焊接缺陷产生原因及防治措施（典型焊接缺陷原因及防控措施）

焊接结构在焊制过程中因焊接工艺与设备条件的偏差，残余应力状态和冶金因素变化的影响以及结构材料与尺寸的差异等，往往会在焊缝中产生不同程度与数量的气孔、未熔合、夹渣、未焊透和裂纹等缺陷。缺陷产生的机率与焊接的方法、熔池大小、工件形状和施工场地等有关。

在制管焊接和现场施工焊接中，常见焊接缺陷有气孔、夹渣、未熔合、裂纹和未焊透等，按其形状不同可分为平面型缺陷和体积型缺陷，其中裂纹、未熔合和未焊透属于平面型缺陷，对焊缝质量危害很大，气孔和夹渣属于体积型缺陷。

一、焊接裂纹

裂纹按其产生的温度和时间的不同可分为冷裂纹、热裂纹和再热裂纹；按其产生的部位不同可分为纵裂纹、横裂纹、焊根裂纹、弧坑裂纹、熔合线裂纹及热影响区裂纹等。

裂纹是焊接结构中最危险的一种缺陷，不但会使产品报废，甚至可能引起严重的事故。

1.热裂纹

焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区间所产生的焊接裂纹称为热裂纹。它是一种不允许存在的危险焊接缺陷。根据热裂纹产生的机理、温度区间和形态，热裂纹又可分成结晶裂纹、高温裂纹和高温低塑性裂纹。

产生的原因：主要是熔池金属中的低熔点共晶物和杂质在结晶过程中，形成严重的晶内和晶间偏析，同时在焊接应力作用下，沿着晶界被拉开，形成热裂纹。热裂纹一般多发生在奥氏体不锈钢、镍合金和铝合金中。低碳钢焊接时一般不易产生热裂纹，但随着钢的含碳量增高，热裂倾向也增大。

防止措施：严格地控制钢材及焊接材料的硫、磷等有害杂质的含量，降低热裂纹的敏感性；调节焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化晶粒，提高塑性，减少或分散偏析程度；采用碱性焊接材料，降低焊缝中杂质的含量，改善偏析程度；选择合适的焊接工艺参数，适当地提高焊缝成型系数，采用多层多道排焊法；断弧时采用与母材相同的引出板，或逐渐灭弧，并填满弧坑，避免在弧坑处产生热裂纹。

2.冷裂纹

焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）产生的裂纹称为冷裂纹。冷裂纹可在焊后立即出现，也有可能经过一段时间（几小时、几天甚至更长时间）才出现，这种裂纹又称延迟裂纹，它是冷裂纹中比较普遍的一种形态，具有更大的危险性。

产生原因：马氏体转变而形成的淬硬组织、拘束度大而形成的焊接残余应力和残留在焊缝中的氢是产生冷裂纹的三大要素。

防止措施：选用低氢型焊接材料，使用前严格按照说明书的规定进行烘焙；焊前清除焊件上的油污、水分，减少焊缝中氢的含量；选择合理的焊接工艺参数和热输入，减少焊缝的淬硬倾向；焊后立即进行消氢处理，使氢从焊接接头中逸出；对于淬硬倾向高的钢材，焊前预热、焊后及时进行热处理，改善接头的组织和性能；采用降低焊接应力的各种工艺措施。

3.再热裂纹

焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹叫做再热裂纹。

产生原因：再热裂纹一般发生在含钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、珠光体耐热钢及不锈钢中，经受一次焊接热循环后，再加热到敏感区域（550～650℃）而产生的。裂纹大多起源于焊接热影响区的粗晶区。再热裂纹大多数产生于厚件和应力集中处，多层焊时有时也会产生再热裂纹。

防止措施：在满足设计要求的前提下，选择低强度的焊接材料，应力在焊缝中松弛，避免热影响区产生裂纹；尽量减少焊接残余应力和应力集中；控制焊接热输入，合理地选择预热和热处理温度，尽可能地避开敏感区。

