2.1　焊接缺陷及分类、评级

2.1.1　焊接缺欠与缺陷

（1）焊接缺欠与缺陷的定义

焊接缺欠与缺陷，均表征产品不完整或有缺损。但对于焊接结构而言，基于合于使用准则，有必要对缺欠与缺陷赋予不同的含义。

在焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其他不健全等的缺欠，统称为焊接缺欠（weld imperfection）。不符合焊接产品使用性能要求的焊接缺欠，称为焊接缺陷（weld defect）。也就是说，焊接缺陷是属于焊接缺欠中不可接受的那一种缺欠，该缺陷必须经过修复处理才能使用。换句话说，广义的焊接缺陷是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及其他各种不完整性，正确的专业术语为焊接缺欠。焊接缺欠的存在使焊接接头的质量下降、性能变差。

不同的焊接产品对焊接缺欠有不同的容限标准，国际焊接学会（IIW）第V委员会从质量管理角度提出的焊接缺欠的容限标准如图2-1所示。

图2-1中用于正常质量管理的质量标准为Q_A，它是生产厂家努力的目标（也是用户的期望标准），必须按Q_A进行管理生产。Q_B是根据合于使用准则确定的反映缺欠容限的最低质量水平，只要产品质量不低于Q_A水平，该产品即使有缺欠，也能满足使用要求。也就是说，使具体焊接产品不符合其使用性能要求的焊接缺欠，即不符合Q_B水平要求的缺欠，称为焊接缺陷。

焊接缺欠，按其尺寸可分为宏观缺欠和显微缺欠。宏观缺欠是指那些肉眼可以辨认的焊接缺欠，如裂纹、气孔、夹杂和焊缝几何形状偏差等；显微缺欠主要是焊缝金属中的元素偏析、非金属夹杂物和晶间微裂纹等。

（2）焊接缺欠与焊接缺陷的关系

焊接结构在制作过程中，由于受到设计、工艺、材料、环境等各种因素影响，生产出的每一件产品不可能完美无缺，不可避免的会有一些焊接缺欠，缺欠的存在不同程度地影响到产品的质量和安全使用。存在焊接缺欠，即便使焊接接头的质量和性能下降，但不超过容限标准，不影响设备的运行，是可以容许的，对焊接结构的运行不致产生危害。

焊接缺陷是焊接过程中或焊后在接头中产生的不符合标准要求的缺欠，或者说焊接缺陷超出了焊接缺欠的容限，是不容许的，存在焊接缺陷的产品应被判废或必须进行返修。因为焊接缺陷的存在将直接影响焊接结构件的安全使用。

在图2-1中，达不到Q_A标准的焊接产品便是有焊接缺欠的产品，达不到Q_B标准的焊接产品为有焊接缺陷的产品；处于Q_A和Q_B标准之间的产品就属于虽有缺欠但可使用的一般质量的产品。这里Q_B的质量水平便成为产品验收的最低标准。

由于各类焊接缺陷的分布形态不同，所产生的应力集中程度也不同，对结构的危害程度各不一样。即焊接缺陷对每一结构，甚至每一结构中的每一构件都不相同。

例如，锅炉和压力容器制造中，对焊接质量提出了相当严格的要求。如果焊接接头中存在某种缺陷，就可能在焊接应力和工作应力或其他环境条件（如腐蚀介质）的联合作用下逐渐扩展，深入母材并最终导致整台容器的提前失效或破断。严重的危险性缺陷甚至会导致灾难性的事故。

按我国现行的锅炉和压力容器制造标准和规程的规定，在各种承压容器焊接接头中，不允许存在裂纹、未焊透和未熔合之类的平面缺陷。气孔、夹杂和咬边等缺陷的容限尺寸也应控制在较严格的范围内。在锅炉、压力容器、石化（石油、天然气、炼油）管线、电力管道等焊接生产中，防止各种焊接缺陷是一项很重要的任务。

2.1.2　焊接缺欠对接头质量的影响

（1）内部缺欠和外部缺欠

根据焊接缺欠在焊缝中的位置，可将焊接缺欠分为外部缺欠和内部缺欠两大类。

①外部缺欠　外部缺欠（也称宏观缺欠）是位于焊缝金属外表面的缺欠，是指用肉眼能够观察到的明显缺陷或用低倍放大镜和检测尺等能够检测出来的缺欠。外部缺欠大多是由于操作工艺不当引起的，易造成应力集中、设备泄漏，影响焊接结构的使用寿命。因此，一旦产生外部焊接缺欠要及时铲除、修补，把焊接缺欠控制在技术要求规定的容限范围之内。

