起重机制造过程中常见的焊接缺陷及其处理方法.ppt

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3、焊接缺陷的影响因素及预防措施
钢材和焊条质量、坡口加工和装配精度、坡口表面清理状况及焊接设备、工艺参数、工艺规程、焊接技术、天气状况等等。机械化焊接方法同精密焊接设备结合使用防止坡口发生位移、避免焊接区在集中能量作用产生明显张应力。扩大射束能源利用范围,制订合理的焊后热处理规范,保证各种新型焊条的质量,以保证达到焊缝金属特定的物理性能,满足材料的可焊性。
焊接裂纹
定义
在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成新界面产生的裂缝。
焊接裂纹的一般原因
与母材的化学成分、结晶组织、冶炼方法等有关。如钢的含碳量越高或合金量越高,钢材的硬度就越高,通常越容易在焊接时产生裂纹。
焊接时冷却速度高容易产生裂纹。所以焊接时应避开风口和避免被雨水淋湿。在焊接中,高碳钢或合金钢时,要根据母材的成分或特性,有的要采取加热保温措施后方可施焊。
焊条内含硫、磷、碳高时焊缝容易产生裂纹。硫磷是有害元素,含硫高焊缝有热脆性,含磷高焊缝有冷脆性,。
被焊结构刚性大、构件的焊接顺序不当也容易产生裂纹。当顺序安排不当时会形成焊接收缩受阻,妨碍焊缝的自由收缩,以致产生较大的收缩应力而产生焊缝裂纹。
焊接时周围的环境温度低,或在风口散热条件过好造成散热过快也会引起裂纹。
分类
热裂纹、冷裂纹(氢致裂纹)、焊后热处理裂纹(再热裂纹)及延性不足裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹等。
热裂纹产生原因。
焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体(含硫、磷、铜等杂质)。
接头中存在拉应力。
热裂纹的特征
热裂纹可发生在焊缝区或热影响区,沿焊缝长度方向分布。
热裂纹的微观特征是沿晶界开裂,所以又称晶间裂纹。因热裂纹在高温下形成,所以有氧化色彩。
焊后立即可见。
1、热裂纹(又称结晶裂纹)
防止措施
选用适宜的焊接材料,严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶,其熔点为988℃,很容易产生热裂纹。
严格控制焊缝截面形状,避免突高,扁平圆弧过渡。
缩小结晶温度范围,改善焊缝组织,细化焊缝晶粒,提高塑性减少偏析。
确定合理的焊接工艺参数,减缓焊缝的冷却速度,以减小焊接应力。如采用小线能量,焊前预热,合理的焊缝布置等。
2、冷裂纹
冷裂纹的特征
多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中,多为穿晶裂纹。
冷裂纹无氧化色彩。
冷裂纹发生于碳钢或合金钢,高的含碳量和合金含量。
冷裂纹具有延迟性质,主要是延迟裂纹。
冷裂纹产生原因
焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重,产生淬火组织,导致接头性能脆化。
防止冷裂纹的措施
选用碱性焊条或焊剂,减少焊缝金属中氢的含量,提高焊缝金属塑性。
焊条焊剂要烘干,焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈,减少氢的来源。
焊接接头含氢量较高,并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子,造成非常大的局部压力,使接头脆化;磷含量过高同样产生冷裂纹。
存在较大的拉应力。因氢的扩散需要时间,所以冷裂纹在焊后需延迟一段时间才出现。由于是氢所诱发的,也叫氢致裂纹。
工件焊前预热,焊后缓冷(大部分材料的温度可查表),可降低焊后冷却速度,避免产生淬硬组织,并可减少焊接残余应力。
采取减小焊接应力的工艺措施,如对称焊,小线能量的多层多道焊等,焊后进行清除应力的退火处理。
焊后立即进行去氢(后热)处理,加热到250℃,保温2~6h,使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。
热裂纹的特征及原因
焊接完成后,在一定温度范围内对焊件再次加热。
多发生在焊接过热区,属于沿晶裂纹,裂纹生成时产生很少或无变形。
发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢,钢中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素会促使形成再热裂纹。
裂纹起源于未焊透根部、焊趾及咬边等应力集中处。
3、焊后热处理裂纹
防止措施
合理的预热与焊后热处理规范。
控制材料成分,应用低强度焊缝使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力。
缓和应力状态,减少拘束、应力集中,减少残余应力。