焊接基础焊接缺陷的分类教学PPT.ppt
焊接缺陷的分类 气孔,气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。气孔产生部位和形状气孔分内气孔和外气孔两种：小的很小，在显微镜下才能看到，大的可达6mm以上。气孔是由于气体熔解于液态金属内，在冷却中金属熔解度降低，部分气体企图进入大气，但遇到金属结晶的阻力，使它不能顺利的逸出而残留于金属内，形成了内气孔，或逸在表面形成外气孔。,焊接缺陷的分类 气孔,气孔在焊缝中的分布；有的是单个气孔，有的是成群状或链状气孔等等。如焊缝中的单个球形气孔。大量气孔在焊缝金属中比较均匀地分布。焊缝中局部密集气孔。单个球状气孔 均布气孔 密集气孔,焊接缺陷的分类 气孔,与焊缝轴线平行的链状气孔。长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔。,焊接缺陷的分类 气孔,由于气体上浮引起的管状孔穴、虫形孔穴的位置和形状是由固化的形式和气体的来源决定的，通常它们是成群或单个出现并且成人字形分布。,焊接缺陷的分类 气孔,产生气孔的主要原因：基本金属或填充材料表面有锈、油等未清干净。焊条及熔剂没有充分烘干。电弧能量过小或焊速度过快。焊缝金属脱氧不足。气孔的危害焊缝中由于气孔的残留，必然减少焊缝金属的有效截面，从而使焊接接头的强度降低。特别是密集气孔会使焊缝不致密，降低接头塑性和引起构件的焊缝处泄漏。气孔与裂纹和未焊透比较，它的危害性要差一些，所以标准中允许限量存在。但是，要力求焊缝无气孔或尽量减少气孔数量。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,6形状缺陷表面缺陷，属于外观检查的范围。射线照相标准一般均规定：焊缝经表面检验合格后才能进行射线照相。但是，有时一些未经外观检验或外观检验不合格的焊缝也进行了射线照相；有些构件的某些焊缝难以进行外观检查的，如带垫板管件、液化石油气钢瓶环焊缝、无人孔的小容器合缝、锅炉联箱最后组装的环焊缝等等这些焊缝的内凹和内咬边，都需要无损探伤才能综合评定。形状缺陷是指焊缝金属表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬边、烧穿，根部内凹，收缩沟、弧坑、焊瘤，未焊满，搭接不良等。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,咬边：沿焊趾的母材部位被电弧熔化时所成的沟槽或凹陷，称咬边，它有连续和断续之分。在底片的焊缝边缘（焊趾处），靠母材侧呈现出粗短的黑色条状影像。黑度不均匀，轮廓不明显，形状不规则，两端无尖角。咬边可为焊趾咬边和根部（包部带垫板的焊根内咬边）咬边，如图32所示。凹坑（内凹）：焊后焊缝表面或背面（根部）所形成低于母材的局部低洼部分，称为凹坑（根部称内凹），在底片上的焊缝影像中多呈现为不规则的圆形黑化区域，黑度是由边缘向中心逐渐增大，轮廓不清晰，如图33所示。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,收缩沟（含缩根）：焊缝金属收缩过程中，沿背面焊道的两侧或中间形成的根部收缩沟槽或缩根。在底片焊缝根部焊道影像两侧或焊道中间出现的，黑度不均匀，轮廓欠清晰，外形呈米粒状的黑色影像，如图34所示,焊接缺陷的分类 形状缺陷,烧穿：焊接过程中，熔化金属由焊缝背面流出后所形成的空洞，称烧穿。它可分为完全烧穿（背面可见洞穴）和不完全烧穿（背面仅能见凸起的鼓疱），在底片的焊缝焊接时流影像中，其形貌多为不规正的圆形，黑度大而不均匀，轮廓清晰的影像，烧穿大多伴随塌漏同生。如图35、36所示。焊瘤：即熔敷金属在到焊缝在焊缝接头对口，由于厚度不同或内径不等（椭圆度）造成的错口而引起的，大多出现在管子的对接环缝中。在底片上的主要特征是在焊根的一侧出现直线性较强的（明显可见钝边加工痕迹）黑线。轮廓清晰，黑度不均匀，从焊根的焊趾线向焊缝中心是逐渐减小，直至边界消失。靠焊根形成的黑线，是之外的母材表面而未与母材熔合在一起所形成的球状金属物。在底片上多出现在焊趾线（并覆盖焊趾）外侧光滑完整的白色半圆形的影像，焊瘤与母材之间为层状未熔合，瘤中常伴有密集气孔。如图37所示。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,错口：常发生边蚀效应所至，如图38所示,焊接接头质量检验的内容和方法,焊接质量检验的方法,焊接接头的非破坏性试验方法,外观检查焊缝的外形尺寸是否合格有无焊缝外气孔、咬边、满溢及焊接裂纹等表面缺陷表面及近表面缺陷的检查渗透探伤着色法荧光法 磁粉探伤,焊接接头的非破坏性试验方法,焊接接头的非破坏性试验方法,焊接接头的非破坏性试验方法,内部缺陷的检查射线探伤X射线射线高能射线 超声波探伤,焊接接头的非破坏性试验方法,射线探伤原理,焊接接头的非破坏性试验方法,超声波探伤原理,影响探伤灵敏性的因素超声波波长和频率 探伤仪的盲区 工件探伤面光洁度,焊接接头的非破坏性试验方法,压力容器焊接接头强度试验 水压试验气压试验致密性检查（泄漏试验）气密性试验氨渗漏试验煤油渗漏试验真空试漏法,焊接接头的非破坏性试验方法,力学性能试验拉伸试验弯曲试验冲击试验硬度试验金相检验宏观分析微观分析化学分析晶间腐蚀试验,承压类特种设备常用焊接方法焊接接头焊接缺陷焊接应力与变形承压类特种设备常用钢材的焊接,焊接时，焊件各部分冷热不均，受热部位产生拉应力，未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度，焊件出现变形。