外部缺欠包括：焊缝余高过高或过低、焊缝宽度差过大、接头过高或脱节、外部气孔、裂纹、未熔合、咬边、未焊透、烧穿、焊瘤、电弧擦伤和成形不良等。

②内部缺欠　内部缺欠（也称微观缺欠）位于焊缝金属的内部，用肉眼看不见，与被焊构件的材质、结构形状、焊接材料及工艺等有关。焊接内部缺欠包括：裂纹、气孔、夹渣、未熔合等。其中危险性最大的内部缺欠是裂纹，焊接裂纹又可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等。内部缺欠需要用探伤方法或破坏性试验来检验。

焊接接头常见缺欠的分类见表2-1。

（2）缺欠对接头质量的影响

随着焊接结构强度、韧性、耐热和耐腐蚀性等性能的提高，对焊接质量提出了更高的要求，控制焊接缺欠和防止焊接缺陷是提高焊接产品质量的关键。据统计，世界上各种焊接结构的失效事故中，除属于设计不合理、选材不当和操作上的问题之外，绝大多数焊接事故是由焊接缺陷，特别是焊接裂纹引起的。

焊接缺欠对工程结构制造与生产的影响因素包括：

a.人员——关键要素；

b.母材和焊材——决定要素；

c.焊接设备状况——重要因素；

d.标准/规范的执行状况——施工管理要素；

e.环境管理状况——施工管理要求。

焊接缺陷对产品质量的影响不仅给生产带来许多困难，而且可能带来灾难性的事故。由于焊接缺陷的存在减小了结构承载的有效截面积，更重要的是在缺陷周围产生了应力集中。因此，焊接缺陷对结构的承载强度、疲劳强度、脆性断裂以及抗应力腐蚀开裂都有重要的影响。

①对结构承载强度的影响　焊缝中出现成串或密集气孔缺陷时，由于气孔的截面较大，同时还可能伴随着焊缝力学性能的下降（如氧化等），使承载强度明显地降低。因此，成串气孔要比单个气孔危险性大。夹杂对强度的影响与其形状和尺寸有关。单个的间断小球状夹杂物并不比同样尺寸和形状的气孔危害大。直线排列的、细条状且排列方向垂直于受力方向的连续夹杂物是比较危险的。

焊接缺陷对结构的静载破坏和疲劳强度有不同程度的影响，在一般情况下，材料的破坏形式多属于塑性断裂，这时缺陷所引起的强度降低，大致与它所造成承载截面积的减少成比例。焊接缺陷对疲劳强度的影响要比静载强度大得多。例如，焊缝内部的裂纹由于应力集中系数较大，对疲劳强度的影响较大；气孔引起的承载截面积减小10％时，疲劳强度的下降可达50％。焊缝内部的球状夹杂物当其面积较小、数量较少时，对疲劳强度的影响不大，但当夹杂物形成尖锐的边缘时，对疲劳强度的影响十分明显。

咬边对疲劳强度的影响比气孔、夹杂大得多。带咬边接头在10⁶次循环条件下的疲劳强度大约仅为致密接头的40％，其影响程度也与负载方向有关。此外，焊缝成形不良，焊趾区及焊根处的未焊透、错边和角变形等外部缺陷都会引起应力集中，易产生疲劳裂纹而造成疲劳破坏。

夹渣或夹杂物，根据其截面积的大小成比例地降低材料的抗拉强度，但对屈服强度的影响较小。几何形状造成的不连续性缺陷，如咬边、焊缝成形不良或焊穿等不仅降低了构件的有效截面积，而且会产生应力集中。当这些缺陷与结构中的残余应力或热影响区脆化晶粒区相重叠时，会引发脆性不稳定扩展裂纹。

未熔合和未焊透比气孔和夹渣更有害。虽然当焊缝有增高量或用优于母材的焊条制成焊接接头时，未熔合和未焊透的影响可能不十分明显。事实上许多焊接结构已经工作多年，焊缝内部的未熔合和未焊透并没有造成严重事故。但是这类缺欠在一定条件下可能成为脆性断裂的引发点。

裂纹被认为是危险的焊接缺陷，易造成结构的断裂。裂纹一般产生在拉伸应力较大和热影响区粗晶组织区，在静载非脆性破坏条件下，如果塑性流动发生于裂纹失稳扩展之前，则结构中的残余拉应力将没有很大的影响，而且也不会产生脆性断裂；但是一旦裂纹失稳扩展，对焊接结构的影响就很严重了。

②应力集中　焊接接头中的裂纹、未熔合和未焊透比气孔和夹渣的危害大，它们不仅降低了结构的有效承载截面积，而且更重要的是产生了应力集中，有诱发脆性断裂的可能。尤其是裂纹，在其尖端存在着缺口效应，容易诱发出现三向应力状态，导致裂纹的失稳和扩展，以致造成整个结构的断裂，所以裂纹（特别是延迟裂纹）是焊接结构中最危险的缺陷。

