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铝合金焊接缺陷及检验论述


焊接缺陷及焊接质量检验论述
第一节 焊接缺陷 焊接缺陷:焊接接头中产生的不符合设计或工艺文件要求的缺陷 一、焊接缺陷的分类 按焊接缺陷在焊缝中的位置,可分为外部缺陷与内部缺陷两大 类。外部缺陷位于焊缝区的外表面,肉眼或用低倍放大镜即可观察到。例如:焊缝尺寸 不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、烧穿、下塌、表面气孔、表面裂纹等。内部缺陷位于 焊缝内部,需用破坏性实验或探伤方法来

发现。例如:未焊透、未熔合、夹渣、内部气 孔、内部裂 纹等。 二、常见电焊缺陷 (1)焊缝尺寸不符合要求 主要指焊缝宽窄不一、高低不平、余高不足或过高等。焊缝 尺寸过小会降低焊接接头强度;尺寸过大将增加结构的应力和变形,造成应力集中,还 增加焊接工作量。焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀,焊接电流过大或过小,运条方 式或速度及焊角角度不当等均会造成焊缝尺寸不符合要求。 (2)咬边 由于焊接参数选择不当,或操作工艺不正确,沿焊趾的母材部位产生的沟 槽或凸陷即为咬边。咬边使母材金属的有效截面减小,减弱了焊接接头的强度,而且在 咬边处易引起 应力集中,承载后有可能在咬边处产生裂纹,甚至引起结构的破坏。产生 咬边的原因 操作方式不当,焊接规范选择不正确,如焊接电流过大,电弧过长,焊条角度不当 等。 咬边超过允许值,应予补焊。 (3)焊瘤 焊接过程中,熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上,所形成的金属瘤 即为焊瘤。焊瘤不仅影响焊缝外表的美观,而且焊瘤下面常有未焊透缺陷,易造成应力 集中。 对于管道接头来说,管道内部的焊瘤还会使管内的有效面积减少,严重时使管内 产生堵塞。焊瘤常在立焊和仰焊时发生。焊缝间隙过大,焊条角度和运条方法不正确, 焊条质量不好,焊接电流过大或焊接速度太慢等均可引起焊瘤的产生。 (4)烧穿 焊接过程中,熔化金属自坡口背面流出,形成穿孔的缺陷称为烧穿。烧穿 常发生于打底焊道的焊接过程中。发生烧穿,焊接过程难以继续进行,是一种不允许存 在的焊接缺陷。造成烧穿的主要原因是焊接电流太大或焊接速度太低;坡口和间隙太大 或钝边太薄以及操作不当等。为了防止烧穿,要正确设计焊接 坡口尺寸,确保装配质量, 选用适当的焊接工艺参数。单面焊可采用加铜垫板或焊剂 垫等办法防止熔化金属下塌及 烧穿。手工电弧焊焊接薄板时,可采用跳弧焊接法或断 续灭弧焊接法。 (5)未焊透 焊接时接头根部未完全熔透的现象称为未焊透 。 未 焊透常出现在单面焊的根部和双面焊的中部。未焊透不仅使焊接接头的机械性 能降低, 而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点,承载后会引起裂纹。 未焊透产生的原因是焊接电流太小;焊接速度太快;焊条角度不当或电弧发生偏吹;坡 口角度或对口间隙太小,焊件散热太快;氧化物和熔渣等阻碍了金属间充分的熔合等。 凡是造成焊条金属和基本金属不能充分熔合的因素,都会引起来焊透的产生。 防止未焊透的措施包括:①正确选择坡口形式和装配间隙,并清除掉坡口两侧和焊 层间的污物及熔渣;②选用适当的焊接电流和焊接速度;③运条时,应随时注意调整焊 条 的角度,特别是遇到磁偏吹和焊条偏心时,更要注意调整焊条角度,以使焊缝金属和
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母材金属得到充分熔合;④对导热快、散热面积大的焊件,应采取焊前预热或焊接过程 中加热的措施。 (6)未熔合 未熔合指焊接时,焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的 部分;或指点焊时母材与母材之间未完全熔化结合的部分。 未熔合的危害大致与未焊透相同。产生未熔合的原因有:焊接线能量太低;电弧 发生偏 吹;坡口侧壁有锈垢和污物;焊层间清渣不彻底等。 (7)凹坑、塌陷及未焊满 凹坑指:在焊缝表面或焊缝背面形成的低于母材表面的局 部低洼部分 塌陷:单面熔化焊时,由于焊接工艺不当,造成焊缝金属过量透过背面,使焊缝 正面塌 陷,背面凸起的现象。 未焊满:由于填充金属不足,在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽,这种现象。 上述缺陷削弱了焊缝的有效截面,容易造成应力集中,并使焊缝的强度严重减弱。 塌 陷常在立焊和仰焊时产生, 特别是管道的焊接, 往往由于熔化金属下坠出现这种缺陷。 氩弧焊应注意在收弧的过程中,使焊条在熔池处作短时间的停留,或作环形运条, 以避 免在收弧处出现凹坑。 (8)、夹钨形成原因和防止措施 形成原因⑴ 在焊接过程中焊接操作不当而使钨极接触工件熔入焊缝金属中, ⑵钨极直径小而焊接电流大, ⑶焊丝触及了钨极尖端, ⑷钨极烧损严重,钨极夹过热。 ⑸保护气体保护不良,钨极氧化严重。 防止措施:⑴采用高频高压引弧,防止接触引弧法引弧 ⑵根据实际所需焊接电流,选择钨极直径。 ⑶加强操作技能培训,勿使填丝与钨极相碰 ⑷钨极端部出现裂纹烧损严重后应立即修磨钨极,更换钨极夹。 ⑸钨极伸出长度要合适,加大气体流量和增加滞后停气时间防止钨极氧化 (9)气孔 ①气孔的形成及危害 焊接时, 熔池中的气泡在凝固时未能逸出, 而残留下来形 成 的空穴称为气孔。气孔可分为密集气孔、 针状气孔等。焊缝中形成气孔的气体主要是氢 气。焊接区的氢可来自于各个方面,弧柱气氛中水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分都是主要 来源,这些水分在电弧高温作用下形成气泡于熔池中,来不及浮出便形成气孔。 气孔对焊缝的性能有较 大影响,它不仅使焊缝的有效工作截面减小,使焊缝机械 性能下降,而且破坏了焊缝的 致密性,容易造成泄漏。气孔的边缘有可能发生应力集中,致使焊缝的塑性降低。因此 在重要的焊件中,对气孔应严格地控制。
②气孔产生的原因。