二、未熔合

未熔合是由于电弧未能直接在母材上燃烧，焊丝熔化的铁水只是堆积在上一层焊道或坡口表面上而形成的，是一种几乎没有厚度的面状缺陷

其直接危害是减少截面，增大应力，对承受疲劳、经受冲击、应力腐蚀或低温下工作都非常不利。未熔合有多种形式，主要形式有层间未熔合和单侧点状未熔合，并出现在平、立焊位置，长度不一。未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是应力集中的地方，在交变载荷作用下很可能生成裂纹。

产生的原因：主要是焊接速度快而焊接电流小，焊接热输入太低；焊条偏心，焊条与焊件夹角不当，电弧指向偏斜；坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等。

防止措施：正确地选择焊接工艺参数，认真操作，加强层间清理，提高焊工操作技术水平等。

三、气孔

焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。

气孔是一种常见的焊接缺陷，分为焊缝内部气孔和外部气孔。气孔有圆形、椭圆形、虫形、针状形和密集形等多种。气孔的存在不但会影响焊缝的致密性，而且将减小焊缝的有效面积，降低焊缝的力学性能。

产生的原因：焊件表面和坡口处有油污、锈、水分等污物存在；焊条电弧焊时焊条药皮受潮，使用前没有烘干；电弧过长或偏吹，熔池保护效果不好，空气侵入熔池；焊接电流过大，焊条发红、药皮提前脱落，失去保护作用；操作方法不当，如收弧动作太快，易产生缩孔，接头引弧动作不正确，易产生密集气孔等。

防止措施：焊前将坡口两侧20～30mm范围内的油污、锈、水分清除干净；严格地按焊条说明书规定的温度和时间烘焙；正确地选择焊接工艺参数，正确操作；尽量采用短弧焊接，野外施工要有防风措施；不允许使用失效的焊条，如焊芯锈蚀、药皮开裂、剥落、偏心度过大等。

四、咬边

咬边属焊缝成型缺陷之一，是由母材金属损耗引起的、沿焊缝焊趾产生的沟槽或凹缝。

是电弧冲刷或熔化了近缝区母材金属后，又未能填充的结果。咬边严重影响焊接接头质量及外观成型，使得该焊缝处的截面减小，容易形成尖角，造成应力集中，从而形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。因此，对咬边有严格的限制。

产生原因：主要是电流过大、电弧过长、焊条角度不正确、运条方法不当等。

防止措施：焊条电弧焊焊接时要选择合适的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，焊条角度要适当，运条方法要正确。

五、未焊透

未焊透是指焊接时接头根部未完全焊透的现象（图3-6）。可能产生在单面或双面焊的根部、坡口表面、多层焊焊道之间或重新引弧处。它相当于一条裂纹，当构件受到外力作用时能扩展成更大的裂纹，使构件破坏。

产生的原因：焊接电流小、焊接速度大、坡口角度和间隙过小、操作不当，钝边过大，装备不良，焊接工艺参数选用不当，焊接接头表面有油污、漆、铁锈等。

预防措施：正确选用和加工坡口尺寸，合理装配，保证间隙，选择合适的焊接电流和焊接速度，提高焊工的操作技术水平等。

六、焊缝尺寸不符合要求

焊缝尺寸不符合要求主要指焊缝余高及余高差、焊缝宽度及宽度差、错边量、焊后变形量等不符合标准规定的尺寸，焊缝高低不平，宽窄不齐，变形较大等。焊缝宽度不一致，除了造成焊缝成型不美观外，还影响焊缝与母材的结合强度；焊缝余高过大，造成应力集中，而焊缝低于母材，则得不到足够的接头强度；错边和变形过大，则会使传力扭曲及产生应力集中，造成强度下降。

