材料焊接的原理及缺陷是如何形成的！

在世界范围内，所有重工业部门都采用焊接技术制造各种重要的结构，现代的船体、压力容器和各种钢结构都广泛采用焊接结构。

为了实现对重要钢结构工程的质量控制，检测焊缝内部是否存在危害性缺陷，我们引入了无损检测技术。而超声检测是检测焊接件并为焊缝内部质量评价提供重要依据的主要无损检测手段之一。

恰好目前我接触的产品门类主要是钢结构焊接件的焊缝，因此我这类超声检测人员会非常关心焊缝的内部缺陷种类及其形成的特点，我的责任一方面是检测出缺陷超标的产品，保障钢结构工程的焊接质量;另一方面是和电焊工一同分析缺陷形成的原因及特点，改进焊接工艺，从根本上解决焊接质量问题。

焊接的原理：

在复杂的钢结构工程中，由于生产自动化程度较低，许多重要的焊接结构还是采用手工电弧焊，利用气体放电产生的电弧所产生的热量熔化金属，使分离的两部分金属，通过原子的扩散与结合而形成永久性连接。

目前我们所看见的输变线路铁塔的手工焊接件大部分都是采用气体保护电弧焊技术焊接而成。

焊接件焊缝中常见的内部缺陷主要有不连续性、几何偏析、冶金不均匀，超声检测一般只关心焊缝的宏观缺陷，即各种不连续性的缺陷：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。

焊接缺陷的危害：

1、由于不连续性缺陷，减少了焊缝的承载面积，降低了拉伸强度。

2、由于缺陷形成不规则的缺口，缺口尖端会发生应力集中和脆化现象，导致钢结构在使用过程中容易产生裂纹并扩展。

本应不希望焊缝存在任何缺陷，今天我们来一个逆向思维：如何让电焊工焊出有缺陷的焊缝。

a)气孔缺陷：

气孔是焊接过程中溶入焊缝金属的气体，在冷却凝固之前来不及溢出而在焊缝金属内形成的空洞。生成气孔的气体主要来源于空气、水分的分解。

如果电焊工要焊出带有气孔缺陷的焊缝，可以选择空气湿度大的环境，母材和焊材表面沾有油污、锈、水分的条件下进行焊接作业。

b)夹渣缺陷：

夹渣是焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷。

如果电焊工要焊出带有夹渣缺陷的焊缝，可以按以下几种情况焊接：

1、焊接电流调得过低，焊接速度太快;

2、层间清渣不彻底，直接焊接第二层焊缝;

3、环境温度过低，熔池金属凝固过快;

4、故意混入其它外来金属颗粒。

c)未焊透缺陷：

未焊透是指母材金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头的根部所造成的。

如果电焊工要焊出带有未焊透缺陷的焊缝，可以按以下几种情况焊接：

1、焊接电流调得过低，焊接速度过快;

2、焊接厚板时不打坡口或者坡口角度太小;

3、焊缝组装间隙过小;

4、焊条角度不当，电弧太长。

d)未熔合缺陷：

未熔合是焊缝金属与母材之间，或焊缝金属之间未完全熔化结合在一起的缺陷。

如果电焊工要焊出带有未熔合缺陷的焊缝，可以按以下几种情况焊接：

1、焊接电流调得过低，焊接速度过快;

2、母材表面有严重的锈迹 ，影响焊接金属与母材间的熔化;

3、拿电风扇吹电弧，产生电弧偏移，影响焊缝金属间熔合。

e)裂纹缺陷：

裂纹是焊缝中危险性最大的缺陷，根据其形成机理的不同可以分为热裂纹(700~1000℃凝固，相变过程中产生)和冷裂纹(300℃以下产生)。热裂纹主要是由于焊接工艺不当和热胀冷缩引起的，冷裂纹主要是有组织应力、残余应力和焊接残留的氢的作用等原因单独或共同诱发。

如果电焊工要焊出带有裂纹缺陷的焊缝，可以在焊接完成后立刻给炽热的焊缝极速冷却，例如浇水。