①氩气纯度低,杂质太多或氩气管路内有水分以及氩气管路漏气。 ②焊丝或母材坡口附近焊前未清理干净,或清理后又被污物,水分等污染。 ③氩弧焊时氩气保护不良,电弧不稳,电弧过长,钨极伸出长度过长。 ④焊接参数选择不当,焊接速度过快或过慢。 ⑤周围环境潮湿,风速较大 防止措施:①保证保护气体纯度。②焊丝和母材坡口处要清理干净。
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③正确选择焊接参数。④焊前采用预热。⑤工作环境不要潮湿,有防风装置。 (10)裂纹 在焊接应力及其他致脆因素共同作业下,焊接接头中局部地区的金属原子结合 力遭到破坏而形成的新界面而产生的缝隙称为焊接裂纹。铝及铝合金焊接裂纹属热裂纹。 裂纹时最危险的焊接缺陷,严重地影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性,而且是许 多焊接结构破坏事故的主要原因。 ①焊丝选用不当,当焊缝中的(Mg)含量小于 3%或时 Fe、Si 杂质含量超出规定时, 裂纹倾向就增大,当焊接温度偏高时,引起热影响区液化裂纹。②焊接顺序选择不当。 ③焊接结束或是中断时,如果热源撤离过快,或时弧坑未填好,常常容易出现弧坑裂 纹。④焊缝过于集中或是受热区温度过高,变形应力过大。⑤溶剂、焊丝保护气体含 杂质过多。⑥结构设计不合理,焊缝过于集中,造成焊接接头拘束应力过大; 防止措施: ①正确选择焊丝,控制焊缝成分与母材成分良好匹配。 ②选择合理的焊接顺序。 ③焊接结束或中断时,收弧电流应调小,哀减时间稍长,并在收弧处填加焊丝。 ,或是 在焊缝终端处装收弧板,在收弧板上收弧。 ④控制好受热区的温度以及变形,必要时应采取预热措施。 ⑤注意减小焊接结构的刚性,焊缝应尽量避免应力集中处。 第二节 焊接缺陷检验

