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焊接变形与缺陷
焊接变形
焊缝外部缺陷
焊缝内部缺陷
01
焊接变形
工件焊接后一般都会产生变形，如果变形量超过允许值，就会影响使用。焊接变形的几个例子如下图所示。
产生变形的主要原因是焊件不均匀地局部加热和冷却。因为焊接时,焊件仅在局部区域被加热到高温，离焊缝越近，温度越高，膨胀也越大，但是加热区域的金属因受到周围溫度较低金属的限制，不能自由膨胀，而冷却时又由于周围金属的限制不能自由收缩。结果这部分加热的金属存在拉应力，而其他部分的金属则存在与之平衡的压应力。当这些应力超过金属的屈服极限时，将产生焊接变形，当超过金属的强度极限时，则会出现裂缝。
02
焊缝的外部缺陷
焊缝过高：当焊接口的角度开得太小或焊接电流过小时均会出现这种现象。工件焊缝的危险平面已从 m-m 平面过渡到熔合区的 n-n平面,由于应力集中，所以易发生破坏。因此，为提高压力容器的疲劳寿命，实际操作中要求将焊缝过高的部分铲平或重新返工。
焊缝过凹：该缺陷将使得焊缝工作截面减小，从而使接头处的强度降低。
焊缝咬边：在工件上沿焊缝边缘所形成的凹陷称为咬边。如下图所示。它不仅减小了接头工作截面，而且在咬边处将产生严重的应力集中。
焊瘤：熔化金属流到熔池边缘未熔化的工件上堆积形成焊瘤。它与工件没有熔合，如下图所示。焊瘤对静载强度无影响，但会引起应力集中，使动载强度降低。
烧穿： 如下图所示。烧穿是指部分熔化金属从焊缝反面漏出，甚至烧穿成洞，它使焊接接头强度下降。
提示
以上五种缺陷存在于焊缝的外表，肉眼就能发现，并可及时补焊。如果焊工操作熟练一般是可以避免的。
03
焊缝的内部缺陷
1. 未焊透：这是指工件与焊缝金属或焊缝层间局部未熔合的一种缺陷。未焊透减小了焊缝工作截面，造成严重的应力集中，大大降低了接头强度，它往往成为焊缝开裂的根源。
2. 夹渣：焊缝中夹有非金属熔渣，即称夹渣。夹渣减小了焊缝工作截面，造成应力集中，会降低焊缝强度和冲击韧性。
3. 气孔：焊缝金属在高温时，吸收了过多的气体(如H2)或由于熔池内部冶金反应产生的气体(如CO)，在熔池冷却凝固时来不及排出，而在焊缝内部或表面形成孔穴，即为气孔。气孔的存在减小了焊缝有效工作截面，降低接头的机械强度。若有穿透性或连续性气孔存在，这将会严重影响焊件的密封性。
4. 裂纹：焊接过程中或焊接以后，在焊接接头区域内所出现的金属局部破裂称为裂纹。裂纹可能产生在焊缝上，也可能产生在焊缝两侧的热影响区。有时产生在金属表面，有时产生在金属内部。
通常按照裂纹产生的机理不同，可分为热裂纹和冷裂纹两类：
1）热裂纹
热裂纹是在焊缝金属中由液态到固态的结晶过程中产生的，大多产生在焊缝金属中。其产生原因主要是焊缝中存在低熔点物质（如C、S、P、Cu、Zn等）及其化合物，这些物质在凝固过程中容易在焊缝中央聚集偏析，形成液态薄膜。当焊缝边缘结晶凝固时，焊缝中心晶粒间的杂质仍处于液态膜状态，在焊缝收缩产生的应力作用下，容易在晶粒之间引起破裂，从而产生裂纹。
焊件及焊条内含S、Cu等杂质较多时，更容易产生热裂纹。
热裂纹有沿晶界分布的特征。当裂纹贯穿表面与外界相通时，则具有明显的氢化倾向。
2）冷裂纹
冷裂纹是在焊后冷却过程中产生的，大多产生在基体金属或基体金属与焊缝交界的熔合线上。其产生的主要原因是由于热影响区或焊缝内形成了淬火组织，在高应力作用下，引起晶粒内部的破裂。焊接含碳量较高或合金元素较多的易淬火钢材时，最易产生冷裂纹。焊缝中熔入过多的氢，也会引起冷裂纹。
裂纹是最危险的一种缺陷，它除了减少承载截面之外，还会产生严重的应力集中，在使用中裂纹会逐渐扩大，最后可能导致构件的整体破坏和报废。所以焊接结构中一般不允许存在这种缺陷，一经发现必须刨去重焊。
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