产生的原因：坡口角度不当或钝边及装配间隙不均匀；焊接工艺参数选择不合理；焊工的操作技能水平较低等。

防止措施：选择适当的坡口间隙，选择合适的焊接电流和焊接速度，提高焊工的操作技术水平等。

六、焊缝尺寸不符合要求

焊缝尺寸不符合要求主要指焊缝余高及余高差、焊缝宽度及宽度差、错边量、焊后变形量等不符合标准规定的尺寸，焊缝高低不平，宽窄不齐，变形较大等。焊缝宽度不一致，除了造成焊缝成型不美观外，还影响焊缝与母材的结合强度；焊缝余高过大，造成应力集中，而焊缝低于母材，则得不到足够的接头强度；错边和变形过大，则会使传力扭曲及产生应力集中，造成强度下降。

产生的原因：坡口角度不当或钝边及装配间隙不均匀；焊接工艺参数选择不合理；焊工的操作技能水平较低等。

防止措施：选择适当的坡口角度和装配间隙；提高装配质量；选择合适的焊接工艺参数；提高焊工的操作技术水平等。

七、弧坑未填满

焊缝收尾处产生的下陷部分叫做弧坑未填满也叫凹坑（图3-7）。弧坑不仅使该处焊缝的强度严重削弱，而且由于杂质的集中，会产生弧坑裂纹。弧坑未填满产生的原因有熄弧停留时间过短，薄板焊接时电流过大。

图3-7 凹坑

防治措施：焊条电弧焊收弧时，焊条应在熔池处稍作停留或环形运条，待熔池金属填满后再引向一侧熄弧；钨极氩弧焊时，要有足够的停留时间，填满焊缝后衰减熄弧。

八、夹渣

夹渣是残留在焊缝中的熔渣（图3-8）。夹渣可分为点状夹渣和条状夹渣两种。夹渣削弱了焊缝的有效断面，从而降低了焊缝的力学性能。夹渣还会引起应力集中，容易使焊接结构在承载时遭受破坏。造成夹渣产生的原因很多，主要有焊件表面焊接前清理不良（如油、锈等）、焊层间清理不彻底（如残留熔渣）、焊接电流太小或熔化金属凝固太快及焊速太快使熔渣没有充足的时间上浮、操作不当、焊条药皮受潮及焊接材料选择不合适等。

图3-8 夹渣

防止措施：选择脱渣性能好的焊条；认真地清楚层间熔渣；合理地选择焊接工艺参数；调整焊条角度和运条方法。

九、噘嘴

在螺旋埋弧焊管的生产过程中，钢带经过成型器两个边咬合后，成型缝往往表现为一边（递送边）或两边向外翘起，这种现象称其为“噘嘴”。成型缝“噘嘴”导致焊缝向外鼓出及焊缝周围一定范围内的母材向管体内凹陷，影响了钢管的圆度。“噘嘴”主要对钢管的外观质量会造成以下影响：（1）造成钢管圆度局部超差；（2）外焊缝高度超差；（3）内焊缝修磨困难，容易伤及母材；（4）平头钝边局部不合；（5）内焊道焊趾过渡差，影响钢管防腐质量；（6）影响现场施工对接。

十、错边

错边，也叫搭焊，指的是管坯两边缘在焊接时错位（图3-9）。错边的主要危害是使钢管的有效壁厚减小。另外，错边也会影响钢管超声波和X光检验。在钢管的使用过程中，错边还会成为钢管化学腐蚀的起点部位。

图3-9 错边

十一、常见焊接缺陷危害性评价

通过资料调研，我们对各种焊接工艺容易产生的缺陷的危害性进行了详细的分类评价，各种类型缺陷的具体危害性评价结果见下表:

在大多数缺陷的产生上，手动和自动焊没有太大的差异。自动焊中最主要的缺陷是侧壁未熔合。在手工焊中也可能出现未熔合，但体积型缺陷更常见，如夹渣、空心焊道和气孔等。

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