,对焊焊缝的应力分布,边缘焊的变形,焊接应力与变形产生的原因：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。,焊接变形和焊接应力,平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图,焊接变形和焊接应力,焊件焊后的变形形式主要有：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。,焊接变形和焊接应力,焊接变形与应力的危害 工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产生不利影响。产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。,焊接变形和焊接应力,焊接应力的防止,采取合理的装配和焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少应力。而图b因先焊焊缝1导致对焊缝2的拘束度增加，而增大残余应力。,采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力。,焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。,热处理法：焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。机械法：当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接残余应力。振动法：低频振动消应力,焊接应力的消除,焊缝对称布置,采用反变形方法,焊接变形的防止及消除,采用对称焊和分段倒退焊,采用多层多道焊，能减少焊接变形,焊接变形的防止及消除,采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位焊组装也可防止焊接变形。,焊接变形的防止及消除,严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正法，通常 只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。,焊接变形的防止及消除,火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一 般也仅适用于塑性好，且无淬硬倾向的材料。,焊接变形的防止及消除,承压类特种设备常用焊接方法焊接接头焊接应力与变形承压类特种设备常用钢材的焊接,一、钢材的焊接性 二、碳素钢的焊接 三、低合金钢的焊接 四、不锈钢的焊接,承压类特种设备常用钢材的焊接,焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即其对焊接加工的适应性。焊接性一般包括两个方面：工艺焊接性：主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性，也称抗裂性；使用焊接性：在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据。,钢材的焊接性,（二）钢的焊接性评定方法 钢是焊接结构中最常用的金属材料，因而评定钢的焊接性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量，它是评定钢的焊接性的一个参考指标。,钢材的焊接性,碳当量（Carbon Equivalent)公式,国际焊接学会,日本焊接学会,英国BS2462,碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。一般认为：Ceq0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算，在实际生产中，应通过直接试验（焊接性试验），模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定(焊接工艺评定)。,钢材的焊接性,二、碳素钢的焊接,Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表。,低碳钢焊接材料的选择,二、碳素钢的焊接,含碳量在0.25%0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。焊接方法：手工电弧焊。焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。,中碳钢的焊接,高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。,高碳钢的焊接,低合金钢焊接经常出现的问题（1）热裂纹 热裂纹指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。其原因在于低合金钢的焊接过程中铜、硼、氮等元素成为形成裂纹的敏感元素。（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）时产生的焊接裂纹称为冷裂纹。冷裂纹常发生在高强度钢的厚板结构中。其原因是接头的刚度大，造成的局部应力大，或在冷却过程中氢析出后聚集造成局部应力超过了钢的强度极限。（3）白点 在焊缝金属拉断面上，出现的如鱼目状的一种白色圆形斑点称为白点。