焊接接头中的裂纹常常呈扁平状，如果加载方向垂直于裂纹的平面，则裂纹两端会引起严重的应力集中。焊缝中的气孔一般呈单个球状或条虫形，因此气孔周围应力集中并不严重。焊缝中的单一夹杂具有不同的形状，其周围的应力集中也不严重。但当焊缝中存在密集气孔或夹杂时，在负载作用下，如果出现气孔间或夹杂间的连通，则将导致应力区的扩大和应力值的急剧上升。

焊缝的形状不良、角焊缝的凸度过大及错边、角变形等焊接接头的外部缺陷，都会引起应力集中或产生附加应力。

焊缝增高量、错边和角变形等几何不连续缺欠，有些虽然为现行规范所允许，但都会在焊接接头区产生应力集中。由于接头形式的差别也会出现应力集中，在焊接结构常用的接头形式中，对接接头的应力集中程度最小，角接头、T形接头和正面搭接接头的应力集中程度相差不多。重要结构中的T形接头，如动载下工作的H形板梁，可采用开坡口的方法使接头处应力集中程度降低；但搭接接头不能做到这一点，侧面搭接焊缝沿整个焊缝长度上的应力分布很不均匀，而且焊缝越长，不均匀度越严重，故一般钢结构设计规范规定侧面搭接焊缝的计算长度不得大于60倍焊脚尺寸。超过此限定值后，即使增加侧面搭接焊缝的长度，也不会降低焊缝两端的应力峰值。

含裂纹的结构与占同样面积的气孔的结构相比，前者的疲劳强度比后者降低15％。对未焊透来说，随着其面积的增加，疲劳强度明显下降。而且，这类平面形缺陷对疲劳强度的影响与负载方向有关。

③对结构脆性断裂的影响　脆性断裂是一种低应力下的破坏，而且具有突发性，事先难以发现，因此危害性较大。焊接结构经常会在有缺陷处或结构不连续处引发脆性断裂，造成灾难性的破坏。一般认为，结构中缺陷造成的应力集中越严重，脆性断裂的危险性越大。由于裂纹尖端的尖锐度比未焊透、未熔合、咬边和气孔等缺陷要大得多，所以裂纹对脆性断裂的影响最大，其影响程度不仅与裂纹的尺寸、形状有关，而且与其所在的位置有关。如果裂纹位于拉应力高值区就容易引起低应力破坏；若位于结构的应力集中区，则更危险。如果焊缝表面有缺陷，则裂纹很快在缺陷处形核。因此，焊缝的表面成形和粗糙度、焊接结构上的拐角、缺口、缝隙等都对裂纹形成和脆性断裂有很大的影响。

气孔和夹渣等体积类缺陷低于5％时，如果结构的工作温度不低于材料的塑性-脆性转变温度，对结构安全影响较小。带裂纹构件的临界温度要比含夹渣构件高得多。除用转变温度来衡量各种缺陷对脆性断裂的影响外，许多重要焊接结构都采用断裂力学作为评价的依据，因为用断裂力学可以确定断裂应力和裂纹尺寸与断裂韧度之间的关系。许多焊接结构的脆性断裂是由微裂纹引发的，在一般情况下，由于微裂纹未达到临界尺寸，结构不会在运行后立即发生断裂。但是微裂纹在装备运行期间会逐渐扩展，最后达到临界值，导致发生脆性断裂。

所以在结构使用期间要进行定期检查，及时发现和监测接近临界条件的缺欠，是防止焊接结构脆性断裂的有效措施。当焊接结构承受冲击或局部发生高应变和恶劣环境影响，容易使焊接缺陷引发脆性断裂，例如疲劳载荷和应力腐蚀环境都能使裂纹等缺陷变得更尖锐，使裂纹的尺寸增大，加速达到临界值。

④应力腐蚀开裂　焊接缺陷的存在也会导致接头出现应力腐蚀疲劳断裂，应力腐蚀开裂通常总是从表面开始。如果焊缝表面有缺陷，则裂纹很快在缺陷处形核。因此，焊缝的表面粗糙度、焊接结构上的拐角、缺口、缝隙等都对应力腐蚀有很大的影响。这些外部缺陷使浸入的介质局部浓缩，加快了微区电化学过程的进行和阳极的溶解，为应力腐蚀裂纹的扩展成长提供了条件。

应力集中对腐蚀疲劳也有很大的影响。焊接接头应力腐蚀裂纹的扩展和腐蚀疲劳破坏，大都是从焊趾处开始，然后扩展穿透整个截面导致结构的破坏。因此，改善焊趾处的应力集中也能大大提高接头的抗腐蚀疲劳的能力。错边和角变形等焊接缺陷也能引起附加的弯曲应力，对结构的脆性破坏也有影响，并且角变形越大，破坏应力越低。