焊接检验的重要性 焊接检验时保证产品质量优良,防止报废出厂的重要措施。 在新产生试制过程中,通过检验可以发现试制过程中发生质量问题,找出原因,消除 缺陷。使新产品或新工艺得到运用,质量得到保证。 一、非破坏性检验 非破坏性检验是指在不损坏被检查材料或成品的性能、完整性 的条件下进行检测 缺陷的方法。它包括外观检验、致密性检验和无损探伤检验。 1、外观检验 焊接接头的外观检验是一种简便而又应用广泛的检验方法。一般 用肉眼或用 5~10 倍放大镜检查。主要检查焊缝表面有无裂纹、气孔、咬边、焊瘤、 烧穿和凹坑等缺陷, 检查焊缝成形是否良好、余高是否符合图样要求、焊缝向母材过 渡是否圆滑等。

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2、致密性检验 这种检验方法主要用来检验不受压或受压较低的容器、管道焊缝 的穿透性缺陷。 常用的致密性检查方法有:水压试验、气压试验。 (1)水压试验 水压试验常被用来检查壳体强度及焊缝致密性。 具体作法如下: ①选择合格的压力表,精度不低于 1.5 级;②将容器内灌满水,试 验时应彻底排尽容器内的空气,并堵塞好容器上的一切孔和眼,加压水泵,将容器内 的压力提高到工作压力的 1.25~1.5 倍。③在升压过程中,应按规定逐级上升,中间 应作短暂停压,不得一次升到试验压力,在该压力下维持一定时间。此后再 将压力缓 慢降至工作压力,加压后对焊缝仔细检查,当发现焊缝有水珠、细水流或有潮湿现象 时,表明该焊缝不致密,应把它标注出来,待容器卸载后作返修处理,直至产品水压 试验合格为止。④水压试验也可以做破坏试验,检查产品的承载能力。

(2)气压试验 气压试验是比水压试验更为灵敏和迅速的试验,同时试验后的产 品不需作排水处理。但是,气压试验的危险性比水压试验大。试验时,先将气压加压 到产品技术条件的规定值,然后关闭进气 阀,停止加压,用测量仪移动到焊缝周围, 检查焊缝是否漏气, (也可以涂肥皂水检测)或检查工作压力表数值是否下降。若测量 仪发出数值偏大则表明该焊接接头不致密,待卸压后 进行返修、补焊,直至再检验合 格后方能出厂。 3、无损探伤检验 无损探伤检查主要用于发现焊缝表面的细微缺陷以及存在于焊缝内部的缺陷。 例如
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夹渣、气孔、裂纹、未熔合等。这类检验方法已在重要的焊接结构中被广泛应用。 常 见的探伤方法有:着色检验、超声波检验、射线检验。 (1)着色检验 它也是用来发现焊件表面缺陷的一种方法,但对焊件表面光洁度 要求较高,检验时,将焊件用清洗剂擦洗干净,然后喷上着色剂;流动性和渗透性良 好的着色剂便渗入到焊缝表面的细微裂纹中,随后将焊件表面用清洗剂擦净并涂以显 像剂, 浸入裂纹的着色剂遇到显像剂,便会显现出缺陷的位置、形状和大小。

(2) 射线检验 它是用来检测焊缝内部缺陷的准确而又可靠的方法之一。 常用的 射 线有 Х 射线,射线它适用于 2~65 厚度的焊件内部的气孔、夹杂物、 未焊透、未溶合、 裂缝等缺陷。 X 射线都能直观、准确 地反映缺陷的位置、形状、大小及分布情况。未焊透在胶片上是一条断续或连续的黑 直线,在照片上的位置多偏离焊缝中心,呈断续的线状,宽度不一致, 黑度不均匀。 气孔在胶片上的特征是分布不一致,有稠密的、也有稀疏的圆形或椭圆形黑点, 其黑 度一般是中心处较大而均匀地向边缘减小。夹渣在胶片上多呈现为不同形状的点或条 状。点状夹渣呈单独的黑点,外观不规则,带有棱角,黑度较均匀。条状夹渣呈宽而 短的粗线条状。长条状夹渣的线条较宽, 但宽度不一致。 裂纹在胶片上一般呈略带 曲折的黑色细条纹,有时也呈现直线细纹; 轮廓较为分 明,两端较为尖细, 中部稍宽, 有分枝的现象较少见,两端黑度逐渐变浅,最后消失。射线探伤标准中,把焊缝质量 划分为 4 等级,其中Ⅰ级焊缝的质量最好Ⅳ级最差。射线检验能从底片上直接判断出 缺陷种类,而超声波检验较难判断缺陷的种类。