其产生原因是焊接过程中吸收了过量的氢，故又称氢白点。低合金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级选择焊接材料，应遵守等强度（某些钢号应考虑成分相同或相近）原则。对于厚度大、刚度大的构件或在低温下焊接时应考虑使用低氢型焊条，焊前进行预热等，严格按照焊接工艺规范施焊。,低合金钢的焊接,低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度级别400MPa的低合金结构钢，Ceq0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当，焊接时需要采取一些工艺措施，如焊前预热（预热温度150左右）可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。,低合金结构钢的焊接,低合金结构钢的焊接,低合金结构钢含碳量较低，对硫、磷控制较严，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于此类钢的焊接，以手工电弧焊和埋弧焊较常用；选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为了提高抗裂性，尽量选用碱性焊条和碱性焊剂，对于不要求焊缝和母材等强度的焊件，亦可选择强度级别略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。,不锈钢的焊接,不锈钢中都含有不少于12%的铬，还含有镍、锰、钼等合金元素，以保证其耐热性和耐腐蚀性。按组织状态，不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等，其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好，广泛用于石油、化工、动力、航空、医药、仪表等部门的焊接结构中，常见牌号有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。,（一）奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐蚀，其原因是焊接时，在450850温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，应严格控制焊缝金属的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先与碳形成稳定化合物的元素如Ti、Nb等，也可防止贫铬现象的产生。,不锈钢的焊接,奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹。产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另外，此类钢的导热系数小（约为低碳钢的1/3），线胀系数大（比低碳钢大50%），所以焊接应力也大。防止的办法是选用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少偏析。,不锈钢的焊接,（二）奥氏体不锈钢的焊接工艺一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：（1）采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%；（2）焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围。避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性。（3）多层焊时，应等前面一层冷至60以下，再焊后一层。双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面。（4）对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。,不锈钢的焊接,焊接缺陷的分类未熔合,产生未焊透缺陷的主要原因焊接电流过小，焊接速度过快；坡口角度太小；根部钝边太厚；间隙太小；焊条角度不当；电弧太长或偏吹（偏弧）等。未焊透的危害性未焊透也是一种比较危险的缺陷，其危害性取决于缺陷的形状、深度和长度。它除降低焊缝的强度外，也容易在未焊透区域延伸成裂纹，导致材料断裂，尤其连续未焊透更是一种危险缺陷。,焊接缺陷的分类 夹渣,夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。夹渣是焊接过程中比较容易产生的缺陷，通常尤以残留在焊缝金属中的熔剂形成的夹渣最为常见。熔剂夹渣：是指焊条药皮或焊剂不溶物而产生 的夹渣物。金属夹渣：是指焊缝金属中残留的金属颗粒。如：钨金属。夹渣在焊缝中的形状有：单个点状夹渣、条状夹渣、链状夹渣和密集夹渣等。,焊接缺陷的分类 夹渣,按形态：夹渣可分为点状夹渣、块状夹渣、条状夹渣等。单个点状夹渣 条状夹渣,焊接缺陷的分类 夹渣,产生非金属夹渣的主要原因：焊接电流太小，焊接速度太快：熔池金属凝固过快；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；层间清渣不彻底等。产生金属夹渣的主要原因：焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。