综上所述，焊接结构中存在焊接缺陷会明显降低结构的承载能力。焊接缺陷的存在，减小了焊接接头的有效承载面积，造成了局部应力集中。非裂纹类的应力集中源在焊接产品的工作过程中也极有可能演变成裂纹源，导致裂纹的萌生。焊接缺陷的存在甚至还会降低焊接结构的耐蚀性和疲劳寿命。所以，在焊接产品的制造过程中，应采取措施，防止产生焊接缺陷；在焊接产品的使用过程中，应进行定期检验，以及时发现缺陷，采取修补措施，避免事故的发生。

2.1.3　焊接缺欠的分类与评级

2.1.3.1　焊接缺欠的分类

根据其性质、特征，焊接缺欠可分为不连续性缺欠（如裂纹、夹渣、气孔和未熔合等）和几何偏差缺欠两大类。国家标准《金属熔化焊接头缺欠分类及说明》（GB/T 6417.1—2005）和《金属压力焊接头缺欠分类及说明》（GB/T 6417.2—2005）根据缺欠的性质和特征将焊接缺欠分为六大类。

第一类：裂纹；

第二类：孔穴；

第三类：固体夹杂；

第四类：未熔合及未焊透；

第五类：形状及尺寸不良；

第六类：其他缺欠。

每一大类中又按缺欠存在的位置及状态分为若干小类。为了方便使用和管理，标准采用缺欠代号表示各种焊接缺欠。

（1）熔焊接头的缺欠分类

国标《金属熔化焊接头缺欠分类及说明》（GB/T 6417.1—2005）对于熔焊接头焊接缺欠按其性质进行了分类，共有6类。

1）裂纹　一种在固态下由局部断裂产生的缺欠，它可能源于冷却或应力效果。

在显微镜下才能观察到的裂纹称为微裂纹，裂纹缺欠有以下几种。

①纵向裂纹，是指基本与焊缝轴线相平行的裂纹。它可能位于焊缝金属、熔合区、热影响区及母材等区域。

②横向裂纹，是指基本与焊缝轴线相垂直的裂纹。

③放射状裂纹，是指具有某一公共点的放射状裂纹，这种类型的小裂纹称为星形裂纹。

④弧坑裂纹，是指在焊缝弧坑处的裂纹，它可能是纵向的、横向的或放射状的。

⑤间断裂纹群，是指一群在任意方向、间断分布的裂纹。

⑥枝状裂纹，是指源于同一裂纹并且连在一起的裂纹群。

横向裂纹、放射状裂纹、间断裂纹群及枝状裂纹都可能位于焊缝金属、热影响区及母材的区域。

2）孔穴　孔穴缺欠包括：气体、缩孔、微型缩孔等。

①气孔，是指残留气体形成的孔穴，有以下几种。

a.球形气孔，是指球形的孔穴。

b.均布气孔，是指均匀分布在整个焊缝金属中的一些气孔。

c.局部密集气孔，是指呈任意几何分布的一群气孔。

d.链状气孔，是指与焊缝轴线平行的一串气孔。

e.条状气孔，是指长度方向与焊缝轴线平行的非球形气孔。

f.虫形气孔，是指因气体逸出而在焊缝金属中产生的一种管状气孔穴。其形状和位置由凝固方式和气体的来源决定。通常该气孔成串聚集，并呈鲱骨形状。有些虫形气孔可能暴露在焊缝表面上。

