《焊工工艺基础》焊接基础知识（3）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《焊工工艺基础》焊接基础知识（3）-讲义 1.了解常见的焊接缺陷。 2.理解常见焊接缺陷的产生原因。 3.掌握常见焊接缺陷的预防措施。 知识点一 焊缝形状缺陷 1.焊缝尺寸不符合要求：主要是指焊缝高低不平，宽窄不齐，尺寸过大或过小，角焊缝焊脚不对称等，如图1所示。 ①产生原因：焊件坡口角度不对或装配间隙不均匀，焊接工艺参数选择不当等。 ②预防措施：选择适当的坡口角度和装配间隙，提高装配质量，正确选择焊接工艺参数，提高焊工的操作技术水平等。 图1 焊缝尺寸不符合要求 2.咬边：由于焊接工艺参数选择不正确，或操作方法不正确，在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，称为咬边，如图2所示。 ①产生原因：主要是电弧热量太高，如焊接电流太大，以及运条速度不当等。角焊时，由于焊条角度不对或电弧太长。 ②防止措施：选择正确的焊接电流和焊接速度，电弧不能拉得太长，保持运条均匀。在角焊时，要采用合适的角度和保持一定的弧长 图2 咬边 3.未焊透：未焊透是指焊接接头根部未完全熔透的现象，如图3所示。 ①产生原因：焊件的坡口钝边过厚，或坡口角度和装配间隙太小；焊条或焊丝角度不对，电弧偏向焊件一侧；焊接电流过小、焊接速度太快、电弧过长等造成熔深浅，焊件边缘未充分熔化；焊接电流过大，母材金属未得到充分加热而焊条或焊丝已急剧熔化；层间或焊件边缘的铁锈、油污和氧化物等未清理干净。 ②预防措施：选用正确的坡口形式和装配间隙；选择合适的焊接电流和焊接速度；焊接操作中掌握好焊条或焊丝角度，使填充金属和焊件充分熔合，防止焊偏。 图3 未焊透 4.未熔合：熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化结合的现象称为未熔合。如图4所示。 （1）产生原因：焊接时热输入量太小；电弧偏吹或焊条、焊丝偏向坡口一侧，使母材或前道焊缝未得到充分熔化就被填充金属覆盖；单面焊双面成形时，第一道焊缝的电弧燃烧时间短；坡口或前道焊缝表面有油、锈、氧化物、熔渣等阻碍金属熔合等原因。 （2）防止措施：焊条或焊丝的角度正确，运条的摆动合适；选择合适的焊接电流，焊速不要太快；防止电弧偏吹；认真清理坡口和焊缝上的脏物。 图4 未熔合 5.其他焊缝形状缺陷 （1）烧穿：熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。 （2）焊瘤：熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属称为焊瘤。 （3）弧坑：焊道末端产生的凹陷，且在后续焊道焊接之前或焊接过程中凹陷未被消除的现象。 （4）错边：焊件对接时没有正对焊件的中心线，使焊件的中心线存在平行偏差而造成的缺陷。 1.关于焊缝形状缺陷，下列说法正确的是（ ） A.咬边是焊缝边缘母材上被电弧烧熔形成的凹陷或沟槽，主要因焊接电流过大、焊接速度过快等导致。 B.焊瘤是在焊接过程中，熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，可通过调整焊接角度避免。 C.下塌是指焊缝金属因重力作用下坠形成的变形，在仰焊位置焊接时不易出现。 D.错边是指两个焊件装配时未对正，导致焊接后出现的边缘不齐现象，只影响外观，不影响结构强度。 E.焊缝余高过大可能会导致应力集中，降低焊接接头的疲劳强度。 【答案】ABE 【解析】A 选项：咬边的特征就是在焊缝边缘母材上出现被电弧烧熔的凹陷或沟槽。焊接电流过大时，电弧对母材的热输入过多，会过度熔化母材；焊接速度过快，使得熔化的母材不能及时填充，从而形成咬边，该选项正确。B 选项：焊瘤是熔化金属流淌到焊缝之外未熔化母材上形成的。通过调整焊接角度，能使熔化金属更好地在焊缝区域堆积，避免流淌到其他地方形成焊瘤，该选项正确。