焊接外部缺陷及防治措施

刘志军,陈建辉,霍有良,罗楷

摘要：焊接缺陷的种类很多，按其在焊缝中所处的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类，对焊缝的类型及预防措施进行全面分析和阐述，提高焊缝质量，对避免各种焊缝缺陷的产生有极其重要的意义。

关键词：缺陷；咬边；未熔合；未焊透；焊瘤

一、缺陷的分类：

（一）外部缺陷

外部缺陷也叫外观缺陷，位于焊缝表面，借用肉眼或低倍放大镜就能观察到。常见的外部缺陷有焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑、缩孔、飞溅及母材表面电弧擦伤等。

（二）内部缺陷

内部缺陷位于焊缝的内部，必须应用破坏性检验或专门无损检验方法才能发现。常见的内部缺陷有气孔、夹渣、裂纹、未融合及未焊透等。

二、常见的焊缝外部缺陷

（一）焊缝尺寸不符合要求

1、现象

焊缝外形高低不平、焊道宽窄不齐、焊缝余高过大或过小、焊缝宽度太宽或太窄、焊缝和母材之间的过渡不平滑等。

2、原因分析

（1）焊缝坡口角度、宽度及组装间隙不统一。

（2）焊条直径选择不当，造成填充层过高，失去坡口轮廓线，使盖面宽窄不一，焊缝过高，波纹粗劣。

（3）背面清根刨缝质量差，焊道宽度不一。

（4）焊接电流过大或过小，运条手法和角度不当及焊速不均匀。

3、危害性

尺寸过小的焊缝，会降低焊接接头的强度；尺寸过大的焊缝，不仅浪费焊接材料，也会增大焊接结构的变形。焊缝金属向母材的过渡处若不平滑，出现尖角，会造成应力集中，降低焊接结构的承载能力。

4、预防措施

（1）采用自动和半自动切割机或刨边机加工坡口。

（2）焊缝组对间隙应控制在标准规范要求值以内，背面用碳弧气刨清根后，采用砂轮修整刨槽及碳化层，使刨槽宽窄一致。

（3）选用适当的焊接电流和焊条直径，遵守焊接工艺，熟练掌握操作技术，保持焊速均匀；手工焊操作人员要熟练地掌握运条速度和焊条角度，以获得成形美观的焊缝。

5、处理方法

对于焊缝余高过高，应用砂轮修整，宽窄不一或高度不够处，应重新补焊，且补焊连接处应圆滑过渡。

（二）咬边

1、现象

咬边也称咬肉，是电弧或火焰将焊缝边缘的母材熔化后，没有得到填充金属的补充，而留下的凹陷或凹槽。

2、原因分析

（1）焊接电流过大，电弧过长，运条角度不当及运条操作不熟练。

（2）焊接运条时，坡口边缘两侧停留时间过短，造成熔敷金属与母材未熔合。

（3）焊缝填充金属过低，盖面焊接焊肉过厚，电弧停留时间过长，焊缝区域温度过高而造成咬肉。

3、危害性

咬边是一种危险的缺陷，它不但减小了基本金属的有效工作截面，而且在咬边处还会造成应力集中。咬边又是一种常见的缺陷，应该特别引起注意。

4、预防措施

（1）选择合理的焊接工艺参数。碱性焊条应采用短弧焊接，保持运条均匀，坡口边缘运条稍慢些，停留时间稍长些，中间运条稍快些。多道焊中，应保持匀速焊接，应注意运条角度。

（2）焊条的填充金属应略低于焊道母材表面，这样盖面的焊道宽度轮廓清楚，外观成型好。

5、处理方法

焊缝咬边深度超标部分，应用砂轮打磨修整后补焊。对轻微咬边处用砂轮修磨成平滑过渡。

（三）焊瘤

1、现象

熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上形成金属瘤。该处常伴有局部未熔合，有时也称满溢。习惯上还常将焊缝金属的多余疙瘩部分称为焊瘤。

2、原因分析

（1）坡口边缘污物未清理干净；电流过大，熔池温度过高，使液体金属凝固较慢，在自重的作用下下坠而成；焊接速度太慢以及组对间隙太大等。

（2）运条角度不当，操作不熟练。焊速过慢也极易产生焊瘤。

3、危害性

焊瘤处应力集中，还易伴生裂缝等缺陷；焊瘤也破坏了焊缝平整光滑的外形，管子内部的焊瘸，除降低强度外，还减小管道的有效截面，造成堵塞观象。

4、预防措施

（1）焊接前应彻底清理坡口及其附近的脏物；组对间隙要合适；选择适当的焊接电流和运条角度，熟练掌握操作技术，保持焊速均匀。

（2）碱性焊条采用短弧焊接，极性反接。

5、处理方法

当出现焊瘤时，若伴有未融合、气孔、裂缝等缺陷时，应彻底清除缺陷，然后再进行补焊。对于焊缝金属的多余部分，可采用砂轮打磨的方法修整焊缝外形。在打磨时应注意观察内部是否伴有其它缺陷， 一旦发现伴生缺陷应彻底清除。