第三节焊缝缺陷的返修
经焊接质量检验,发现有超过标准允许的缺陷应该返修,一般技术熟练,真正实
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施严格的焊接质量控制和焊接工艺保证条件的检验,只可能在极个别的条件下才会 出现焊接缺陷。 一、焊接缺陷的确定 焊接缺陷返修前,应尽可能准确地确定焊接缺陷的种类,部位和尺寸,这对于 保证一次返修合格是至关重要,对于内部缺陷,有些需要用综合无损探伤的方法, 如射线和超声波探伤的综合使用,才能比较准确的确定焊接缺陷的种类,部位和尺 寸) 二、焊接缺陷返修方案的制定 压力容器焊接缺陷返修前应该制定返修方案,返修方案还应经过焊接工程师 批准。返修方案的实施应以焊接工艺评定为基础,评定合格,方可返修。返修方案 应立足于保证一次返修合格的基础上去制定。焊缝返修时同一部位的返修次数不宜 超过 2 次。 三、焊接缺陷的清除 焊接缺陷的去年高出可采用机械清除。不能用电弧清除的方法。 机械清除可以用角向砂轮片,车削或是风动铣刀清除。清除的过程不会使焊接 接头受热而产生组织和性能的变化。 清除焊接缺陷要注意开沟、槽,和最适宜的坡口宽度和长度,注意开沟槽时要 考虑补焊过程中收的应力和变形。 四、补焊 焊接缺陷清除后, 要清除油污和氧化膜, 应按经评定合格的焊接工艺规程进行补焊。 补焊时应尽量使用较小的线能量, 补焊过程中适当采用预热措施。 尽可能多层焊接。 焊后尽可能采取防止产生焊接缺陷。

第四节 公司焊缝外观成型检验标准
一、焊缝外观尺寸检验 1 焊缝长度在任意 300mm 范围内,焊缝凹凸差≯1mm。 2 焊缝长度在任意 300mm 范围内,焊缝宽度差≯1mm。 3 焊缝长度在任意 300mm 范围内,焊缝边缘直线度≯2.0mm。 4 焊缝表面的波纹应均匀一致, 且波纹的间距为 2~3mm, 波纹之间的高度差≯0.5mm。 5 GTAW 对接焊缝外观尺寸要求(对接纵缝、对接环峰) 5.1 母材厚度为 6≤δ <16mm 筒体外焊缝宽度:16±1mm,余高:0.5~2mm;修磨后内 焊缝余高:0.5~1mm 且与母材圆滑过渡。 5.2 母材厚度为 16≤δ ≤20mm 筒体外焊缝宽度:20±1mm,余高:0.5~2mm;修磨后内 焊缝余高为:0.5~1mm 且与母材圆滑过渡。 5.3 筒体直径大于 320mm 对接纵焊缝须用自动 GTAW 盖面。 6 对接焊缝的错边要求如下表 1:
表1 板 厚δ (mm) 6>δ 6≤δ <16 16≤δ 错位允差 e(mm) e≤1 e≤1.5 e≤2

对接 纵缝

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对接环缝

6>δ 6≤δ <16 16≤δ

e≤1 e≤1.5 e≤2.5

7 对接环焊缝处鼓包≯1mm。 8 角焊缝外观成形及检验要求: 8.1 焊角尺寸:应按图纸或工艺要求执行,焊角尺寸公差按(0~+1) 8.2 角焊缝自动 GMAW 焊接后须用自动 GTAW 重熔。 8.3 若其图纸没有注明,则按以求要求执行。 (a) 筒体壁厚 t 为: 6~10.5mm; 筒体内、 外焊角高度: GMAW: 8+1mm, GTAW10+1mm。 (b)筒体壁厚 t 为 12mm;筒体内、外焊角高度:GMAW:10+1mm,GTAW12+1mm。 (c) 筒体壁厚 t 为 15~16mm; 筒体内、 外焊角高度: GMAW: 12+1mm, GTAW14+1mm。 (d)内焊缝是平焊缝,焊缝应与母材圆滑过渡,且焊缝不得低于母材表面。 (e)外焊缝是平焊缝,焊缝宽度见 5.1、5.2 条要求,焊缝余高 0.5~2mm。 9 焊角尺寸高度差(a-b)≯2mm(见图 1) ;图纸或工艺对焊缝影响螺栓装配的除外。
a
b