g.表面气孔，是指暴露在焊缝表面的气孔。

②缩孔，是指由于凝固时收缩造成的孔穴，可以分为以下几种。

a.结晶缩孔，是指冷却过程中在树枝晶之间形成的长形缩孔，可能残留有气体，这种缺欠通常可在焊缝表面垂直处发现。

b.弧坑缩孔，是指焊道末端的凹陷孔穴，未被后续焊道消除。

c.末端弧坑缩孔，是指在焊道末端，减少焊缝横截面处的外露气孔。

③微型缩孔，是指仅在显微镜下可以观察到的缩孔，有以下两种。

a.微型结晶缩孔，是指冷却过程中，沿晶界在树枝晶之间形成的长形缩孔。

b.微型穿晶缩孔，是指凝固时，穿过晶界形成的长形气孔。

3）固体夹杂　固体夹杂是在焊缝金属中残留的固体夹杂物，包含以下几种。

①夹渣，是指残留在焊缝中的熔渣。

②焊剂夹渣，是指残留在焊缝中的焊剂渣。

③氧化物夹杂，是指凝固时残留在焊缝中的金属氧化物。在某些情况下，特别是铝合金焊接时，因焊接熔池保护不善和紊流的双重影响而产生大量的氧化膜，称为皱褶缺欠。

④金属夹杂，是指残留在焊缝金属中的外来金属颗粒。这些颗粒可能是钨、铜或其他金属。

夹渣、焊剂夹渣、氧化物夹杂等可能是线状的、孤立的或成簇的。

4）未熔合及未焊透

①未熔合，焊缝金属和母材或焊缝金属各焊层之间未结合的部分称为未熔合。它可以分为：侧壁未熔合、焊道间未熔合及根部未熔合等几种形式。

②未焊透，实际熔深与公称熔深之间的差异称为未焊透。在焊缝根部的一个或两个熔合面未熔化就是根部未焊透缺欠。

5）形状和尺寸不良　焊缝的外表面形状或接头的几何形状不良，包括以下各项。

①咬边，是指母材（或前一道熔敷金属）在焊趾处因焊接而产生的不规则缺口。可分为：连续咬边、间断咬边、缩沟、焊道间咬边、局部交错咬边的缺欠。

②凸度过大，是指角焊缝表面上焊缝金属过高。

③下塌，是指过多的焊缝金属伸到了焊缝的根部。

④焊缝形面不良，是指母材金属表面与靠近焊趾处焊缝表面的切面之间的夹角过小。

⑤焊瘤，是指覆盖在母材金属表面，但未与其熔合的过多焊缝金属。它可分为焊趾焊瘤及根部焊瘤等。

⑥错边，是指两个焊件表面应当平行对齐时，未达到规定的平行对齐要求而产生的偏差，它包括板材的错边及管材的错边等。

⑦下垂，是指由于重力而导致的焊缝金属塌落。

⑧烧穿，是指焊接熔池塌落导致的焊缝内形成的孔洞。

⑨未焊满，是指因焊接填充金属堆敷不充分，在焊缝表面产生纵向连续或间断的沟槽。

⑩表面不规则，是指焊缝表面粗糙过渡。

焊接接头不良，是指焊缝在引弧处局部表面不规则。它可能发生在盖面焊道及打底焊道。

焊缝尺寸不正确，是指与预先规定的焊缝尺寸产生的偏差。包括焊缝厚度过大、焊缝宽度过大、焊缝有效厚度不足或过大等缺欠。

另外，还包括焊缝超高、角度偏差、焊脚不对称、焊缝宽度不齐、根部收缩、根部气孔、变形过大等各种缺欠。

6）其他缺欠　其他缺欠是指以上第1）～第5）类未包含的其他缺欠。例如电弧擦伤、飞溅（包括钨飞溅）、表面撕裂、磨痕、凿痕、打磨过量、定位焊缺欠（例如焊道破裂或熔合、定位未达到要求就施焊等）、双面焊道错开、回火色（不锈钢焊接区产生的轻微氧化表面）、表面鳞片（焊接区严重的氧化表面）、焊剂残留物、残渣、角焊缝的根部间隙不良，以及由于凝固阶段保温时间加长使轻金属接头发热而造成的膨胀缺欠等。

（2）压焊接头的缺欠分类

国标《金属压焊接头缺欠的分类及说明》（GB/T 6417.2—2005）对于压焊接头焊接缺欠按其性质进行了分类，共有6类。

①裂纹　裂纹是一种在固态下由局部断裂产生的缺欠，通常源于冷却或应力。裂纹缺欠包括：纵向裂纹、横向裂纹、星形裂纹、熔核边缘裂纹、结合面裂纹、热影响区裂纹、母材裂纹、焊缝区的表面裂纹以及钩状裂纹（例如对焊试件飞边区域内的裂纹，通常始于夹杂物）等。纵向裂纹及横向裂纹可能位于焊缝、热影响区、未受影响的母材区域中。

②孔穴　孔穴缺欠包括：气体、缩孔、锻孔等。

③固体夹杂　固体夹杂包括：夹渣、氧化物夹杂、金属夹杂及铸造金属夹杂等缺欠。夹渣、氧化物夹杂缺欠，可能是孤立的或成簇分布。

④未熔合　接头未完全熔合包括：未焊上、熔合不足、箔片未焊合等缺欠。

⑤形状和尺寸不良　形状缺欠是指与要求的接头形状有偏差。它包括咬边、飞边超限、组对不良、错边、角度偏差、变形、熔核或焊缝尺寸的缺欠，熔核熔深不足、单面烧穿、熔核或焊缝烧穿、热影响区过大、薄板间隙过大、表面缺欠、熔核不连续、焊缝错位、箔片错位及弯曲接头等缺欠。

⑥其他缺欠　其他缺欠是指以上5类未包含的缺欠。例如飞溅、回火色（电焊或缝焊区域的氧化表面）、材料挤出物（从焊接区域挤出的熔化金属，包括飞溅或焊接喷溅）等缺欠。

（3）钎焊接头的缺欠分类

我国目前还没有关于钎焊接头缺欠的代号、分类及说明的国家标准。参考ISO18279：2003（E）的规定，钎焊接头的缺欠有以下几类。

①裂纹　钎焊接头的裂纹是指材料的有限分离，主要是二维扩展。裂纹可以是纵向的或横向的。裂纹可能存在于：钎缝金属、界面和扩散区、热影响区以及未受影响的母材区中。

②气孔　气孔包括：气穴、气孔、大气窝、表面气孔、表面气泡、填充缺欠及未焊透等。

③固体夹杂物　固体夹杂是钎焊金属中的外部金属或非金属颗粒，它可以分为：氧化物夹杂、金属夹杂以及钎剂夹杂等。

④钎合缺欠　钎合缺欠是指钎缝金属与母材之间未钎合或未足够钎合。

⑤钎缝的形状及尺寸　这类缺欠包括：钎焊金属过多、形状缺欠、线性偏差、角偏差、变形、局部熔化、母材表面熔化、填充金属溶蚀、凹形钎焊金属、粗糙表面、钎角不足及钎角不规则等。

