中国电建集团核电工程有限公司 山东济南 250102
一、概述：
针对火电安装工程中存在的常见焊接缺陷，分析其产生的原因，找出防治的方法，以减少焊接缺陷的产生，并尽量杜绝严重的焊接缺陷，这对提高工程质量、保障机组投产后的安全运行具有十分重要的现实意义。
二、常见的焊接缺陷
1、分类：a 内部焊接缺陷 b 外部焊接缺陷（本文略）。
2、常见的内部焊接缺陷：
a 气孔 b 裂纹 c 夹渣（包括夹钨、夹丝等） d 未焊透 e 未熔合 f内凹 g 烧穿等。
三、常见的内部焊接缺陷及其防治
1.气孔
1.1现象：
焊缝金属内部或表面形成的空穴.（主要是：在熔池冷却结晶时，因气体溶解度降低，来不及析出而残留在固体金属内而形成的氢氮气孔和一氧化碳气孔）
危害：减少焊缝的有效截面积，降低接头的强度；气孔边缘可能造成应力集中；密集性气孔使焊缝组织疏松，降低接头的塑性；穿透性气孔破坏焊缝的致密性，易造成接头渗漏；氢气孔还可能引发裂纹。
说明：气孔是一种较为常见的焊接缺陷，内部气孔是影响焊接工程内部质量的主要缺陷。在火电安装工程中，内部气孔缺陷常高达内部焊接缺陷总量的60%至80%。
1.2产生原因：
1.2.1焊接区清理不干净，表面有氧化物、锈蚀、油污等；母材含硫量高；
1.2.2焊接材料方面：焊条或焊剂受潮或未按要求烘烤；焊条药皮保护效果不良（或因药皮变质、剥落而造成），焊芯锈蚀，焊条端部形状不合理；焊丝清理不干净；焊条选择不当；
1.2.3焊接工艺方面：电流过小，焊速过快，焊缝接头冷却速度过快；电流过大，焊缝接头冷却速度过慢；电流过大，药皮发红失去保护效果；引弧方法不当；操作手法不当、电弧过长；电压不稳；保护气体流量小；
1.2.4焊接设备、器具方面：焊接设备性能不稳；焊枪或附件选用不合理或质量欠差（如氩弧焊枪的喷嘴结构、尺寸不合理，氩弧焊枪的固定用铜卡受热易变形）；
1.2.5保护气体纯度不合格：保护气体纯度低；氩气软管（带子）漏气，焊接前未及时清理出氩气软管（带子）、氩弧焊表计中存有的残余空气；
1.2.6其它：焊接位置不合适；空气湿度过大；挡风效果欠差，如挡风设施不完善，或管道存有穿堂风。
1.3防治措施：
1.3.1焊件清理干净
焊件在组对前，应清理干净坡口表面及附近母材内、外壁的油、漆、锈、垢等，直至发出金属光泽。详见焊接规范相关内容。
1.3.2正确使用合适、优质的焊条、焊丝
a 购买正规厂家生产的符合国家相关标准且具有质量证明的焊条、焊丝；
b 储存于干燥、通风的合格库房内；
c 按焊条说明书进行烘烤，烘烤后恒温存放（如存放于100-120℃的恒温箱中）；
d 持保温筒领取焊条，到达现场通电扣盖使用，焊条随用随取；
e 选用合适的焊条、焊丝型号、规格；对含瘤量高的焊件应使用低氢型焊条；
f 焊丝使用前清除油、锈等污物；
g 不使用变质（如药皮变质、脱落、焊芯锈蚀等）的焊条、焊丝；
h 焊条端部形状不合理时，在正式施焊前应将焊条在引弧板上焊除端部。
1.3.3合适的焊接工艺
a 合适的电流、电压、焊接速度，控制好熔池温度，降低冷却速度（有利于气体的逸出）；
b 运条适当摆动，但不要摆动过宽，短弧焊接（减少弧柱与空气的接触，但不宜压得太低）；
c 保持合适的焊条或焊枪角度，注意防止焊条偏心。
d 采用合适的保护气体流量；
e 合适的送丝速度（手工钨极氩弧焊时，一般当送丝速度大于三倍焊速时，易出现气孔）；
f 起弧时，采用引弧板或用回弧法操作、衰减灭弧，即：收弧时，向熔池轻补几滴铁水，使熔池冷速减慢，再收弧；或收弧前沿坡口两侧边缘回焊10-15mm，逐步衰减收弧。
f 按规范正确预热。
1.3.4合格的焊接设备、器具、附材
a 使用性能稳定、参数适当的焊接设备；
b 焊接器具（焊枪、表计）应质量良好并校验合格，并爱护选用，注意检查；
c 根据设备的结构、位置情况选用合适的结构尺寸之氩弧焊枪及其喷嘴，宜选用不锈钢材质的钨极固定用卡；
d 保护气体纯度应合格：使用纯度合格的保护气体；焊接前及时清理出氩气软管（带子）、氩弧焊表计中存有的残余空气，经常检查氩气软管（带子）、氩弧焊表计是否漏气、受损。
1.3.5环境条件的控制、把关
a 室外焊接搭设好防风、防雨、防雪设施；
b 焊接时防止穿堂风，如堵塞管件的非焊端；
c 采用合理的组合、安装方案以及焊接顺序，以求尽量减少在困难位置和死角位置的焊接；
d 架板搭设或焊件摆放应便于焊工操作；
e 大风、雨、雪等恶劣天气应停止室外焊接；空气湿度过大时（如相对湿度≥90%时），应停止焊接。
2.夹渣
2.1现象：
焊缝金属在快速冷却过程中，来不及浮出焊缝表面而残留在焊缝金属中的非金属或钨、焊丝等金属夹杂物.
