毕业论文常见焊接缺陷及预防措施.doc

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1、常见焊接缺陷及预防措施目录1. 焊接缺陷12. 产生焊接缺陷的原因103. 几种典型焊接缺陷及解决措施114. 缺陷等级评定中存在的问题135. 原因分析.146. 用断裂力学理论，提高缺陷等级评定的科学化程度.147. 焊接中易产生的缺陷158. 针对易产生的缺陷所应采取的措施169. 焊缝的内部缺陷1710. 焊接缺陷与焊接质量检验17常见的焊接缺陷 摘要本文对采用SMT生产的印制电路组件中出现的几种常见焊接缺陷现象进行了分析，并总结了一些有效的解决措施。在SMT生产过程中，我们都希望基板从贴装工序开始，到焊接工序结束，质量处于零缺陷状态，但实际上这很难达到。由于SMT生产工序较多，不能保

2、证每道工序不出现一点点差错，因此在SMT生产过程中我们会碰到一些焊接缺陷。这些焊接缺陷通常是由多种原因所造成的，对于每种缺陷，我们应分析其产生的根本原因，这样在消除这些缺陷时才能做到有的放矢。 （1）未焊透：母体金属接头处中间（X坡口）或根部（V、U坡口）的钝边未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。未焊透降低了焊接接头的机械强度，在未焊透的缺口和端部会形成应力集中点，在焊接件承受载荷时容易导致开裂。 （2）未熔合：固体金属与填充金属之间（焊道与母材之间），或者填充金属之间（多道焊时的焊道之间或焊层之间）局部未完全熔化结合，或者在点焊（电阻焊）时母材与母材之间未完全熔合在一起，有时也常伴有夹渣存在

3、。 （3）气孔：在熔化焊接过程中，焊缝金属内的气体 或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙，视其形态可分为单个气孔、链状气孔、密集气孔（包括蜂窝状气孔）等，特别是在电弧焊中，由于冶金过程进行时间很短，熔池金属很快凝固，冶金过程中产生的气体、液态金属吸收的气体，或者焊条的焊剂受潮而在高温下分解产生气体，甚至是焊接环境中的湿度太大也会在高温下分解出气体等等，这些气体来不及析出时就会形成气孔缺陷。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大，但是它破坏了焊缝金属的致密性，减少了焊缝金属的有效截面积，从而导致焊缝的强度降低。 某钢板对接焊缝X射线照

4、相底片 V型坡口，手工电弧焊，未焊透 某钢板对接焊缝X射线照相底片 V型坡口，手工电弧焊，密集气孔 （4）夹渣与夹杂物：熔化焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。另外，在采用钨极氩弧焊打底+手工电弧焊或者钨极氩弧焊时，钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物（俗称夹钨）。 W18Cr4V（高速工具钢）-45钢棒对接电阻焊缝中的夹渣断口照片 钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧

5、焊，局部夹渣 钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，手工电弧焊，两侧线状夹渣 钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，钨极氩弧焊打底+手工电弧焊，夹钨 （5）裂纹：焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。 焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成

6、为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。 裂纹可能发生在焊缝金属内部或外部，或者在焊缝附近的母材热影响区内，或者位于母材与焊缝交界处等等。根据焊接裂纹产生的时间和温度的不同，可以把裂纹分为以下几类： a.热裂纹（又称结晶裂纹）：产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，金相学中称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。热裂纹的成因与焊接时产生的偏析、冷热不均以及焊条（填充金属）或母材中的硫含量过高有关。 b.冷裂纹：焊接完成后冷却到低温或室温时出现的裂纹，或者焊接完成后经过一段时间才出现的裂纹（这种冷裂纹称