C 选项：下塌是由于焊缝金属在重力作用下下坠产生的变形。在仰焊位置，重力作用方向与焊接成型方向相反，更易出现下塌现象，并非不易出现，所以该选项错误。D 选项：错边不仅影响外观，还会使焊接接头受力不均，严重影响结构强度，降低焊接结构的承载能力，该选项错误。E 选项：焊缝余高过大，会在焊缝与母材过渡处形成较大的几何形状突变，从而导致应力集中。在交变载荷作用下，这种应力集中会降低焊接接头的疲劳强度，使结构更容易发生疲劳破坏，该选项正确。 1.（判断题）焊缝余高越高，焊缝质量越好。( ) 【答案】× 【解析】焊缝余高过高会造成应力集中，降低焊缝的疲劳强度，还可能影响焊件的外观和后续加工，并非余高越高焊缝质量越好。合适的焊缝余高应符合相关标准要求，以保证焊缝的综合性能。 2.（判断题）咬边是一种常见的焊缝形状缺陷，对焊缝强度没有影响。( ) 【答案】× 【解析】咬边会使焊缝的有效截面积减小，导致应力集中，从而降低焊缝的强度。尤其是在承受动载荷的情况下，咬边缺陷可能引发裂纹扩展，严重影响焊件的使用寿命。 3.（判断题）焊瘤只影响焊缝的外观，不影响其使用性能。( ) 【答案】× 【解析】焊瘤不仅影响焊缝的外观，还可能在焊瘤与焊件之间存在未熔合缺陷，降低焊缝的强度和致密性。此外，焊瘤的存在可能影响焊件的装配和使用，所以焊瘤会对焊缝的使用性能产生不良影响。 1.（单项选择题）下列哪种缺陷属于焊缝形状缺陷（ ）。 A.气孔 B.裂纹 C.咬边 D.夹渣 【答案】C 【解析】气孔、裂纹和夹渣属于内部或表面的体积型缺陷，而咬边是由于焊接参数选择不当或操作方法不正确，在焊缝边缘母材上形成的低于母材表面的凹槽或沟槽，属于焊缝形状缺陷，所以选 C。 2.（单项选择题）焊缝余高过大可能导致（ ）。 A.焊缝强度提高 B.焊缝疲劳强度降低 C.焊缝韧性提高 D.焊缝抗裂性能增强 【答案】B 【解析】焊缝余高过大时，在余高与母材过渡处会形成较大的应力集中。在承受交变载荷时，容易在应力集中处产生疲劳裂纹，从而降低焊缝的疲劳强度。余高过大并不会使焊缝强度、韧性和抗裂性能提高，反而可能产生不利影响，所以选 B。 3.（单项选择题）咬边产生的主要原因是（ ）。 A.焊接电流过小 B.焊接速度过慢 C.焊条角度不正确 D.焊件表面有油污 【答案】C 【解析】焊接电流过大、焊接速度过快以及焊条角度不正确都可能导致咬边。焊接电流过小会导致未焊透等问题；焊接速度过慢一般会使焊缝余高过大；焊件表面有油污主要会导致气孔等缺陷。而焊条角度不正确时，电弧对母材的加热不均匀，容易在焊缝边缘形成咬边，所以选 C。 · 焊缝尺寸不符：因坡口角度、装配间隙或焊接参数不当，导致焊缝高低、宽窄不均，需优化坡口、装配及焊接参数。 · 咬边：电弧热量过高或运条不当致母材烧熔成沟槽，需调整电流、速度，保持均匀运条，角焊时注意角度与弧长。 · 未焊透：坡口钝边厚、间隙小或焊接参数不当致根部未熔透，需正确选坡口、间隙及焊接参数，掌握焊条角度。 · 未熔合：焊道与母材或焊道间未熔合，因热输入不足、电弧偏吹或脏物阻碍，需调整角度、速度，防止偏吹，清理脏物。 · 其他缺陷：包括烧穿、焊瘤、弧坑、错边，分别因熔化金属流出、流淌、末端凹陷、中心线偏差所致，需针对性预防。 知识点二 气孔、夹渣和夹杂 1.气孔：焊接时，熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留下来所形成的孔穴叫做气孔，如图5所示。 图5 气孔 （1）产生原因：高温溶解在熔池中的气体，是在熔池冷却结晶过程中，因气体溶解度急剧降低，来不及析出残留在金属内形成的。 （2）预防措施： ①正确地选择焊接材料。 ②焊前仔细清理焊件表面的铁锈、油污、水分；按规定烘干焊条、焊剂，尽量减少氢的来源。 ③正确地选择焊接工艺参数。 ④选择合适的电源种类和极性。 2.夹渣和夹杂：焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹杂，如图6所示。 （1）产生原因： ①冶金方面的原因。主要是冶金反应产生了高熔点、密度大的金属或非金属氧化物。这些氧化物不容易从熔池中浮起，造成夹杂。 ②工艺方面的原因。主要是焊接工艺参数不合适，使熔池温度低，冷却快，渣不易浮出；焊前清理不干净或多层焊时层间清渣不彻底，也会产生夹渣。 （2）预防措施： ①选用脱渣性、脱氧和脱硫性能好的焊条、焊剂。 ②选用合适的坡口角度和合理的焊接工艺参数。 ③焊接操作过程中运条要平稳，注意熔渣的流动方向，随时调整焊条角度并作适当摆动以利于熔渣的浮出。 ④仔细清理坡口边缘和焊丝表面的杂质；多层焊时要注意将前层焊缝的熔渣清理干净后，再焊下一层焊缝；双面焊时，一定要清除焊根后再焊背面。 图6 焊缝中夹渣 1.关于焊缝中的气孔、夹渣和夹杂，下列说法正确的是（ ） A.焊缝气孔是在焊接过程中，熔池中的气体在凝固前未能逸出而残留在焊缝中所形成的空穴，气体来源可能是母材、焊接材料或焊接环境。 B.夹渣是指焊后残留在焊缝中的熔渣，主要是由于焊接电流过小、焊接速度过快，熔渣来不及浮出熔池造成的。 C.夹杂包括金属夹杂和非金属夹杂，其中金属夹杂主要是由于母材或填充金属中的杂质在焊接过程中未能充分熔合导致的。 D.气孔、夹渣和夹杂都会降低焊缝的有效承载面积，对焊缝强度的影响程度相同。 E.为减少气孔产生，可对焊接材料进行烘干处理，而夹渣和夹杂一旦出现无法通过后续工艺改善。 【答案】ABC 【解析】A 选项：在焊接时，熔池处于高温液态状态，若其中的气体在凝固前无法及时逸出，就会在焊缝中形成气孔。气体来源多样，母材表面的油污、铁锈等在高温下分解产生气体，焊接材料如焊条药皮受潮分解出气体，以及焊接环境中的潮湿空气等都可能是气体的来源，该选项正确。B 选项：焊接电流过小，使得焊接时热量不足，熔渣的流动性变差；焊接速度过快，熔池存在时间过短，熔渣来不及浮出熔池表面，最终残留在焊缝中形成夹渣，该选项正确。C 选项：夹杂分为金属夹杂和非金属夹杂。金属夹杂通常是因为母材本身含有的杂质，或者填充金属中的某些成分在焊接过程中未能与焊缝金属充分熔合而残留在焊缝中，该选项正确。D 选项：气孔、夹渣和夹杂确实都会减小焊缝的有效承载面积，但它们对焊缝强度的影响程度不同。一般来说，气孔削弱焊缝强度的程度相对较小，而较大尺寸的夹渣和夹杂对焊缝强度的影响更为显著，该选项错误。E 选项：对焊接材料进行烘干处理，能去除其中的水分，减少因水分分解产生的气体，从而降低气孔出现的概率。对于夹渣和夹杂，在一定程度上可以通过打磨、补焊等后续工艺进行改善，并非无法改善，该选项错误。 1.（判断题）焊缝中的气孔都是圆形的。( ) 【答案】× 【解析】焊缝中的气孔形状多样，并不都是圆形，还可能呈椭圆形、针状、条虫状等，其形状受气体来源、逸出条件以及焊接工艺等多种因素影响。 2.（判断题）夹渣只会影响焊缝的外观，对焊缝强度没有影响。( ) 【答案】× 【解析】夹渣在焊缝中会减小焊缝的有效承载面积，并且夹渣与焊缝金属的结合界面处容易产生应力集中，从而降低焊缝的强度，严重时会影响整个焊接结构的安全性，并非只影响外观。 3.（判断题）焊缝中的夹杂主要是由于焊接材料质量问题导致的。( ) 【答案】× 【解析】焊缝中的夹杂产生原因较为复杂，除了焊接材料质量问题，焊件表面清理不彻底，如存在铁锈、油污等，在焊接过程中这些杂质混入焊缝；焊接工艺不当，如焊接电流过小、焊接速度过快等，导致熔池冶金反应不充分，都可能产生夹杂，并非仅由焊接材料质量问题导致。 1.（单项选择题）焊缝中气孔产生的主要原因不包括（ ）。 A.焊接材料受潮 B.焊件表面有油污 C.焊接电流过大 D.气体保护不良 【答案】C 【解析】焊接材料受潮会在焊接过程中释放水分，水分分解产生氢气等气体，易形成气孔；焊件表面有油污，油污在高温下分解产生气体，导致气孔；气体保护不良，空气进入熔池形成气孔。而焊接电流过大主要会导致焊缝烧穿、咬边等问题，不是气孔产生的主要原因，所以选 C。 2.