夹渣的危害性：夹渣是一种体积型缺陷，容易被射线照相检出。夹渣会减少焊缝受力截面。夹渣的棱角容易引起应力集中，成为交变载荷下的疲劳源。,焊接缺陷的分类 气孔,气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。气孔可分为条虫状气孔、针孔、柱孔，按分布可分为密集气孔，链孔等。气孔产生部位和形状气孔分内气孔和外气孔两种：小的很小，在显微镜下才能看到，大的可达6mm以上。气孔是由于气体熔解于液态金属内，在冷却中金属熔解度降低，部分气体企图进入大气，但遇到金属结晶的阻力，使它不能顺利的逸出而残留于金属内，形成了内气孔，或逸在表面形成外气孔。,焊接缺陷的分类 气孔,气孔在焊缝中的分布；有的是单个气孔，有的是成群状或链状气孔等等。如焊缝中的单个球形气孔。大量气孔在焊缝金属中比较均匀地分布。焊缝中局部密集气孔。单个球状气孔 均布气孔 密集气孔,焊接缺陷的分类 气孔,与焊缝轴线平行的链状气孔。长度方向与焊缝轴线近似平行的非球形的长气孔。,焊接缺陷的分类 气孔,由于气体上浮引起的管状孔穴、虫形孔穴的位置和形状是由固化的形式和气体的来源决定的，通常它们是成群或单个出现并且成人字形分布。,焊接缺陷的分类 气孔,产生气孔的主要原因：基本金属或填充材料表面有锈、油等未清干净。焊条及熔剂没有充分烘干。电弧能量过小或焊速度过快。焊缝金属脱氧不足。气孔的危害焊缝中由于气孔的残留，必然减少焊缝金属的有效截面，从而使焊接接头的强度降低。特别是密集气孔会使焊缝不致密，降低接头塑性和引起构件的焊缝处泄漏。气孔与裂纹和未焊透比较，它的危害性要差一些，所以标准中允许限量存在。但是，要力求焊缝无气孔或尽量减少气孔数量。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,6形状缺陷表面缺陷，属于外观检查的范围。射线照相标准一般均规定：焊缝经表面检验合格后才能进行射线照相。但是，有时一些未经外观检验或外观检验不合格的焊缝也进行了射线照相；有些构件的某些焊缝难以进行外观检查的，如带垫板管件、液化石油气钢瓶环焊缝、无人孔的小容器合缝、锅炉联箱最后组装的环焊缝等等这些焊缝的内凹和内咬边，都需要无损探伤才能综合评定。形状缺陷是指焊缝金属表面成形不良或其他原因造成的缺陷，包括咬边、烧穿，根部内凹，收缩沟、弧坑、焊瘤，未焊满，搭接不良等。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,咬边：沿焊趾的母材部位被电弧熔化时所成的沟槽或凹陷，称咬边，它有连续和断续之分。在底片的焊缝边缘（焊趾处），靠母材侧呈现出粗短的黑色条状影像。黑度不均匀，轮廓不明显，形状不规则，两端无尖角。咬边可为焊趾咬边和根部（包部带垫板的焊根内咬边）咬边，如图32所示。凹坑（内凹）：焊后焊缝表面或背面（根部）所形成低于母材的局部低洼部分，称为凹坑（根部称内凹），在底片上的焊缝影像中多呈现为不规则的圆形黑化区域，黑度是由边缘向中心逐渐增大，轮廓不清晰，如图33所示。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,收缩沟（含缩根）：焊缝金属收缩过程中，沿背面焊道的两侧或中间形成的根部收缩沟槽或缩根。在底片焊缝根部焊道影像两侧或焊道中间出现的，黑度不均匀，轮廓欠清晰，外形呈米粒状的黑色影像，如图34所示,焊接缺陷的分类 形状缺陷,烧穿：焊接过程中，熔化金属由焊缝背面流出后所形成的空洞，称烧穿。它可分为完全烧穿（背面可见洞穴）和不完全烧穿（背面仅能见凸起的鼓疱），在底片的焊缝焊接时流影像中，其形貌多为不规正的圆形，黑度大而不均匀，轮廓清晰的影像，烧穿大多伴随塌漏同生。如图35、36所示。焊瘤：即熔敷金属在到焊缝在焊缝接头对口，由于厚度不同或内径不等（椭圆度）造成的错口而引起的，大多出现在管子的对接环缝中。在底片上的主要特征是在焊根的一侧出现直线性较强的（明显可见钝边加工痕迹）黑线。轮廓清晰，黑度不均匀，从焊根的焊趾线向焊缝中心是逐渐减小，直至边界消失。靠焊根形成的黑线，是之外的母材表面而未与母材熔合在一起所形成的球状金属物。在底片上多出现在焊趾线（并覆盖焊趾）外侧光滑完整的白色半圆形的影像，焊瘤与母材之间为层状未熔合，瘤中常伴有密集气孔。如图37所示。,焊接缺陷的分类 形状缺陷,错口：常发生边蚀效应所至，如图38所示,焊接接头质量检验的内容和方法,焊接质量检验的方法,焊接接头的非破坏性试验方法,外观检查焊缝的外形尺寸是否合格有无焊缝外气孔、咬边、满溢及焊接裂纹等表面缺陷表面及近表面缺陷的检查渗透探伤着色法荧光法 磁粉探伤,焊接接头的非破坏性试验方法,焊接接头的非破坏性试验方法,内部缺陷的检查射线探伤X射线射线高能射线 超声波探伤,焊接接头的非破坏性试验方法,射线探伤原理,焊接接头的非破坏性试验方法,超声波探伤原理,影响探伤灵敏性的因素超声波波长和频率 探伤仪的盲区 工件探伤面光洁度,焊接接头的非破坏性试验方法,压力容器焊接接头强度试验 水压试验气压试验致密性检查（泄漏试验）气密性试验氨渗漏试验煤油渗漏试验真空试漏法,焊接接头的非破坏性试验方法,力学性能试验拉伸试验弯曲试验冲击试验硬度试验金相检验宏观分析微观分析化学分析晶间腐蚀试验,承压类特种设备常用焊接方法焊接接头焊接缺陷焊接应力与变形承压类特种设备常用钢材的焊接,焊接时，焊件各部分冷热不均，受热部位产生拉应力，未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度，焊件出现变形。,对焊焊缝的应力分布,边缘焊的变形,焊接应力与变形产生的原因：焊接过程的加热和冷却受到周围冷金属的拘束，不能自由膨胀和收缩。