焊接缺陷的分类

GB/T6417.1—2005《金属熔化焊接头缺欠分类及说明》将焊接缺欠根据其性质、特征分为六大类，分别为裂纹、孔穴、固体夹杂、未熔合及未焊透、形状和尺寸不良、其他缺欠。其中危害最大的是焊接裂纹。

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一、裂纹

在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙称为裂纹。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以是最危险的缺陷。焊接接头中产生的裂纹包括∶热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂四大类。

（一）热裂纹

热裂纹是指在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相（Ac;）线附近，液态金属第一次结晶时产生的裂纹。热裂纹通常沿晶界开裂，裂纹表面有氧化色彩，失去金属光泽。

热裂纹产生的原因是低熔点共晶物富集在晶粒边界或焊缝中心，在焊缝冷却凝固时受到拉应力作用下形成开裂。通常发生在含杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料焊缝中。

在焊接中，可以采取如下措施防止产生热裂纹∶

1、适当提高焊缝成形系数，即增加焊缝宽度，降低焊缝计算厚度，可采用多层多道焊法，改善散热条件，使低熔点物质上浮至焊缝表面而不存在于焊缝中，以降低偏析程度。

2、合理选用焊接参数，采取预热和后热等措施，并保证层间温度不低于预热温度，减小焊接冷却速度，避免焊缝中出现淬硬组织。

3、采用合理的装配次序，减小焊接应力。

4、收弧时采用引出板或延时断弧，使焊缝金属填满弧坑，以减少弧坑裂纹的产生。

（二）冷裂纹

冷裂纹是指焊接接头冷却到Ms线（马氏体开始转变温度）以下时产生的裂纹，可能是焊后立即产生，也可能在焊后几小时、几天或更长时间出现，故也称为延迟裂纹。冷裂纹主要产生在热影响区，也有发生在焊缝区的。它可能沿晶开裂、穿晶开裂或两者混合出现。

冷裂纹的产生原因是在拉应力作用下，原子氢向高应力区（缺陷部位）聚集。当氢聚集到一定浓度时，就会破坏金属中原子的结合键，使金属内出现一些微观裂纹。在应力持续作用下，氢不断地聚集，微观裂纹不断地扩展，直至发展为宏观裂纹，最后断裂。一般来说，有一个临界的氢含量和一个临界的应力值决定冷裂纹的产生与否。

一般认为Rm≥450MPa以上的材料都有可能发生冷裂纹。如耐热钢、马氏体不锈钢、含Ni的低合金钢、异种钢的焊接接头、特殊结构钢和堆焊层等。

在焊接中，可以采取如下措施防止产生冷裂纹∶

1、选用低氢型焊条和焊剂，按规定温度和时间烘干，在保温筒中保存，随取随用。

2、焊前除净待焊区的油、锈和其他有可能产生氢原子的污物。

3、因CO2气体保护焊可以获得低氢焊缝，故可考虑用CO2气体保护焊焊接淬硬倾向较大、对氢敏感性较强的钢种。

4、采取焊前预热、控制层间温度、焊后缓冷或焊后消氢处理等措施，来降低冷却速度，保证较低的应力水平。

5、焊接时避免产生弧坑、咬边、未焊透等缺陷，以减少应力集中。

6、焊后进行热处理，消除内应力，改善组织。

（三）再热裂纹

再热裂纹是指接头冷却后再加热至550～650℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化材料（如含Cr、Mo、V、Ti、Nb元素的金属材料）的焊接热影响区内的粗晶区，一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展，呈晶间开裂特征。

再热裂纹的产生主要是近缝区金属在高温热循环作用下，强化相碳化物（如碳化钛、碳化钒、碳化铌、碳化铬等）沉淀在晶内的位错区上，使晶内的强化程度远远大于晶间，当强化相弥散分布在晶粒内时，会阻碍晶粒内部的局部调整，又会阻碍晶粒的整体变形。当应力松弛而发生塑性变形时，主要由晶界来承担。于是晶界区金属发生滑移，且在三晶粒交界处产生应力集中，就会产生裂纹。

有再热裂纹倾向的材料包括Q370R、18MnMoNbR、13MnNiMoR、07MnCrMoVR、07MnNiMoVDR 和日本的CF-62系列钢。

在焊接中，可以采取如下措施防止产生再热裂纹∶

1、采用合理的预热或后热处理，若焊后能及时后热，可适当降低预热温度，在焊接中应采用较大的热输入，以控制冷却速度，降低再热裂纹倾向。

2、在条件允许的前提下，尽可能加快升温速度，尽快越过再热裂纹敏感区，或缩短在此温度区内的停留时间，从而防止产生再热裂纹。

3、在满足设计要求的前提下，可选用低强度焊接材料，使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形的能力。

（四）层状撕裂

层状撕裂是指在具有丁字接头或角接接头的厚大工件中，沿钢板的轧制方向分层出现的阶梯,状裂纹。层状撕裂实质上也是冷裂纹。

产生层状撕裂的原因是在轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等低熔点非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主，在轧制过程中被延展成片状，分布在与表面平行的各层中，在垂直于厚度方向的焊接应力的作用下，夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继发生，连成一体，造成层状撕裂的阶梯性。

预防产生层状撕裂的措施如下∶

1、严格控制钢材的硫含量。

2、采用强度级别较低的焊接材料。

3、在与焊缝相连接的钢板表面堆焊几层低强度焊缝金属作为过渡层，以避免夹杂物处于高温区。

4、预热和使用低氢型焊条，以降低钢材对冷裂纹的敏感性。

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