7、为延迟裂纹，特别是诸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金钢种容易产生此类延迟裂纹，也称之为延迟裂纹敏感性钢）。冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，其取向多与熔合线平行，但也有与焊道轴线呈纵向或横向的冷裂纹。冷裂纹多为穿晶裂纹（裂纹穿过晶界进入晶粒），其成因与焊道热影响区的低塑性组织承受不了冷却时体积变化及组织转变产生的应力而开裂，或者焊缝中的氢原子相互结合形成分子状态进入金属的细微孔隙中时将造成很大的压应力连同焊接应力的共同作用导致开裂（称为氢脆裂纹），以及焊条（填充金属）或母材中的磷含量过高等因素有关。 c.再热裂纹：焊接完成后，如果在一定温度范围内对

8、焊件再次加热（例如为消除焊接应力而采取的热处理或者其他加热过程，以及返修补焊等）时有可能产生的裂纹，多发生在焊结过热区，属于沿晶裂纹，其成因与显微组织变化产生的应变有关。 对接焊缝上的纵向表面裂纹与外咬边的荧光磁粉检测显示照片（照片来源：日本EISHIN KAGAKU CO.,LTD）合金钢板对接焊缝X射线照相底片V型坡口，气体保护焊-钨极氩弧焊，横裂纹厚度14mm低合金钢板对接焊缝X射线照相底片，X型坡口，自动焊，纵向裂缝（照片来源：焊缝射线照相典型缺陷图谱崔秀一 张泽丰 李伟 编著） （6）偏析：在焊接时因金属熔化区域小、冷却快，容易造成焊缝金属化学成分分布不均匀，从而形成偏析缺陷，多为条

9、状或线状并沿焊缝轴向分布。 （7）咬边与烧穿：这类缺陷属于焊缝的外部缺陷。当母体金属熔化过度时造成的穿透（穿孔）即为烧穿。在母体与焊缝熔合线附近因为熔化过强也会造成熔敷金属与母体金属的过渡区形成凹陷，即是咬边。 根据咬边处于焊缝的上下面，可分为外咬边（在坡口开口大的一面）和内咬边（在坡口底部一面）。咬边也可以说是沿焊缝边缘低于母材表面的凹槽状缺陷。 其他的焊缝外部缺陷还有： 焊瘤：焊缝根部的局部突出，这是焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊瘤下常会有未焊透缺陷存在，这是必须注意的。 内凹或下陷：焊缝根部向上收缩低于母材下表面时称为内凹，焊缝盖面低于母材上表面时称为下陷。 溢流：焊缝的金属熔池过

10、大，或者熔池位置不正确，使得熔化的金属外溢，外溢的金属又与母材熔合。 弧坑：电弧焊时在焊缝的末端（熄弧处）或焊条接续处（起弧处）低于焊道基体表面的凹坑，在这种凹坑中很容易产生气孔和微裂纹。 焊偏：在焊缝横截面上显示为焊道偏斜或扭曲。 加强高（也称为焊冠、盖面）过高：焊道盖面层高出母材表面很多，一般焊接工艺对于加强高的高度是有规定的，高出规定值后，加强高与母材的结合转角很容易成为应力集中处，对结构承载不利。 以上的外部缺陷多容易使焊件承载后产生应力集中点，或者减小了焊缝的有效截面积而使得焊缝强度降低，因此在焊接工艺上一般都有明确的规定，并且常常采用目视检查即可发现这些外部缺陷。 /SPA2、产生

11、焊接缺陷的原因21 PCB的设计影响焊接质量在布局上，PCB尺寸过大时，虽然焊接较容易控制，但印刷线条长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加；过小时，则散热下降，焊接不易控制，易出现相邻线条相互干扰，如线路板的电磁干扰等情况。因此，必须优化PCB板设计：（1）缩短高频元件之间的连线、减少EMI干扰。（2）重量大的（如超过20g）元件，应以支架固定，然后焊接。（3）发热元件应考虑散热问题，防止元件表面有较大的T产生缺陷与返工，热敏元件应远离发热源。（4）元件的排列尽可能平行，这样不但美观而且易焊接，宜进行大批量生产。电路板设计为43的矩形最佳。导线宽度不要突变，以避免布线的不连续性。电路板长时间