⑥其他缺欠　其他缺欠是指不属于以上5类的缺欠。它包括：钎剂渗漏、飞溅、变色或氧化、母材及填充材料的过合金化、钎剂残余物、过多钎焊金属流动及蚀刻等。

2.1.3.2　焊接缺陷的评级

焊接结构的生产朝着大型化、高温、高压、耐蚀、低温等方向发展的同时，所用钢材的强度和厚度不断提高，这就给焊接质量控制提出了新的难题，其中防止和控制焊接缺陷是提高焊接产品质量的关键。据统计，在世界上各种焊接结构的失效事故中，除少数是属于设计不合理、选材不当和操作上的问题之外，绝大多数是由焊接缺陷，特别是焊接裂纹引起的。

（1）评级依据

对有焊接产品设计规程或法定验收规则的产品，焊接缺陷应按这些规定，确定相应的级别。对无产品设计规程或法定验收规则的产品，可根据表2-2所列因素确定焊接缺陷的级别。

（2）焊接缺陷分级

焊接缺陷的分级在国家标准《钢熔化焊接头的要求及缺陷分级》（GB/T 12469—1990）中有明确的规定，见表2-3。从该表中可以看出，缺欠共分4级。不同级别的缺欠分别对应着各自焊缝的级别。显然，Ⅰ级缺欠的要求是最严格，而Ⅳ级缺欠的要求最低。它们分别对应着Ⅰ级焊缝（优质的焊缝）及Ⅳ级的焊缝（最低级的焊缝）。

从表2-3还可以看出，裂纹、焊瘤这两种缺欠，对于4个级别的焊缝都是不允许的。在表中所列出的全部缺欠条目中，Ⅰ级缺欠标准中，有12条均明确写出是“不允许”的。只有这样才能严格保证焊接质量。

（3）焊接缺陷的产生原因

焊接缺陷产生的原因是多方面的，对不同的缺陷，影响因素也不同。焊接缺陷的产生既有冶金的原因，也有应力和变形的作用。焊接缺陷通常出现在焊缝及其附近区域，而这些部位正是焊接结构中拉伸残余应力最大的地方。焊接裂纹缺陷产生的主要原因见表2-4。其他焊接缺陷产生的主要原因见表2-5。

（4）常见缺陷及防止措施

①熔化焊常见缺陷及防止措施　熔化焊时，由于加热温度较高，焊缝金属发生快速冷却凝固，如果选材、接头设计、工艺参数选择、焊接操作不当，都可能引起熔化焊接头组织性能的变化，产生裂纹或其他缺陷，降低接头的使用性能。熔化焊常见焊接缺陷的产生原因及防止措施见表2-6。

②堆焊常见缺陷及防止措施　由于材料、设备、工艺及操作等方面的原因，堆焊焊道有时会出现裂纹、气孔、未焊透等缺陷。堆焊工艺参数一般是在大量的工艺性试验后得出的，改变工艺参数会导致过渡合金元素、堆焊层组织性能的变化，降低抗裂性，产生裂纹或其他缺陷。因此堆焊过程中应严格遵守工艺操作规程，随时注意工艺参数的变化并及时调整。堆焊常见焊接缺陷及防止措施见表2-7。

2.1.4　焊接缺欠的控制及修复

（1）焊接缺欠的控制

焊接产品在制造过程中，不可避免地会出现不同类型的缺欠。分析焊接缺欠的产生原因，是为了防止缺欠的产生。从而有针对性地采取相应的技术措施，减少或消除焊接缺欠，以提高焊接产品的质量水平。同时，还要对于已经出现的缺欠进行分析、研究解决办法及补救的措施。并且明确指出：缺欠达到什么程度时，就应当判定为“缺陷”。也就是要通过理论分析与计算确定缺欠的“容限”。结合具体的焊接产品，确定Q_A、Q_B的质量标准，这是非常重要的工作。

