在项目上钢结构的焊接中经常性的会出现一些缺陷,这些缺陷的存在对我们的工程质量造成不可忽视的后果,并且频繁性的对缺陷的修补和返工使工程工期拖延、对工程人材机造成巨大的浪费,因此对工程的过程中控制显得极为重要,下面结合工程实际介绍一下钢结构焊接中常见缺陷以及产生原因和控制方法,让我们在实际工程中对这些常见缺陷加深了解,进而达到指导控制减少缺陷出现的目的。
钢焊缝常见缺陷包括:外观缺陷、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未融合。
外观缺陷
外观缺陷是指不借助仪器,用肉眼可以发现的工件表面缺陷。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也位于焊缝表面。
咬边
产生的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等也会造成咬边。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。
防止咬边的措施:选用合理规范,采用正确的运条方式都有利于消除咬边。在角焊中,用交流焊代替直流焊也能有效防止咬边。
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,冷却后形成未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。
防止焊瘤的产生的措施: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。
凹坑
凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
防止凹坑产生的措施:施焊时尽量选用平焊位置,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。
未焊满
未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
烧穿
烧穿是指焊接过程中,焊深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺陷。
防止烧穿的措施:选用较小电流和合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
气孔
气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残留于焊缝之中所形成空穴,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。
危害:气孔减少了焊缝的有效面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄露。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
防止气孔的措施:1.清除焊丝、工作破口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。2.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。3.采用直流反接并用短弧施焊。4.焊前预热,减缓冷却速度。5.用偏强的规范施焊。
夹渣
夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。产生原因:1.破口尺寸不合理。2.破口有污物。3.多层焊时,层间清渣不彻底。4.焊接线能量小。5.焊缝散热太快,液态金属凝固过快。6.焊条药皮、焊剂化学成分不合理,熔点过高,冶金反应不完全,脱渣性不好。7.钨极性气体保护焊时,电源极性不当,电流密度大,钨极熔化脱落于熔池中。8.手工焊时,焊条摆动不正确,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
夹渣的危害:点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端还会发展为裂纹源,危害较大。
裂纹
金属原子的结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。以下介绍一下根据发生条件和时机,可分为:热裂纹;冷裂纹;再热裂纹;层状撕裂。
热裂纹:一般是焊接完毕后即出现,又称结晶裂纹。
冷裂纹:一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
再热裂纹:接头冷却后再加热至550~6500C时产生的裂纹。
层状撕裂:在具有丁字接头或角接头的厚大构件中,沿钢板的轧制方向分层出现的阶梯状裂纹。
裂纹的危害:裂纹是焊接缺陷中危害最大的一种。裂纹是一种面积型缺陷,它的出现将显著减少承载面积,更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口,应力高度集中,很容易扩展导致破坏。
防止热裂纹的措施:1.降低钢材和焊材的含碳量,减少硫、磷等有害元素的含量。2.加入一定的合金元素,减少柱状晶和偏析。如加入钼、钒、钛、铌等细化晶粒。3.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。4.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减少冷却速度。5.采用合理的装配次序,减少焊接应力。
防止再热裂纹的措施:1.注意冶金元素的强化作用及其对在热裂纹的影响。2.合理预热或采用后热,控制冷却速度。3.降低残余应力避免应力集中。4.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区,或缩短在此温度区内的停留时间。
防止冷裂纹的措施:1.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~1500℃下保存,随取随用。2.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不低于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现淬硬组织。3.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力。4.焊后及时进行消氢热处理。
未焊透
未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象。
防止未焊透的措施:使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计破口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。
防止未熔合的措施:采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意破口部位的清洁。
钢结构焊接中的缺陷与焊接破口的开取与焊条的选用有密切关系。焊件破口的开取依据《GB/T985.1-2008》,在此就不详细介绍了。下面简单介绍一下焊条按药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为:碱性焊条(熔渣碱度>1.5)和酸性焊条(熔渣碱度<1.5)两大类。
酸性焊条
氧化性较强,施焊时药皮中合金元素烧损较大,焊缝金属的氧氮含量较高,故焊缝金属的力学性能(特别是冲击韧性)较低;酸性渣难于脱硫脱磷,因而焊条的抗裂行较差;酸性渣较黏,在冷却过程中渣的黏度增加缓慢,称为“长渣”。但是焊条的工艺性能良好,成形美观,特别是对锈、油、水分等的敏感度不大,抗气孔能力强。酸性焊条广泛地应用于一般结构的焊接。
碱性焊条
有足够的脱氧能力,碱性渣流动性好。在冷却过程中渣的黏度增加很快,称为“短渣”。碱性焊条的最大特点是焊缝金属中含氢量低,所以也叫“低氢焊条”。碱性焊条的药皮中的某些成分能有效地脱硫脱磷,故其抗裂性能良好,焊缝金属的力学性能,特别是冲击韧性较高。碱性焊条的缺点就是对锈、油、水分较敏感,容易在焊缝中产生气孔缺陷;电弧稳定性差,一般只用于直流电源施焊,但药皮中加入稳弧组成物时可用于交流;在破口中施焊时,脱渣性不好;发尘量较大,焊接中需要加强通风。