（单项选择题）夹渣缺陷在焊缝中的形状通常为（ ）。 A.圆形 B.椭圆形 C.不规则形状 D.针状 【答案】C 【解析】夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣，其形状受熔渣形成过程、焊接工艺以及熔池流动等多种因素影响，通常呈现不规则形状。圆形和椭圆形常见于气孔；针状可能是某些特殊形态的气孔或夹杂，所以选 C。3.（单项选择题）焊缝中的夹杂主要来源于（ ）。 A.焊接材料 B.焊件表面杂质 C.焊接过程中的冶金反应 D.以上都是 【答案】D 【解析】焊接材料本身可能含有杂质，在焊接过程中进入焊缝形成夹杂；焊件表面杂质如铁锈、油污等未清理干净，在焊接时混入焊缝；焊接过程中的冶金反应若不充分，也会产生一些非金属夹杂物残留在焊缝中，所以夹杂来源包括以上所有选项，选 D。 · 气孔是焊接时熔池气体凝固未逸出形成的孔穴，可通过正确选材、清理焊件、合理选参数及电源种类极性来预防。 · 夹渣是焊后残留在焊缝中的熔渣，因冶金反应或工艺不当导致，可通过选用优质焊材、合理选坡口及参数、平稳运条和彻底清渣来预防。 知识点三 裂纹 常见裂纹的产生原因及预防措施见下表5 表5 常见裂纹的产生原因及预防措施 裂纹种类 产生原因 预防措施 热裂纹 1. 高温下金属材料内部应力集中 1. 金属材料中杂质或低熔点共晶物在晶界处聚集 1. 焊接、铸造等工艺参数不当 1. 优化焊接、铸造等工艺参数 1. 控制金属材料中杂质含量 1. 预热、后热处理以降低应力 1. 选择合适的焊接材料 冷裂纹 1. 金属材料在低温下韧性降低 1. 氢致裂纹（氢在金属中扩散并聚集形成裂纹） 1. 应力腐蚀裂纹（应力与腐蚀环境共同作用） 1. 提高金属材料的低温韧性 1. 控制焊接过程中的氢含量 1. 避免应力集中，进行去应力处理 1. 选择耐腐蚀性好的材料或进行防腐处理 疲劳裂纹 1. 金属材料在交变应力作用下产生疲劳损伤 1. 表面缺陷或应力集中点作为裂纹源 1. 材料内部组织不均匀或存在夹杂物 1. 优化结构设计，避免应力集中 1. 提高金属材料的疲劳强度 1. 进行表面强化处理（如喷丸、滚压等） 1. 定期检查和维护，及时发现并处理裂纹 应力腐蚀裂纹 1. 特定腐蚀环境与应力共同作用 1. 金属材料对特定腐蚀介质敏感 1. 应力水平较高且存在应力集中点 1. 选择耐应力腐蚀的材料 1. 优化结构设计，降低应力水平 1. 进行防腐处理，避免与腐蚀介质接触 1. 控制环境参数（如温度、湿度等） 层状撕裂 1. 厚板焊接时，Z向（厚度方向）收缩应力引起 1. 材料中存在Z向性能较差的带状组织 1. 焊接接头设计不合理导致应力集中 1. 优化焊接接头设计，减少应力集中 1. 选择Z向性能良好的材料 1. 控制焊接顺序和焊接参数，降低Z向收缩应力 1.关于焊接裂纹，以下说法正确的是（ ） A.热裂纹是在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹，与焊接应力、低熔点共晶物等有关。 B.冷裂纹是在焊接接头冷却到较低温度时产生的裂纹，多发生在低合金钢、中碳钢等钢材的焊接中，氢是引发冷裂纹的主要因素之一。 C.再热裂纹是焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其他加热过程）而产生的裂纹，与焊接残余应力、合金元素等有关。 D.焊接裂纹只会降低焊缝的强度，对焊件的韧性和脆性没有影响。 E.为防止热裂纹产生，可通过控制焊接工艺参数，如降低焊接电流、提高焊接速度来减少焊接应力。 【答案】ABC 【解析】A 选项：热裂纹产生于焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温阶段。焊接应力促使金属内部产生应变，而低熔点共晶物在高温下处于液态，削弱了晶粒间的结合力，二者共同作用导致热裂纹的出现，该选项正确。