12、受热时，铜箔容易发生膨胀和脱落，因此，应避免使用大面积铜箔。22 电路板孔的可焊性影响焊接质量电路板孔可焊性不好，将会产生虚焊缺陷，影响电路中元件的参数，导致多层板元器件和内层线导通不稳定，引起整个电路功能失效。所谓可焊性就是金属表面被熔融焊料润湿的性质，即焊料所在金属表面形成一层相对均匀的连续的光滑的附着薄膜。影响印刷电路板可焊性的因素主要有：（1）焊料的成份和被焊料的性质。焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分，它由含有助焊剂的化学材料组成，常用的低熔点共熔金属为SnPb或SnPbAg。其中杂质含量要有一定的分比控制，以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解。焊剂的功能是通过传递热量，去除锈蚀来帮

13、助焊料润湿被焊板电路表面。一般采用白松香和异丙醇溶剂。（2）焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性。温度过高，则焊料扩散速度加快，此时具有很高的活性，会使电路板和焊料溶融表面迅速氧化，产生焊接缺陷，电路板表面受污染也会影响可焊性从而产生缺陷，这些缺陷包括锡珠、锡球、开路、光泽度不好等。23 翘曲产生的焊接缺陷PCB和元器件在焊接过程中产生翘曲，由于应力变形而产生虚焊、短路等缺陷。翘曲往往是由于PCB的上下部分温度不平衡造成的。对大的PCB，由于板自身重量下坠也会产生翘曲。普通的PBGA器件距离印刷电路板约05mm，如果电路板上器件较大，随着线路板降温后恢复正常形状，焊点将长时间处于应力作用

14、之下，如果器件抬高01mm就足以导致虚焊开路。在PCB产生翘曲的同时，元器件本身也有可能产生翘曲，位于元件中心的焊点被抬离PCB、产生空焊。当只使用焊剂而没有焊膏填补空白时，这种情况经常发生。使用焊膏时，由于形变而使焊膏与焊球连在一起形成短路缺陷。另一个产生短路的原因是回焊过程中元件衬底出现脱层，该缺陷的特征是由于内部膨胀而在器件下面形成一个个气泡，在X射线检测下，可以看到焊接短路往往在器件中部。3 几种典型焊接缺陷及解决措施3.1 波峰焊和回流焊中的锡球锡球的存在表明工艺不完全正确，而且电子产品存在短路的危险，因此需要排除。国际上对锡球存在认可标准是：印制电路组件在600范围内不能出现超过5

15、个锡球。产生锡球的原因有多种，需要找到问题根源。3.1.1 波峰焊中的锡球波峰焊中常常出现锡球，主要原因有两方面：第一，由于焊接印制板时，印制板上的通孔附近的水分受热而变成蒸汽。如果孔壁金属镀层较薄或有空隙，水汽就会通过孔壁排除，如果孔内有焊料，当焊料凝固时水汽就会在焊料内产生空隙（针眼），或挤出焊料在印制板正面产生锡球。第二，在印制板反面（即接触波峰的一面）产生的锡球是由于波峰焊接中一些工艺参数设置不当而造成的。如果助焊剂涂覆量增加或预热温度设置过低，就可能影响焊剂内组成成分的蒸发，在印制板进入波峰时，多余的焊剂受高温蒸发，将焊料从锡槽中溅出来，在印制板面上产生不规则的焊料球。 针对上述两面

16、原因，我们采取以下相应的解决措施：第一，通孔内适当厚度的金属镀层是很关键的，孔壁上的铜镀层最小应为25um,而且无空隙。第二，使用喷雾或发泡式涂覆助焊剂。发泡方式中，在调节助焊剂的空气含量时，应保持尽可能产生最小的气泡，泡沫与PCB接触面相对减小。第三，波峰焊机预热区温度的设置应使线路板顶面的温度达到至少100C。适当的预热温度不仅可消除焊料球，而且避免线路板受到热冲击而变形。 3.1.2 回流焊中的锡球3.1.2.1 回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔

17、化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。3.1.2.2 原因分析与控制方法造成焊锡润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施： a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在14C/s

18、是较理想的。b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。c)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表

19、面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。 。4 几种典型焊接缺陷及解决措施4.1 波峰焊和回流焊中的锡球锡球的存在表明工艺不完全正确，而且电子产品存在短路的危险，因此需要排除。国际上对锡球存在认可标准是：印制电路组件在600范围内不能出现超过5个锡球。产生锡球的原因有多种，需要找到问题根源。4.1.1 波峰焊中的锡球波峰焊中常常出现锡球，主要原因有两方面：第一，由于焊接印制板时，印制板上的通孔附近的水分受热而变成蒸汽。如果孔壁金属镀层较薄

20、或有空隙，水汽就会通过孔壁排除，如果孔内有焊料，当焊料凝固时水汽就会在焊料内产生空隙（针眼），或挤出焊料在印制板正面产生锡球。第二，在印制板反面（即接触波峰的一面）产生的锡球是由于波峰焊接中一些工艺参数设置不当而造成的。如果助焊剂涂覆量增加或预热温度设置过低，就可能影响焊剂内组成成分的蒸发，在印制板进入波峰时，多余的焊剂受高温蒸发，将焊料从锡槽中溅出来，在印制板面上产生不规则的焊料球。 针对上述两面原因，我们采取以下相应的解决措施：第一，通孔内适当厚度的金属镀层是很关键的，孔壁上的铜镀层最小应为25um,而且无空隙。第二，使用喷雾或发泡式涂覆助焊剂。发泡方式中，在调节助焊剂的空气含量时，应保持

21、尽可能产生最小的气泡，泡沫与PCB接触面相对减小。第三，波峰焊机预热区温度的设置应使线路板顶面的温度达到至少100C。适当的预热温度不仅可消除焊料球，而且避免线路板受到热冲击而变形。 4.1.2 回流焊中的锡球4.1.2.1 回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的

22、根本原因。4.1.2.2 原因分析与控制方法造成焊锡润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施： a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在14C/s是较理想的。b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情

23、况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。c)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。

24、 一、缺陷等级评定中存在的问题1、规范标准不统一焊接检测标准尚未国际化，都是由国家、地区或部门制定，不同的标准在缺陷定量及评定方法上都有差别，如焊缝超声波探伤，有的标准采用长横孔进行灵敏度调节，有的标准则采用短横孔或柱孔进行灵敏度调节，不同的反射体反射当量均各有差异。在定量上，不同标准对同一级别规定的允许缺陷数量亦不相同。造成这种现象，一方面是因为标准的制定没有建立在一个统一的试验和理论分析基础上，另一方面则是因为检测技术上认识不统一造成的检测方法不统一。焊接检测标准的不统一，不便于国际间的交流及产品质量的相互认可。2、标准的人为因素焊接中产生的缺陷对材料的性能会发生很大影响，其影响程度随着缺

25、陷的性质、大小、位置、厚度的不同而不同。有人作了研究，用相同材料制成大小不同的具有相似外形轮廓的一对焊缝试样，每一试样含有成比例尺寸的裂纹，进行断裂韧性计算，结果大尺寸试样产生破坏的应力低于小尺寸试样产生破坏所需要的应力。但现行标准对缺陷等级评定并不能实际地反映这些特点，却带着明显的人为因素。如射线探伤对点状缺陷等级评定，规定不同级别允许缺陷点数随工件壁厚成几何级数变化，显然这不是缺陷大小对产品危害程度的体现，而是工作中记忆方便的数学规律，是人为加上去的。3、缺陷等级评定只注重大小、长度，不注重自身高度和深度现行缺陷评定标准只记录缺陷平面大小、长度，不注重自身高度和深度，缺陷的返修也只依据大小