0~

1

K

图1

K

图2

10、焊缝凹陷 0~1mm。 (见图 2) 二:焊接缺陷检验及处理措施, 1 焊缝咬边:焊缝咬边深度不大于 0.3 mm,且焊缝两侧咬边的总长度不超过该焊缝长 度的 10%。 1.1 焊缝咬边深度大于 0.3mm 且不大于 0.5mm 采用电动或风动磨盘修磨焊缝咬边处的母 材,使焊缝与母材圆滑过渡,且修磨后不得出现凹坑。 1.2 焊缝咬边深度大于 0.5mm,需采用手工 TIG 堆焊咬边缺陷,补焊后用电动或风动磨盘 修磨补焊处圆滑过渡,修磨后焊缝不得出现凹坑。 2 气孔:焊缝表面不允许有气孔。 2.1 气孔小于Φ 0.5mm,用小榔头敲击缺陷处,然后用电动或风动磨盘修磨清除。 2.2 气孔大于Φ 0.5mm 或密集型气孔,待清除气孔缺陷后,采用手工 TIG 补焊,然后用电 动或风动磨盘修磨圆滑。 3 焊瘤:焊缝表面不允许有焊瘤。 3.1 焊瘤采用手工 TIG 补焊或用角磨机修磨圆滑过渡。 4 裂纹:焊缝不允许有任何裂纹。 4.1 发现裂纹应将裂纹缺陷完全清除,然后采用手工 TIG 补焊。 5 烧穿、未熔合、未焊满及凹坑不允许存在。 5.1 发现未熔合、未焊满及凹坑,必须采用手工 TIG 补焊。 6 壳体内、外表面不允许有焊接飞溅物、焊豆、氧化物等。 6.1 发现焊缝上有飞溅物、焊豆、氧化物须用不锈钢丝轮或磨盘清除干净。 7 焊缝重叠: 在壳体的直缝焊和环缝焊中, 焊缝重叠部分不得出现有 0.5 ㎜以上的高低
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差。焊缝接头处,焊缝不得有 0.5mm 以上的高低差。 8 每条焊缝补焊不宜超过 1 处,且补焊后不得有咬边、气孔、裂纹、凹坑等焊接缺陷。 9 外焊缝接头成型不美观用角磨机修磨,修磨长度不应超过 30mm。 (其他部位不允许 修磨) 10 补焊处焊缝宽度超过原焊缝宽度,须修磨与原焊缝宽度平齐一致,且圆滑过渡。(见
原焊缝 修磨后焊缝尺寸与原焊缝一致 补焊焊缝 修磨后焊缝尺寸与原焊缝一致

原焊缝

补焊焊缝 原焊缝 补焊焊缝 修磨后焊缝尺寸与原焊缝一致

修磨前

修磨后

修磨前

修磨后

图 3)

11 焊缝检验示意图

焊缝检验示意图
序 号 缺 陷 种类 简图 300
f

焊缝 要求 及措 施

序 号

缺陷 种类 简 图 L

焊 缝要 求及 措 施

序 号

缺 陷种 类 简图

焊缝 要 求及 措施

不 允许 存在 任 意 30 0 m m 内 f≯2mm 5 波 纹间 距 L=2~3mm 9 波 纹间 距 焊 瘤 修 磨或 补焊

1 直 线度
hm a x h m in

任 意 3 00 m m 内 ( h m a x - h m i n) ≯ 1 m m 6 咬 边

h

2 300 凹凸 差
b

咬边 深度 h按焊 缝缺 陷 检验 第1条 执行 10

不允 许存 在 补 焊 未 填满 或 凹坑

按 焊缝 外观 尺寸 检 验 3
b

不 允许 清 除缺 陷或 补 焊 7 气 孔 11 未焊 透

不 允许 补焊

第 6条 执 行 错边
W mi n W m ax

任 意300mm内 8 不 允许 存在 清 除缺 陷 ,补 焊 裂 纹 12 飞溅 物及 氧化 物 不 允许 清理

4 3 00 宽度 差 ( w m a x - w m in ) ≯ 1 m m

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