B 选项：冷裂纹通常在焊接接头冷却到较低温度时形成，尤其在低合金钢、中碳钢等易淬火钢材的焊接中较为常见。氢在焊缝金属中扩散、聚集，产生很大的内应力，同时焊接接头存在淬硬组织和焊接残余应力，这三个因素共同作用引发冷裂纹，其中氢是关键因素之一，该选项正确。C 选项：再热裂纹是焊件在焊后再次加热过程中产生的。焊接残余应力在再次加热时重新分布，某些合金元素（如铬、钼、钒等）会促使再热裂纹的产生，该选项正确。D 选项：焊接裂纹不仅降低焊缝强度，还会严重恶化焊件的韧性，增加脆性，使焊件在承受冲击载荷或低温环境下更容易发生断裂，该选项错误。E 选项：降低焊接电流、提高焊接速度会使焊缝金属的冷却速度加快，反而可能增大焊接应力，不利于防止热裂纹产生。防止热裂纹应适当增大焊接电流、降低焊接速度，使焊缝金属缓慢冷却，减少应力集中，该选项错误。 1.（判断题）焊接裂纹是最严重的焊接缺陷，对焊接结构的安全性影响极大。( ) 【答案】√ 【解析】焊接裂纹会导致焊接结构的有效承载面积减小，产生严重的应力集中，在承受载荷时极易引发结构的脆性断裂，严重威胁焊接结构的安全性，所以焊接裂纹是最严重的焊接缺陷之一。 2.（判断题）热裂纹只在焊缝金属中产生，不会出现在热影响区。( ) 【答案】× 【解析】热裂纹不仅会在焊缝金属中产生，在焊接热影响区也可能出现。热影响区在焊接过程中经历了复杂的热循环，当存在较大的焊接应力且金属处于脆性温度区间时，热影响区也容易产生热裂纹。 3.（判断题）冷裂纹产生的时间是在焊接结束后立即出现。( ) 【答案】× 【解析】冷裂纹具有延迟性，它不是在焊接结束后立即出现，而是在焊接后几小时、几天甚至更长时间才出现。这是因为冷裂纹的产生与氢的扩散、聚集以及焊接接头的残余应力等因素有关，需要一定时间来积累和发展。 1.（单项选择题）焊接裂纹按产生的温度范围可分为（ ）。 A.热裂纹和冷裂纹 B.纵向裂纹和横向裂纹 C.表面裂纹和内部裂纹 D.弧坑裂纹和层状撕裂 【答案】A 【解析】焊接裂纹按产生的温度范围主要分为热裂纹（在高温下产生）和冷裂纹（在较低温度下产生，具有延迟性）。纵向裂纹和横向裂纹是按裂纹方向分类；表面裂纹和内部裂纹是按裂纹位置分类；弧坑裂纹和层状撕裂是不同类型的裂纹，但不是按温度范围分类，所以选 A。 2.（单项选择题）热裂纹产生的主要原因是（ ）。 A.氢的作用 B.焊接应力 C.低熔点共晶物 D.淬硬组织 【答案】C 【解析】热裂纹产生的主要原因是在焊缝金属凝固过程中，低熔点共晶物在晶界处形成连续或不连续的液态薄膜。当受到焊接应力作用时，在液态薄膜处产生开裂形成热裂纹。氢的作用主要与冷裂纹相关；焊接应力是热裂纹产生的促进因素，但不是主要原因；淬硬组织主要与冷裂纹有关，所以选 C。 3.（单项选择题）冷裂纹产生的主要因素不包括（ ）。 A.氢的扩散和聚集 B.焊接接头的淬硬组织 C.焊接残余应力 D.焊接热输入过大 【答案】D 【解析】冷裂纹产生的主要因素包括氢的扩散和聚集，在焊接接头中形成氢致延迟裂纹；焊接接头的淬硬组织，增加了材料的脆性；焊接残余应力，提供了裂纹扩展的驱动力。而焊接热输入过大一般不利于冷裂纹的产生，因为热输入大，冷却速度慢，淬硬倾向减小，所以选 D。 · 热裂纹由高温下金属材料内部应力集中、杂质或低熔点共晶物聚集及工艺参数不当导致，可通过优化参数、控制杂质、预热后热及选合适材料预防。 · 冷裂纹因低温韧性降低、氢致裂纹及应力腐蚀裂纹引起，预防需提高韧性、控制氢含量、去应力处理及选耐腐蚀材料。 · 疲劳裂纹由交变应力下的疲劳损伤、表面缺陷或材料不均匀导致，可通过优化结构、提高疲劳强度、表面强化及定期检查预防。 · 应力腐蚀裂纹是特定腐蚀环境与应力共同作用的结果，预防措施包括选耐腐蚀材料、优化结构、防腐处理及控制环境参数。 · 层状撕裂由厚板焊接时Z向收缩应力、材料Z向性能差及焊接接头设计不合理引起，可通过优化设计、选好材料及控制焊接参数预防 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$