（四）弧坑

1、现象

弧坑是焊接时，由于断弧和收弧不当，在焊道末端形成的低洼部分，表面低凹深度大于0.5mm以上。

2、原因分析

焊缝熔池金属未填足，熄弧过快或电流过大（薄板时）而造成。

3、危害性

弧坑低于基本金属表面，降低了焊接接头的承载能力，而且弧坑内常伴有气孔、夹渣、微裂纹等缺陷。

4、预防措施

收弧过程中，焊条要在收弧处作短暂的停留或作回焊运条，使电弧不要突然熄灭、使焊条金属填满熔池。

5、处理方法

采用砂轮打磨修整、补焊，碱性焊条宜采用回弧焊接，以免引弧产生气孔。

（五）飞溅

1、现象

手工焊接时，在焊缝及其两侧母材上产生一般性飞溅和严重性熔合飞溅。一般性飞溅是手工焊接常见的焊接质量通病；但产生严重性熔合性飞溅，其危害甚大，它会增加母材局部表面淬硬组织，易产生硬化发生脆裂及加速局部腐蚀性等缺陷。

2、原因分析

（1）碱性焊条使用极性不正确，电弧不稳定而产生飞溅。

（2）接地电缆接头不当，产生严重磁偏吹，造成严重飞溅。

（3）焊条保管不当，使其表面涂料变质外，更严重的是受潮，使内部含有大量气体引起的；

（4）选择电流过大，受潮的焊条内部含有大量的水份，在髙温熔解下，一部分水份被熔解在熔液中，在焊接电弧高温作用下，便熔解在金属的熔液气体发生剧热膨胀而胀裂，造成小粒熔液金属小滴落到焊缝及其两侧母材上。当温度不高时，小粒熔液金属冷却成一般性飞溅，当温度较高时，熔合在焊缝及其两侧母材表面的受热区域，称为熔合性飞溅。

3、预防措施

（1）加强焊条管理制度，使焊条不变质、不受潮。在库房的焊条应放置在通风良好、架空距地面高度不少于300~500毫米的高处。

（2）为了避免焊接产生飞溅，露天场合焊接施工时，在雨、露、雪等焊接潮湿

环境，不采取有效防护措施，不得进行焊接。

（3）为了保证焊接环境，防止飞溅物产生，应适当提高温度，消除湿度，具体

做法如下：

1）控制焊接环境的温度和相对湿度，当环境超标时应采取适当的防护措施，方可施焊；

2）焊前要清理坡口表面及其两侧不少于20mm范围内的水份、油污、铁锈等；

3）焊接材料（焊条、焊剂等）应有烘干和发放制度，焊条、焊剂的烘干温度和时间应严格按照相关要求进行。

4）烘干后的焊条应存放在100~150℃的恒温箱中；现场施焊的焊工应具有良好的自动式焊条保温筒，焊条在保温筒内的时间不宜超过4小时，如超过时间应重新烘干。

5）对不锈钢及有色金属母材的焊接，为防止产生飞溅的缺陷，焊接时除了保证焊条干燥外，并在焊缝两侧母材金属表面涂刷防护涂料的保护措施或采用氩弧焊，

可避免产生一般性或熔合性飞溅。

4、处理方法

对焊缝及其两侧母材表面产生一般性飞溅时，可用锉刀或手铲等工具除掉即可，如果属于熔合性飞溅时，可用砂轮打磨法彻底除掉，与焊缝母材相平，打磨深度不得超过0.5毫米。

（六）母材表面电弧擦伤（弧疤）

1、现象

电弧擦伤也叫弧疤或弧斑，多是由于偶然不慎使焊条或焊把与焊接工件接触，或地线与工件接触不良短暂地引起电孤，而在焊接工件表面留下的伤痕，形成许多

小圆孔和凹坑。

2、原因分析

操作不慎，使焊条或焊把裸露部分与非焊接部位接触，短暂地引起电弧，将母材表面擦伤，形成许多小圆孔和凹坑。

3、危害性

电弧擦伤处由于电弧的短暂引燃与急速熄灭，冷却速度快，在易淬火钢及低温钢的工件上，会形成脆性淬硬组织，可能成为脆性破坏的起源点。

在不锈钢等有耐腐蚀性能要求的工件上，电弧擦伤会成腐蚀的起始点，降低材料的性能。

4、预防措施

（1）精心操作，避免带电焊条或焊把裸露部分与非焊接区域母材相碰引起电弧。

（2）不得在非焊接部位随意引弧或试电流，引弧应在引弧板上或在焊道破口内进行。

（3）地线与母材应紧固良好。

5、处理方法

（1）母材表面电弧擦伤磨除深度在标准要求范围内时，应用砂轮打磨平滑过渡。

（2）打磨深度超过标准要求时，应进行焊接修补。

三、结语

通过对各类外部焊接缺陷的产生原因、危害性、预防措施和处理方法等进行全面系统的学习，掌握焊接要素和环境要素，提高焊工的焊接技能，从而大力提高焊缝的外观质量，确保系统的安全性和有效性。

参考文献

[1]《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010；

[2]《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011；

[3]《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011；

[4]《焊接工程师手册》机械工业出版社 2002。