26、和长度。常规射线探伤要记录缺陷的三维空间尺寸困难，有的超声波探伤对深度也不作要求。实际上缺陷自身高度和深度是影响工件性能的两个重要指标，这两个尺寸是缺陷安全评定的关键尺寸。根据断裂力学理论，埋藏裂纹的等效缺陷尺寸计算公式为=a（）2公式表明评价裂纹危害程度的等效缺陷尺寸 , 主要取决于埋藏裂纹的半高a 和裂纹形貌系数、。缺陷深度不同对材料性能的影响也不同。研究表明，当两种裂纹尺寸相同时，表面裂纹试样的断裂强度约为埋藏裂纹的60%。因此，忽视缺陷的高度和深度，不便于对产品的全面评价。另外，也容易放过自身高度尺寸大于规定长度尺寸的缺陷，这实在是极不合理的现象。4、缺陷等级评定与材料的关系大家知道，

27、在进行焊缝检测前我们需要掌握材质、坡口形式、壁厚等原始数据，但目前掌握这些数据的主要目的是帮助我们制定正确的检测工艺，协助我们对缺陷进行分析（特别是定性），我们在了解材质的同时，并没有考虑缺陷对不同材质的不同影响，其实，各种材质抵抗破坏的能力是不同的，在同样应力状态下，相同尺寸的裂纹在有些材质中会开裂、扩展、造成危害；而在另一些材质中则不会开裂，不会扩展，不会造成危害。但是，在焊接检测标准中，对同一类材料不同材质的产品，对缺陷的定级我们采用的是同一种标准。5、缺陷返修的严格性和焊接检测的局部性目前，不论是国内还是国外，几乎所有的规范、标准都允许采用局部检测的方式对产品进行质量把关。日本对管线的

28、探伤有100%和10%两种。我国GB150-1998钢制压力容器规定容器探伤分为全部和局部，局部探伤按单条焊缝抽查，其长度应大于该焊缝长度的20%。SH33501-1997石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范规定焊缝按管线等级分为100%探伤和540%的抽查探伤。在GB150和容规中还明确规定制造部门对未检测部分的质量仍需负责。尽管这些规范、标准都有相应探伤的规定，事实上，要保证未探伤部位无超标缺陷是很难办到的。焊接缺陷产生的原因是多方面的，有工艺的，有现场条件的，也有人为的。某个部位无缺陷，并不能保证其他部位也无缺陷，特别是管线焊缝，按单个焊口进行抽查，如果现场检测人员抽查时机不对，

29、抽查范围不够，抽查部位不当或其他一些原因，可能造成被探伤部位是质量好的部位，甚至出现未检测部位存在的缺陷比已返修的缺陷更为严重的现象。即使是全部探伤，由于探伤方法本身的局限，也可能漏检某些缺陷。也就是说，“超标”缺陷的存在是不可避免的。但制造质量控制标准对已检出的缺陷处理就不一样，只要超过规定，就必须返修以至割除整道焊缝。这种返修的严格与缺陷漏检可能同时存在于标准的规定中，形成明显反差。二、原因分析1、受传统思想的影响以前的缺陷等级评定，由于科学发展的局限，都采用置信度和安全裕度较大的评定规范。不论缺陷的位置和被检产品的材质，一律按最严格的要求处理，以确保安全。近年来，尽管人们对缺陷在不同情况