,焊接变形和焊接应力,平板焊接过程中的应力与变形形成原理示意图,焊接变形和焊接应力,焊件焊后的变形形式主要有：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。,焊接变形和焊接应力,焊接变形与应力的危害 工件焊接后产生变形和应力对结构的制造和使用会产生不利影响。产生焊接变形，可能使焊接结构尺寸不合要求，组装困难，间隙大小不一致等，从而影响焊件质量。焊接残余应力会增加工件工作时的内应力，降低承载能力；还会引起裂纹，甚至造成脆断，应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。残余应力是一种不稳定状态，在一定条件下会衰减而产生一定的变形，使构件尺寸不稳定，所以减少和防止焊接变形和应力是十分必要的。,焊接变形和焊接应力,焊接应力的防止,采取合理的装配和焊接顺序，使焊缝能够自由地收缩，以减少应力。而图b因先焊焊缝1导致对焊缝2的拘束度增加，而增大残余应力。,采用小能量，多层焊，也可减少焊缝应力。,焊前预热可以减少工件温差，也能减少残余应力。,热处理法：焊后进行消除应力的退火可消除残余应力。机械法：当焊缝还处在较高温度时，锤击焊缝使金属伸长，也能减少焊接残余应力。振动法：低频振动消应力,焊接应力的消除,焊缝对称布置,采用反变形方法,焊接变形的防止及消除,采用对称焊和分段倒退焊,采用多层多道焊，能减少焊接变形,焊接变形的防止及消除,采用焊前刚性固定组装焊接，限制产生焊接变形，但这样会产生较大的焊接应力。采用定位焊组装也可防止焊接变形。,焊接变形的防止及消除,严重的焊接变形应消除，常采用机械矫正法，通常 只适于塑性好的低碳钢和普通低合金钢。,焊接变形的防止及消除,火焰矫正法是利用火焰加热的热变形方法，一 般也仅适用于塑性好，且无淬硬倾向的材料。,焊接变形的防止及消除,承压类特种设备常用焊接方法焊接接头焊接应力与变形承压类特种设备常用钢材的焊接,一、钢材的焊接性 二、碳素钢的焊接 三、低合金钢的焊接 四、不锈钢的焊接,承压类特种设备常用钢材的焊接,焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即其对焊接加工的适应性。焊接性一般包括两个方面：工艺焊接性：主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性，也称抗裂性；使用焊接性：在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等）。焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据。,钢材的焊接性,（二）钢的焊接性评定方法 钢是焊接结构中最常用的金属材料，因而评定钢的焊接性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量，它是评定钢的焊接性的一个参考指标。,钢材的焊接性,碳当量（Carbon Equivalent)公式,国际焊接学会,日本焊接学会,英国BS2462,碳当量越高，裂纹倾向越大，钢的焊接性越差。一般认为：Ceq0.6%时，钢的淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差，一般不用于生产焊接结构。碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算，在实际生产中，应通过直接试验（焊接性试验），模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定(焊接工艺评定)。,钢材的焊接性,二、碳素钢的焊接,Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬倾向小，不易产生裂纹，所以焊接性最好。焊接时，任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同，焊接时还需注意以下问题：（1）在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时，应该进行预热，否则容易产生裂纹。（2）重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。低碳钢对焊接方法几乎没有限制，应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时，焊接材料的选择参见表。,低碳钢焊接材料的选择,二、碳素钢的焊接,含碳量在0.25%0.60%之间的中碳钢，有一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件，或进行补焊。焊接方法：手工电弧焊。焊条选用：抗裂性好的低氢型焊条（如J426、J427、J506、J507等），焊缝有等强度要求时，选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头，可选择强度级别低、塑性好的焊条，以防止裂纹的产生。焊接时，应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向，减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊，采用细焊条小电流，可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。