①气孔的控制

a.按国家标准要求，加强施工环境控制，现场建立合理的施工清洁区；严禁焊接场所有穿堂风，采取端部封堵等措施。

b.按焊接施工方案要求进行坡口清理，严格控制坡口两侧的清洁度；加强现场通风条件，控制空气潮湿度不大于90％。

c.加强焊接操作者基本技能的培训，严格执行工艺规程，控制焊接电弧的合适长度。

d.焊条电弧焊采用低氢型焊条，焊前按要求烘干焊条。

e.氩弧焊控制氩气纯度（Ar≥99.99％）；按工艺评定要求，控制氩气流量，避免出现紊流。

f.选择设备性能稳定且标定合格的焊接设备。

②夹渣的控制

a.加强焊接操作者基本技能的培训，操作中控制铁水与熔渣分离。

b.按焊接工艺卡要求，控制焊接电流。

c.使用合适规格的焊条，加强焊接过程的层道间清理。

d.焊接接地线应在工件中合理牢固接地，控制电弧偏吹。

③未熔合的控制

a.加强焊接操作者基本技能的培训，从操作上消除根部未熔合缺陷产生。

b.注意焊层之间的修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。

c.严格按焊接工艺文件要求，采用合理的焊接电流（或焊接热输入）。

d.正确处理钨极的打磨角度和焊接停留时间。

④未焊透的控制

a.加强焊接坡口质量检查，控制合理的钝边量。

b.加强装配质量检查，严把装配质量关，控制合理的装配间隙和错边量。

c.加强焊接操作者基本技能的培训，避免内部缺陷的错判。

d.按焊接工艺文件要求采用合理的焊接电流（或焊接热输入）。

e.使用合适规格的焊材（焊条、焊丝）。

f.正确处理钨极的打磨角度。

⑤错边的控制

a.加强焊接坡口的检验，控制两部件的壁厚差达到标准要求。

b.加强质量检验人员在现场对装配质量的检查，严把焊接装配质量关，控制合理的错边量。

c.加强操作者自检，按要求进行点固焊，确保装配质量。

d.加强装配图纸的审查，避免设计在设备、阀门与管道尺寸接口存在问题。

当产品焊接缺欠被检出来后，除对它进行评定并做出处理外，还有一项更为重要的工作，即对产生的焊接缺欠进行原因分析。找出产生焊接缺欠的内外原因，才能“对症下药”，根治焊接缺欠，特别是防止缺欠的再次发生。

了解各种焊接缺陷对结构质量的影响，对控制焊接结构的安全是十分必要的。应明确哪些焊接缺陷可能对焊接结构带来灾难性的后果，哪些焊接缺欠不会对焊接结构安全运行有大的影响。通过严格控制缺欠，可确保优质焊接工程的实现。

（2）焊接修复的类型

根据实际焊接件的工况条件，焊接修复的工艺类型可分为返修焊接、维修焊接、补焊等，对焊接修复工艺有不同的要求。

①返修焊接　返修焊接是指在产品焊接过程中或焊接后，焊缝质量达不到相应的技术标准及质量等级要求，为修复不符合技术要求的焊接缺陷而重新进行的焊接作业。返修是“为使不合格产品满足预期用途而对其采取的焊接措施”。返修焊是以焊接产品为载体，以焊接缺陷为处理对象，是焊接修复的主要内容之一。

指导返修焊接操作的焊接工艺，称为返修焊工艺。承压设备及重要的焊接结构生产流程中，对返修焊接工艺及操作有明确的要求和规定。常作为企业焊接质量保证体系中的纠错措施，编写在焊接规程等文件中，用于指导不合格产品的修复处理。

②维修焊接　用于对损坏的焊接结构或机电产品进行焊接维修（批量化的焊接维修可看作是再制造），包括对服役设备中裂纹等缺陷的修复和对磨损、腐蚀表面的堆焊等焊接修复。维修焊接有如下几个特点。

a.个性化，针对具体产品或结构的失效机理，制定专用修复工艺及措施，进行焊接修复。

b.复合性，采用多种技术的复合作业进行焊接维修。

c.改进性，焊接修复后的质量和性能（如耐磨性等）达到或超过新制品的技术要求。

③补焊　多用于铸件、锻件、切削加工件存在的局部缺陷，为修补工件中的缺陷而进行的焊接修复，俗称为补焊。补焊也是焊接修复的主要内容之一。补焊修复具有设备简单、投入成本低、产出价值高、使用资源减量化等特点。

（3）焊接修复工艺的适应性

①通用焊接修复工艺　针对典型金属材料或大批量生产的焊接产品中经常出现的缺陷，制定行业或企业技术标准，依据是经过试验考核的焊接修复工艺、规范和指导这类焊接修复的操作。例如，行业标准《重型机械通用技术条件　第7部分：铸钢件补焊》（JB/T5000.7—2007）为重型机械制造行业的通用焊接修复技术要求。这类标准有明确的适用范围，对一定范围产品的焊接修复工作具有普遍指导意义。根据技术发展状况在使用一段时间后，进行技术标准的修订完善工作。

