cè)形成死角，夾渣清理不出來(lái)；焊縫成型粗劣；

⑤前一層的熔渣清理不干凈；接頭處理不徹底；坡口處有銹、垢、泥沙等；

⑥焊條涂料中含碳成分過(guò)高。

預(yù)防措施：

①?gòu)氐浊謇砥驴诘挠臀?、泥沙、銹斑；徹底清理前焊道熔渣；

②適當(dāng)調(diào)節(jié)（加大）焊接電流；控制焊接速度，造成熔渣浮出條件；

③正確掌握操作方法，使焊縫表面光滑，焊縫中心不堆高；

④選擇優(yōu)質(zhì)焊條。

六、夾鎢

手工鎢極氬弧焊過(guò)程中，由于某些原因，使鎢極強(qiáng)烈的發(fā)熱，端部熔化、蒸發(fā)，使鎢過(guò)渡到焊縫中，并殘留在焊縫內(nèi)形成夾鎢。

產(chǎn)生原因： 

①當(dāng)焊縫電流過(guò)大，超過(guò)極限電流值，或鎢極直徑太小時(shí)，使鎢極強(qiáng)烈地發(fā)熱、端部熔化；

②氬氣保護(hù)不良，引起鎢極燒損；

③熾熱的鎢極觸及熔池或焊絲，而產(chǎn)生的飛濺等，均會(huì)引起焊縫夾鎢。

 預(yù)防措施：

①根據(jù)工件的厚度，選擇相應(yīng)的鎢極直徑和焊接電流；

②使用符合標(biāo)準(zhǔn)要求純度的氬氣；

③施焊時(shí)采用高頻振蕩器引弧，在不防礙操作情況下，盡量采用短弧，以增強(qiáng)氬氣保護(hù)效果；

④操作要仔細(xì)，不使鎢極觸及熔池和焊絲；

⑤經(jīng)常修磨鎢極端部。