危害：减少焊缝的有效截面积，降低焊缝的强度和抗腐蚀性能；容易引起应力集中；影响焊缝致密性，甚至造成焊缝渗漏；可能引发裂纹。
2.2产生原因：
2.2.1 坡口角度或对口间隙小；电流小，焊速太快，熔池粘度大，熔渣不能及时浮出或焊速过慢造成熔渣前淌；
2.2.2 母材清理不干净，母材中的夹渣或坡口边缘的氧化物、渣壳等混入焊缝金属中；
2.2.3 焊条变质，焊条药皮脱落，焊接时未能被充分熔化；
2.2.4 层道间清理不净
2.2.5 焊条成分不当，本身熔渣比重大。
2.2.6 焊道熔敷顺序不当，运条操作不当，如焊接时焊条角度不合适，药皮不能及时与铁水分离；
2.2.7 氩弧焊时，钨极与熔池短路接触或焊接过程产生的飞溅造成夹钨；钨极直径小、焊接电流过大，引起钨极强烈发热造成夹钨；运条操作或添加焊丝不当等造成夹丝；氩气保护不良，钨极端部烧损造成夹钨；。
2.3防治措施：
2.3.1 改进坡口设计，根据母材规格与焊接位置等，选用合适的坡口型式及对口间隙；
2.3.2 焊件清理干净，焊件在组对前，应清理干净坡口表面及附近母材内、外壁的油、漆、锈、垢等，直至发出金属光泽（详见焊接规范相关内容）；
2.3.3 层道间清理干净；
2.3.4 合适电流和焊速，防止熔渣不能浮出或前淌；
2.3.5 选择合适型号的焊条，不使用变质焊条，使用优质烘烤焊条，并正确使用；
2.3.6 正确运条，搅拌熔池，促使铁水与熔渣分离；
2.3.7 氩弧焊时，注意焊丝的正确添加，焊枪的角度合适以及与坡口的距离要合适（并要注意避免钨极与熔池或焊丝接触）；合适的焊接规范参数（电流、电压、钨极尺寸、伸长、气体流量等）；钨极应加紧，避免松动；
2.3.8 根据焊件材料的性质、厚度、坡口形式选择合适的钨极直径；
2.3.9 保证氩气纯度，在不影响操作的前提下，短弧操作；
2.3.10 经常修磨钨极端部，使端部尺寸合适。
3.裂纹
3.1现象：
在焊缝或近缝区，由于焊接的影响，材料的原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的焊缝裂缝。其具有缺口尖锐和长宽比大的特征。按其产生的温度和时间，可分为：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹（按其产生的部位，又可分为：横、纵、弧坑、根部或熔合区、热影响区、母材区裂纹）。
危害：不仅会使产品报废，还会引起严重事故，是一种危害性最大的焊接缺陷。
产生原因：
a 母材中碳、锰等合金元素含量高、含硫量高；
b 接头刚性过大；
c 焊条受潮；
d 电流或焊速过大、过小；
e 板厚或冷速过快；
f 予热及焊后热处理规范不当；
g 焊材选用不当；
h 起收弧操作不当；
i 操作手法不当，焊缝宽度与厚度比即焊缝成形系数过大（热裂纹）或过小（冷裂纹）。
3.22热裂纹（产生于高温下，一般是焊缝金属结晶时产生的裂纹；当裂纹贯穿于焊缝表面时，其断面上多具有兰灰等氧化色。）
3.2.1产生原因：
属于冶金与力学因素综合作用的结果。
说明：可能产生热裂纹的钢材主要有：单相奥氏体钢、高强钢、镍基合金等。
3.2.2防治措施：
a 采用碱性焊条或焊剂（可降低焊缝中杂质含量，改善结晶时的偏析程度）；
b 控制焊接规范（电流、焊速），采用多层多道焊，适当提高焊缝的成形系数，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹；
c 降低焊接应力，如合理的焊接顺序、方向，采用较小的线能量，整体予热，锤击；
d 保持合适的根部、对口间隙；