30、下的危害程度有了比较全面的认识，但由于构件本身要求提高了，制造难度加大，使用条件苛刻，人们出于保险起见就难于越过“越严越好”的传统观念。2、焊接检测标准存在着重工艺、轻评定的倾向近年来，无损检测学术研究十分活跃，但人们热衷于提高检测水平、更新设备、完善手段、提高检测灵敏度。对缺陷等级评定的研究却十分冷淡。统计一下近几年来无损检测刊物及各种研讨会的研究论文可以发现，研究缺陷评定的文章还不到1。焊接检测标准的更新主要是工艺要求的变动，缺陷等级评定却始终如一或变动不大，缺陷等级评定发展的进程落后于工艺发展的进程。3、在焊接检测标准执行中忽视经济效益焊接检测是一种质量控制手段，所以人们更多地注重它的监

31、督职能，考虑安全因素，而忽视经济效益。通过前面的分析可知，焊接缺陷等级评定标准有待进一步修改。三、用断裂力学理论，提高缺陷等级评定的科学化程度缺陷等级评定要科学化，就得有科学的理论作先导，断裂力学肩负了这一重任。断裂力学是将缺陷尺寸、应力水平以及材料抵抗破坏的能力三者联系起来，进行综合研究材料和构件被破坏的一门新学科。近年来，国外把断裂力学的研究成果应用于工程实际，取得了可喜的应用成果。我国也以断裂力学为基础，以“合于使用”为原则，制定了压力容器缺陷评定规范，对含“超标”缺陷的在役压力容器进行了综合性评定，在保证安全的前提下，保留含有“超标”缺陷的压力容器的使用，取得了显著的经济效益。焊缝缺陷

32、的危害是什么？如何防止焊接缺陷？焊缝缺陷是造成锅炉、压力容器失效和事故的主要原因，因此，必须对焊缝缺陷的危害性有充分的认识。 （1）焊缝弧坑缺陷对焊接接头的强度和应力水平有不利的影响。焊瘤不仅影响了焊缝的外观，而且也掩盖了焊瘤处焊趾的质量情况，往往会在这个部位上出现未熔会缺陷。c(d vzGU8k3U生产管理|评价报告|在线影音|网络电话 （2）咬边是一种危险性较大的外观缺陷。它不但减少焊缝的承压面积，而且在咬边根部往往形成较尖锐的缺口，造成应力集中，很容易形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。因此，对咬边有严格的限制。2tf-cNh （3）气孔、夹渣等体积性缺陷的危害性主要表现为降低焊接接头的承载

33、能力。如果气孔穿透焊缝表面。介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以至腐蚀穿孔而泄漏。夹渣边缘如果有尖锐形状，还会在该处形成应力集中。安全工程技术,注册工程师,法律法规,国家标准,免费资源,电话短信,JAJAH,MV,VOIPF; a$V5W&e2v2l2U%a/? （4）未熔合和未焊透等缺陷的端部和缺口是应力集中的地方，在交变载荷作用下很可能生成裂纹。6tkd O8X （5）裂纹是最尖锐的一种缺口，它的缺口根部曲率半径接近于零。尖锐根部有明显的应力集中，当应力水平超过尖锐根部的强度极限时，裂纹就会扩展，以至贯穿整个截面而造成锅炉压力容器失效。特别是当焊接接头

34、处于脆性状态时，裂纹的扩展速度极快，造成脆性破裂事故。裂纹还会加剧疲劳破坏和应力腐蚀破坏。whIP7lM$B 要保证焊接接头的质量，就应在焊接过程中采用有效措施，防止产生焊接缺陷。;vYNHeE s （1）防止咬边的措施是电流大小要适当；运条要均匀；焊条角度要正确；焊接电弧要短些；埋弧自动焊的焊速要适当。%qahoX安全工程技术,注册工程师,法律法规,国家标准,免费资源,电话短信,JAJAH,MV,VOIP （2）防止产生气孔的措施是：不得使用药应开裂、剥落、变质、偏心或焊芯锈蚀的焊条；各种类型的焊条或焊剂都应按规定的温度和保温时间进行烘干；焊接坡口及其两侧应清理干净；正确地选择焊接工艺参数；