②专用焊接修复工艺　针对某件产品或某个关键零部件制定的专用焊接修复工艺，指导焊接操作者进行具体的焊接修复工作。由于焊接修复对象差异很大，材质和使用性能要求不同，在特殊条件和要求下无法采用通用焊接修复工艺进行焊接修复指导，因此有必要制定专用的焊接修复工艺，用以指导特殊零部件的焊接修复。

（4）制定焊接修复工艺的原则

①技术可行性　分析焊接修复工艺的技术可行性，是制定焊接修复工艺时必须认真考虑的首要问题。只要焊接修复工艺能够有效指导操作者的焊接修复施工，即可满足焊接修复工艺的技术可行性要求。焊接修复技术经过多年来的生产实践，积累了很多成功的经验，但仍存在某些方面的局限性。

目前的焊接修复方法多以熔焊为主，必然存在着焊接冶金反应、焊缝凝固结晶、焊接缺陷、热影响区组织转变、焊接残余应力等问题。如果处理得当，可以满足修复产品的技术要求。但如果与产品技术要求存在难以解决的矛盾，不宜采用焊接方法进行修复。

焊接修复的可行性与材料焊接性密切相关，焊接修复技术适用于焊接性较好的钢材及有色金属，如低碳钢、低合金钢等具有较好的焊接性，可以保证焊接修复质量。而焊接性差的金属材料，容易产生焊接缺陷，而且焊接接头性能较差，不宜进行焊接修复。

焊接修复的可行性还与工件承受载荷和服役环境有直接关系。焊接修复技术适用于承受静载荷或低频次疲劳载荷的金属结构，不适用于承受高频次动载荷或交变疲劳载荷的金属结构。例如，承受高频次动载荷的列车车轮就不允许进行焊接修复，如果违规进行焊接修复有可能产生非常严重的后果。

②质量可靠性　根据产品技术要求和使用情况确定焊接修复质量等级，通过结构形式、承载性质、缺陷状况等方面的分析，选用质量可靠的焊接方法和焊接材料，提出焊接修复的质量控制措施和对焊工操作水平的要求，明确质量检验方法、技术标准和合格等级。

进行长时间、大面积、高质量要求的焊接修复时，选用自动化的焊接方法和装备能获得较好的质量可靠性。焊缝返修焊时，应选用经验丰富或有资质的焊工进行操作。

③经济合理性　不同的焊接修复方案的生产成本有很大的差异，能够采用国产装备的焊接修复器材时，应尽量实现国产化。国外进口焊接设备和焊接材料的价格高于国内同类产品。专用焊接设备和焊接材料的价格高于通用焊接设备和焊接材料。焊接修复质量能够满足使用要求而且不会影响生产进度时，应考虑采用国产通用装备和焊接材料。

④先进性和技术创新性　在单件或小批量工件的焊接修复时，修复条件都不完全一致，对专用焊接修复工艺也存在一些变化。其中某些变化因素可能成为焊接修复工艺的创新点，形成新的技术操作或新技巧，促进焊接工艺编制指导思想的改变。

在编制焊接修复工艺时，应尽量结合焊接技术领域的新技术、新材料、新装备，采用节能环保、优质高效的焊接技术；还要拓展思维，进行工艺创新性试验，逐步提高焊接修复的技术水平。

此外，制定焊接修复工艺时应进行全面规划，使焊接修复工艺既具有合理性，又具有一定的灵活性和针对复杂问题的应变性。例如，对于整个寿命周期中可能要经过多次修复的工件，不仅要考虑目前施工的各种因素，还要兼顾以后可能进行的焊接修复。

（5）超标缺欠的返修

①在焊接接头或焊接产品中出现的缺欠，如果不能满足“合于使用”的最低验收标准Q_B，就应当考虑返修。否则，就判定为废品。

②对于影响焊接接头使用安全性的缺欠，必须进行认真的、细致的返修工作；对于符合产品安全使用要求的产品缺欠，可以不必返修。对于缺欠是否应当进行返修的决策时，必须认真进行技术论证，并经总工程师批准。

③缺欠应当区分为表层缺欠与内部缺欠。表层缺欠应当根据缺欠的形状、尺寸及范围，可采用机械加工方法，有时还应配合焊接方法或表面工程技术进行返修。内部缺欠的返修，在用机械加工等方式将缺欠清除干净后，主要是由焊接方法修复。

④返修工作前，应当认真制定返修工艺方案，经过返修焊接工艺评定试验及技术论证后，由该工程项目的总工程师批准。返修工作的原则是要确保产品质量、便于施工、注意节约能源及材料。

⑤在返修工作开始时，清除缺欠必须彻底、干净，不留隐患。清除的范围应当比缺欠的部位大20～30mm。

⑥返修工作中的焊接施工，应当由有经验的高级技工或技师进行认真操作。

⑦返修次数不宜超过2次。

⑧经过返修的部位，原则上应当采用该产品焊接工艺规程中规定的无损检测方法进行复检。