e 收弧时填满弧坑（注意：逐渐灭弧或采取收弧板），所用焊接设备宜具有衰减功能。
3.3冷裂纹（产生于相当低的温度下，一般在焊后冷却过程中产生，故称延迟裂纹；特征是穿过晶粒内部开裂，其断面上无明显氧化色彩，断口发亮。）
3.3.1产生原因：
三个因素：焊接接头形成淬硬组织；扩散氢的存在和聚集；存在较大的拘束应力。
说明：可能产生冷裂纹的钢材主要有：马氏体不锈钢、中、高碳钢、工具钢、低合金高强钢等。
3.3.2防治措施：
a 采用碱性焊条或焊剂（降低焊缝中扩散氢的的含量），以提高焊缝金属的塑性；焊条或焊剂使用前，严格按要求烘烤，烘烤后恒温存放（如如存放于100-120℃的恒温箱中），持保温筒领取焊条，到达现场通电扣盖使用，焊条随用随取；
b 焊件、焊材组对、使用前应去除油污、水份、锈垢、杂物，减少氢的来源；
c 采用合适的焊接规范和线能量，如焊前严格予热、适当减慢焊接速度，多层焊并保持相对较高的层间温度、焊后缓冷或后热、焊后热处理，以改善焊缝及热影响区的组织状态，减少裂纹产生的条件；
d 采取降低焊接应力、防止焊接角变形的工艺措施，如合理的焊接顺序、方向，采用合适的线能量，整体予热，锤击等；
e 收弧时应填满弧坑，并注意尽量在坡口边缘处收弧（主要是针对中、高合金钢）；
f 焊后及时热处理或消氢处理；
g 注意避免其它焊接缺陷，以免造成应力集中；
h 改进接头型式或焊接方法。
3.4再热裂纹
3.4.1特征：起源于热影响区的粗晶区，具有晶界断裂的特征，多发生在应力集中处；一般是发生在焊缝接头区域再次加热或热处理时时，故名再热裂纹。
说明：可能产生再热裂纹的钢材主要有：珠光体耐热钢、奥氏体钢、高强钢、镍基合金等。
3.4.2产生原因：
一般是再次加热时，发生晶界强化所致。
3.4.3防治措施：
a 减少残余应力或应力集中，如提高予热温度、相对较大的焊接热输入、焊后缓冷、焊缝接头与母材平齐或过渡圆滑；
b 选择适当的焊材，提高金属在消除应力处理温度时塑性，以提高承担松弛应变的能力；
c 采用合适的热处理温度，尽量不在热敏感区停留时间太长，加热速度应缓慢（减少热应力）；但在保证接头室温强度的前提下，可适当提高应力退火温度。
3.5其它说明：
对所有焊缝，均应注意避免焊接时、焊后未充分冷却前、热处理（焊缝组织未充分转变，接头内应力未彻底施放前）时、热处理后未充分冷却前受到外力作用。在工程实际施工中：包括低碳钢在内，几乎所有材质均发生过受外力作用而出现裂纹的现象。另外，在电厂安装工程中，对取样、排汽、疏水等小径管特别是不锈钢管应注意：在焊接时或焊缝接头未充分冷却前，要防止管道随意摆动或受外力冲击；一般可用定位架等适当固定，但焊件在焊接时应能自由伸缩。
4.未焊透
4.1现象：
焊接接头根部未完全熔透的现象。
危害：严重降低母材强度，容易引起裂纹。
4.2 产生原因：
4.2.1坡口角度或组对间隙过小，钝边过大，内部错口；
4.2.2焊接电流或火焰能率过小，焊速过快；
4.2.3焊件散热过快；
4.2.4双面焊时背面清根不彻底，或坡口熔渣、氧化物未清理干净阻碍了金属间的充分熔合，焊件背面有锈、油污等；
4.2.5焊条角度不对，操作手法不当（如焊材未伸尽坡口根部）。
4.3防治措施：
4.3.1控制接头坡口尺寸（如加大坡口角度），对单面焊双面成形的对接接头，其组对间隙一般可略等于（为防止焊口收缩，大径管宜略大于）焊材直径（手工钨极氩弧焊采用内填丝时，应适当增加组对间隙），钝边厚度宜：大径双V型1-1.5mm，大径U型1.5-2.5mm，小径V型≤1mm；管材内部错口一般应控制在管壁厚的10%，否则应进行修整。