35、碱性焊条施焊时，应短弧操作。生产管理|评价报告|在线影音|网络电话5| :V|%7EDm （3）防止产生夹渣的主要措施有：彻底清除渣壳和坡口边缘的氧化度及多层焊道间的焊渣；正确运条，有规律地搅动熔池，促使熔渣与铁水分离；适当减慢焊接速度，增加焊接电流，以改善熔渣浮出条件；选择适宜的坡口角度；调整焊条药皮或焊剂的化学成分，降低熔渣的熔点。5 焊接中易产生的缺陷51 夹渣产生的原因(1)打底焊后清根不彻底，致使在快速热焊时，未能使根部熔渣完全溢出。(2)打底焊清根的方法不当，使根部焊道两侧沟槽过深，呈现“W”状。在快速热焊时，流到深槽的熔渣来不及溢出而形成夹渣。(3)在6点钟位置收弧过快也易产生夹

36、渣。52 气孔产生的原因(1)盖面焊时，熔池过热，吸覆大量的周边空气。(2)盖面焊时，焊条摆动幅度太大，熔池保护不良。(3)根部间隙过小，容易产生根部针形气泡。(4)焊条未在规定时间内用完或长时间暴露在空气中。33 裂纹产产的原因(1)如果施工地段起伏较大，土墩未及时垫到位，使管子处在受力状态，在焊接收弧点(尤其是6点钟位置)易出现应力裂纹。(2)在焊接过程中，如过早松开或撤离对口器，致使熔池中的铁水未来得及凝固好，在焊接收弧处容易产生裂纹。(3)焊工在6点钟位置采用直线熄弧等不当的收弧方法，致使熔池未填满形成弧坑而出现弧坑裂纹。54 内凹产生的原因(1)对口间隙过大。(2)打底焊时焊条送人深

37、度不够。(3)焊接电流过大，热焊时在57点钟位置运弧太慢。5针对易产生的缺陷所应采取的措施根据工程用的管材和焊材要求，对每次工程要作好焊接工艺评定，编写好焊接工艺操作规程，并要求电焊工严格按焊接工艺规程要求进行操作施焊。作好焊材的保护，焊条在运输和存放过程中，严禁摔、撞、磕及碰等，确保焊材的完好性。51 焊前准备要求(1)组对前应将坡口及其内外侧表面不小于25mm区域范围内的油、漆、垢、锈和毛刺等杂物采用电动钢丝刷清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷，并呈现金属光泽。(2)组对前要对坡口进行修磨，使坡口角度及钝边等符合设计参数和焊接工艺要求。(3)焊接施工前应用砂轮机将钢管两端15 mm内的螺旋

38、焊缝磨成缓坡，以保证该处焊道熔合良好。(4)管道组对尺寸要符合焊接工艺要求。52 焊接过程中采取的措施(1)防止夹渣的措施打底焊后要派专业砂轮工进行清渣，清根要彻底，每个接头点一定要打平。清根时要将根焊道清成“U”形槽，避免清成“W”形槽。6点钟收弧时要将熔池填满后，再运弧到成形的焊缝上进行收弧，要采用平甩法熄弧。(2)防止气孔的方法盖面时，电流不要太大(电流应低于填充焊电流)，采用小电流、短电弧、快焊速焊接，避免过热现象，防止表面气孔。焊接时采用适应的运条技术，否则将使熔池超前，易造成长时间短路、焊条粘在焊道上，这对脱氧不利，易产生气孔，但是焊条摆动宽度不应超过焊条直径的两倍，否则也易产生气