钢焊缝常见缺陷包括:外观缺陷、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未融合。
外观缺陷
外观缺陷是指不借助仪器,用肉眼可以发现的工件表面缺陷。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也位于焊缝表面。
咬边
产生的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等也会造成咬边。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。
防止咬边的措施:选用合理规范,采用正确的运条方式都有利于消除咬边。在角焊中,用交流焊代替直流焊也能有效防止咬边。
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,冷却后形成未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。
防止焊瘤的产生的措施: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。
凹坑
凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
防止凹坑产生的措施:施焊时尽量选用平焊位置,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。
未焊满
未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
烧穿
烧穿是指焊接过程中,焊深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺陷。
防止烧穿的措施:选用较小电流和合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
气孔
气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残留于焊缝之中所形成空穴,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。
危害:气孔减少了焊缝的有效面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄露。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
防止气孔的措施:1.清除焊丝、工作破口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。2.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。3.采用直流反接并用短弧施焊。4.焊前预热,减缓冷却速度。5.用偏强的规范施焊。
夹渣
夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象。产生原因:1.破口尺寸不合理。2.破口有污物。3.多层焊时,层间清渣不彻底。4.焊接线能量小。5.焊缝散热太快,液态金属凝固过快。6.焊条药皮、焊剂化学成分不合理,熔点过高,冶金反应不完全,脱渣性不好。7.钨极性气体保护焊时,电源极性不当,电流密度大,钨极熔化脱落于熔池中。8.手工焊时,焊条摆动不正确,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
夹渣的危害:点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端还会发展为裂纹源,危害较大。
裂纹
金属原子的结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。以下介绍一下根据发生条件和时机,可分为:热裂纹;冷裂纹;再热裂纹;层状撕裂。
热裂纹:一般是焊接完毕后即出现,又称结晶裂纹。
冷裂纹:一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
再热裂纹:接头冷却后再加热至550~6500C时产生的裂纹。
层状撕裂:在具有丁字接头或角接头的厚大构件中,沿钢板的轧制方向分层出现的阶梯状裂纹。
裂纹的危害:裂纹是焊接缺陷中危害最大的一种。裂纹是一种面积型缺陷,它的出现将显著减少承载面积,更严重的是裂纹端部形成尖锐缺口,应力高度集中,很容易扩展导致破坏。
防止热裂纹的措施:1.降低钢材和焊材的含碳量,减少硫、磷等有害元素的含量。2.加入一定的合金元素,减少柱状晶和偏析。如加入钼、钒、钛、铌等细化晶粒。3.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。4.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减少冷却速度。5.采用合理的装配次序,减少焊接应力。
防止再热裂纹的措施:1.注意冶金元素的强化作用及其对在热裂纹的影响。2.合理预热或采用后热,控制冷却速度。3.降低残余应力避免应力集中。4.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区,或缩短在此温度区内的停留时间。
防止冷裂纹的措施:1.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~1500℃下保存,随取随用。2.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不低于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现淬硬组织。3.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力。4.焊后及时进行消氢热处理。
未焊透
未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象。
防止未焊透的措施:使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计破口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
未熔合
未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。
防止未熔合的措施:采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意破口部位的清洁。
钢结构焊接中的缺陷与焊接破口的开取与焊条的选用有密切关系。焊件破口的开取依据《GB/T985.1-2008》,在此就不详细介绍了。下面简单介绍一下焊条按药皮熔化后所形成熔渣的酸碱性不同可分为:碱性焊条(熔渣碱度>1.5)和酸性焊条(熔渣碱度<1.5)两大类。
酸性焊条
氧化性较强,施焊时药皮中合金元素烧损较大,焊缝金属的氧氮含量较高,故焊缝金属的力学性能(特别是冲击韧性)较低;酸性渣难于脱硫脱磷,因而焊条的抗裂行较差;酸性渣较黏,在冷却过程中渣的黏度增加缓慢,称为“长渣”。但是焊条的工艺性能良好,成形美观,特别是对锈、油、水分等的敏感度不大,抗气孔能力强。酸性焊条广泛地应用于一般结构的焊接。
碱性焊条
有足够的脱氧能力,碱性渣流动性好。在冷却过程中渣的黏度增加很快,称为“短渣”。碱性焊条的最大特点是焊缝金属中含氢量低,所以也叫“低氢焊条”。碱性焊条的药皮中的某些成分能有效地脱硫脱磷,故其抗裂性能良好,焊缝金属的力学性能,特别是冲击韧性较高。碱性焊条的缺点就是对锈、油、水分较敏感,容易在焊缝中产生气孔缺陷;电弧稳定性差,一般只用于直流电源施焊,但药皮中加入稳弧组成物时可用于交流;在破口中施焊时,脱渣性不好;发尘量较大,焊接中需要加强通风。