,中碳钢的焊接,高碳钢的含碳量大于0.60%，其焊接特点与中碳钢基本相同，但淬硬和裂纹倾向更大，焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构，大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时，应注意焊前预热和焊后缓冷。,高碳钢的焊接,低合金钢焊接经常出现的问题（1）热裂纹 热裂纹指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接裂纹。其原因在于低合金钢的焊接过程中铜、硼、氮等元素成为形成裂纹的敏感元素。（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）时产生的焊接裂纹称为冷裂纹。冷裂纹常发生在高强度钢的厚板结构中。其原因是接头的刚度大，造成的局部应力大，或在冷却过程中氢析出后聚集造成局部应力超过了钢的强度极限。（3）白点 在焊缝金属拉断面上，出现的如鱼目状的一种白色圆形斑点称为白点。其产生原因是焊接过程中吸收了过量的氢，故又称氢白点。低合金钢焊接主要根据不同钢号的屈服点等级选择焊接材料，应遵守等强度（某些钢号应考虑成分相同或相近）原则。对于厚度大、刚度大的构件或在低温下焊接时应考虑使用低氢型焊条，焊前进行预热等，严格按照焊接工艺规范施焊。,低合金钢的焊接,低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级：300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度级别400MPa的低合金结构钢，Ceq0.4%，存在淬硬和冷裂问题，其焊接性与中碳钢相当，焊接时需要采取一些工艺措施，如焊前预热（预热温度150左右）可以降低冷却速度，避免出现淬硬组织；适当调节焊接工艺参数，可以控制热影响区的冷却速度，保证焊接接头获得优良性能；焊后热处理能消除残余应力，避免冷裂。,低合金结构钢的焊接,低合金结构钢的焊接,低合金结构钢含碳量较低，对硫、磷控制较严，手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于此类钢的焊接，以手工电弧焊和埋弧焊较常用；选择焊接材料时，通常从等强度原则出发，为了提高抗裂性，尽量选用碱性焊条和碱性焊剂，对于不要求焊缝和母材等强度的焊件，亦可选择强度级别略低的焊接材料，以提高塑性，避免冷裂。,不锈钢的焊接,不锈钢中都含有不少于12%的铬，还含有镍、锰、钼等合金元素，以保证其耐热性和耐腐蚀性。按组织状态，不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等，其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好，广泛用于石油、化工、动力、航空、医药、仪表等部门的焊接结构中，常见牌号有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。,（一）奥氏体不锈钢的焊接性奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐蚀，其原因是焊接时，在450850温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，应严格控制焊缝金属的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先与碳形成稳定化合物的元素如Ti、Nb等，也可防止贫铬现象的产生。,不锈钢的焊接,奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹。产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强，有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另外，此类钢的导热系数小（约为低碳钢的1/3），线胀系数大（比低碳钢大50%），所以焊接应力也大。防止的办法是选用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料，使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织，减少偏析。,不锈钢的焊接,（二）奥氏体不锈钢的焊接工艺一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接，目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上，主要应注意以下问题：（1）采用小电流、快速焊，可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%；（2）焊接电弧要短，且不作横向摆动，以减少加热范围。避免随处引弧，焊缝尽量一次焊完，以保证耐腐蚀性。（3）多层焊时，应等前面一层冷至60以下，再焊后一层。双面焊时先焊非工作面，后焊与腐蚀介质接触的工作面。（4）对于晶间腐蚀，在条件许可时，可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理，消除产生晶间腐蚀的可能性。,不锈钢的焊接,2012.10.26,谢谢大家,