39、孔。防止组对间隙过小缺陷，由于组对间隙过小，在焊接时造成过大的母材稀释作用，而妨碍排气，致使形成根部针状气泡。焊条在使用过程中，要存放在焊条保温筒内，要随用随取，严禁焊条暴露在外，以防焊条受潮。(3)防止裂纹的措施在起伏地段施工时，土墩要及时垫到位，或采用倒链配合，严格控制在焊接过程中焊口受力现象。焊接过程中严禁松撤对口器。电焊工在6点钟收弧时，一定要保证熔池填满，且采用平用法方式熄弧，严禁采用直线式方法熄弧。(4)防止内凹缺陷的措施加强质检力度，控制组对质量，确保组对间隙，钝边符合焊接工艺要求。土墩一定垫得足够高(一般不低于400mm)以便于焊工操作，保证运条深度；打底焊时电流不易过大，而热

40、焊在57点钟时运条速度要适中，不要太慢。（三）焊缝的内部缺陷1.未焊透 未焊透是指工件与焊缝金属或焊缝层间局部未熔合的一种缺陷。未焊透减弱了焊缝工作截面，造成严重的应力集中，大大降低接头强度，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。夹渣减少了焊缝工作截面，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）或由于溶池内部冶金反应产生的气体（如CO），在溶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。气孔的存在减少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，会严重影响焊件的密封性。4.裂

41、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叫裂纹。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。第四节 焊接缺陷与焊接质量检验（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FeS，熔点1193 ），它削弱了晶粒间的联系，当受到较大的焊接应力作用时，就容易在晶粒之间引起破裂。焊件及焊条内含S、Cu等杂质多时，就容易产生热裂纹。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

42、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破坏。所以焊接结构中一般不允许存在这种缺陷，一经发现须铲去重焊。二、焊接的检验对焊接接头进行必要的检验是保证焊接质量的重要措施。因此，工件焊完后应根据产品技术要求对焊缝进行相应的检验，凡不符合技术要

43、求所允许的缺陷，需及时进行返修。焊接质量的检验包括外观检查、无损探伤和机械性能试验三个方面。这三者是互相补充的，而以无损探伤为主。（一）外观检查外观检查一般以肉眼观察为主，有时用520倍的放大镜进行观察。通过外观检查，可发现焊缝表面缺陷，如咬边、焊瘤、表面裂纹、气孔、夹渣及焊穿等。焊缝的外形尺寸还可采用焊口检测器或样板进行测量。（二）无损探伤隐藏在焊缝内部的夹渣、气孔、裂纹等缺陷的检验。目前使用最普遍的是采用X射线检验，还有超声波探伤和磁力探伤。X射线检验是利用X射线对焊缝照相,根据底片影像来判断内部有无缺陷、缺陷多少和类型。再根据产品技术要求评定焊缝是否合格。超声波探伤的基本原理如图2-25

44、所示。超声波束由探头发出，传到金属中，当超声波束传到金属与空气界面时，它就折射而通过焊缝。如果焊缝中有缺陷，超声波束就反射到探头而被接受，这时荧光屏上就出现了反射波。根据这些反射波与正常波比较、鉴别，就可以确定缺陷的大小及位置。超声波探伤比X光照相简便得多，因而得到广泛应用。但超声波探伤往往只能凭操作经验作出判断，而且不能留下检验根据。对于离焊缝表面不深的内部缺陷和表面极微小的裂纹，还可采用磁力探伤。（三）水压试验和气压试验对于要求密封性的受压容器，须进行水压试验和（或）进行气压试验，以检查焊缝的密封性和承压能力。其方法是向容器内注入1.251.5 倍工作压力的清水或等于工作压力的气体（多数用空气），停留一定的时间，然后观察容器内的压力下降情况，并在外部观察有无渗漏现象，根据这些可评定焊缝是否合格。（四）焊接试板的机械性能试验无损探伤可以发现焊缝内在的缺陷，但不能说明焊缝热影响区的金属的机械性能如何，因此有时对焊接接头要作拉力、冲击、弯曲等试验。这些试验由试验板完成。所用试验板最好与圆筒纵缝一起焊成，以保证施工条件一致。然后将试板进行机械性能试验。实际生产中，一般只对新钢种的焊接接头进行这方面的试验。