4.3.2焊件在组对前，应清理干净坡口表面及附近母材内、外壁的油、漆、锈、垢等，直至发出金属光泽；
4.3.3适当提高焊接电流，减慢焊接速度；
4.3.4操作手法适当，调整运条（运丝）速度，焊材送进到位；
4.3.5焊材规格选择合适。
5未熔合
5.1现象：
焊缝中，焊道与母材或焊道间未能完全熔化结合的现象，一般分为边缘未熔合、层间未熔合（含接头未熔合）。
5.2产生原因：
5.2.1焊接线能量或火焰能率过小，焊条偏心、电磁偏吹或操作不注意，使电弧或火焰偏于坡口一侧，使母材或前一焊道未被充分熔化而被熔化金属覆盖
5.2.2母材坡口或前一焊道表面有锈斑或未清理净的熔渣等脏物时，焊接温度不够未能将其充分熔化结合
5.2.3起焊处温度偏低，或点固处、接头处焊缝金属偏厚，先焊焊缝端部未能被充分熔化结合或留有台痕。
5.3防治措施：
5.3.1选用稍大的焊接电流或火焰能率，焊速不宜过快；
5.3.2注意焊材、焊炬的角度，运条摆动适当，减少电弧高度（防止电弧飘移），焊时注意坡口两侧的熔合情况（运条摆动时坡口两侧应稍停）；
5.3.3发现焊条偏心，及时调整焊条角度或更换焊条；当产生电磁偏吹时，应消磁；
5.3.4清理干净坡口或前一焊道（层）上的脏物、熔渣等；
5.3.5检查电极是否对中（手工钨极氩弧焊时）；
5.3.6不宜在点固处以及上次收弧处（或上次接头处）起收弧（适当错开，同时注意其熔合情况），以保证该处熔化结合良好，当点固及接头处等偏厚时，需适度磨或挫。
6内凹
6.1现象与原因：
内凹是背面焊缝低于母材现象。产生原因主要是：仰焊等位置时，焊接电流过大或对口间隙过小、过大，熔化铁水温度过高或电弧深入焊口位置不够，造成液态金属在自重作用下，下坠而成。
危害：减少焊缝的有效截面积，降低接头的承载能力，易造成应力集中。
6.2防治措施：
6.2.1适当减小电流，增加焊接速度；
6.2.2焊条（焊枪）角度与焊接位置相适应；
6.2.3适当的坡口角度和对口间隙：一般情况下，小径管对口间隙一般可略等于焊材直径（为防止焊缝接头收缩，大径管、厚壁板对口间隙宜略大于焊材直径；手工钨极氩弧焊采用内填丝时，应适当增加组对间隙）；仰焊时坡口角度不宜大于60°，钝边要小且宜采用稍窄的对口间隙；
6.2.4采用合理的焊接顺序，避免焊缝金属过热、下垂。
7烧穿
7.1现象
焊接时熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔缺陷的现象。
危害：减少焊缝的有效截面积，降低焊接接头的强度和承载能力，易造成应力集中或接头渗漏。
7.2产生原因：
7.2.1坡口形状不规范或根部间隙过大、钝边太薄；
7.2.2电流过大；
7.2.3焊速过慢；
7.2.4电弧过长；
7.2.5母材过热
7.3防治措施：
7.3.1改善坡口形状；减小根部间隙、增加钝边厚度；
7.3.2适当减小电流，或使用吹力小的焊条；
7.3.3适当提高焊速，但电弧行走速度应均匀；
7.3.4短弧操作；
7.3.5单面焊可采用垫板（衬垫）；
7.3.6避免接头过热，如采用合理的焊接顺序、适当停焊。
结束语：
以上主要是从焊接施工工艺等方面，对火电安装工程中常见的内部焊接缺陷其现象（特征）、危害、产生原因、防治措施等做了初步的分析和探讨。
由于经验、水平所限，其中定有不当、疏漏甚至错误之处，恳请有关专家和同行进行指正和批评。
参考文献：
[1]《焊接缺陷及其形成机理》 杨富 能源部电力培训中心
[2]《安装工程质量通病防治手册》 中国建筑工业出版社等