無論是大型金屬容器，還是長達(dá)數(shù)百公里的流體輸送管道，都是通過焊接的方法連接起來的。通過焊接的方法，可以得到機(jī)械性能優(yōu)良的焊接接頭。但是，在焊接的過程中，由于人為的因素及其他自然因素的影響，在焊縫形成過程中不可避免地存在著各種缺陷。焊縫上發(fā)生的泄漏現(xiàn)象，相當(dāng)大一部分是由焊接過程中所遺留下來的焊接缺陷所引起的。
最常用的焊接方法是電焊和氣焊。兩者常見的焊縫缺陷簡介見如下所述。
1．電焊焊縫缺陷
電焊是通過電能所產(chǎn)生的高溫電弧而得到整體金屬接頭的過程。電焊焊縫常見的缺陷主要有以下幾種。
(1）未焊透焊件的間隙或邊緣未熔化，留下的間隙叫未焊透，如圖6-6所示。由于存在著未焊透，壓力介質(zhì)會(huì)沿著層間的微小間隙出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)發(fā)生噴射狀泄漏。
(2）夾渣在焊縫中存在的非金屬物質(zhì)稱為夾渣，如圖6-7所示。夾渣主要是由于操作技術(shù)不良，使熔池中的熔渣未浮出而存在于焊縫之中，夾渣也可能來自母材的臟物。
夾渣有的能夠看到，稱為外缺陷；有的存在于焊縫深處，肉眼無法看到，通過無損探傷可以看到，稱為內(nèi)缺陷。無論內(nèi)缺陷還是外缺陷，對(duì)焊縫的危害都是很大的，它們的存在降低了焊縫的機(jī)械性能。而某些具有針狀的顯微夾雜物，其夾渣的尖角將會(huì)引起應(yīng)力集中，幾乎和裂紋相等。焊縫里的針狀氮化物和磷化物，會(huì)使金屬發(fā)脆，氧化鐵和硫化鐵還能形成裂紋。
夾渣引起的焊縫泄漏也是比較常見的，特別是在那些焊縫質(zhì)量要求不高的流體輸送管路及容器上，夾渣存在的焊縫段內(nèi)會(huì)造成局部區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力集中，使夾渣尖端處的微小裂紋擴(kuò)展，當(dāng)這個(gè)裂紋穿透管道壁厚時(shí)，就會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。
(3) 氣孔在金屬焊接過程中，由于某些原因使熔池中的氣體來不及逸出而留在熔池內(nèi)，焊縫中的流體金屬凝固后形成孔眼，稱之為氣孔，如圖6-8所示。氣孔的形狀、大小及數(shù)量與母材鋼種、焊條性質(zhì)、焊接位置及電焊工的操作技術(shù)水平有關(guān)。形成氣孔的氣體有的是原來熔解于母材或焊條鋼芯中的氣體；有的是藥皮在熔化時(shí)產(chǎn)生的氣體；有的是母材上的油銹、垢等物在受熱后分解產(chǎn)生的；也有的來自于大氣。而低碳鋼焊縫中的氣孔主要是氫或一氧化碳?xì)饪住?/p>
根據(jù)氣孔產(chǎn)生部位的不同，可分為表面氣孔和內(nèi)部氣孔；根據(jù)分布情況的不同，可分為疏散氣孔、密集氣孔、連續(xù)氣孔等。這些氣孔產(chǎn)生的原因是多種多樣的，所形成的氣孔形狀大小也各不相同，有球形、橢圓形、旋渦形和毛蟲狀等。
氣孔對(duì)焊縫的強(qiáng)度影響極大，它能使焊縫的有效工作載積減小，降低焊縫的機(jī)械性能，特別是對(duì)彎曲和沖擊韌性影響最大，破壞了焊縫的致密性。連續(xù)氣孔還會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的破壞。
單一的小氣孔一般不會(huì)引起泄漏。但長形氣孔的尖端在溫差應(yīng)力、安裝應(yīng)力或其他自然力的作用下，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，致使氣孔尖端處出現(xiàn)裂紋，并不斷擴(kuò)展，最后導(dǎo)致泄漏；幾連續(xù)蜂窩狀氣孔則會(huì)引起點(diǎn)狀泄漏。處理這類焊縫氣孔引起的泄漏，可以采用帶壓粘接密封技術(shù)中所介紹的簡便易行的方法加以消除；當(dāng)泄漏壓力及泄漏量較大，人員難以靠近泄漏部位，則可以采用往劑式帶壓密封技術(shù)加以消除；允許動(dòng)火的部位也可考慮采用帶壓焊接密封技術(shù)中介紹的方法加以消除，其強(qiáng)度和使用壽命會(huì)更高更長。
(4）裂紋裂紋是金屬中最危險(xiǎn)的缺陷。也是各種材料焊接過程中時(shí)常遇到的問題。這種金屬中的危險(xiǎn)缺陷有不斷擴(kuò)展和延伸的趨勢，從密封的角度考慮，裂紋的擴(kuò)展最終會(huì)引起被密封流體介質(zhì)的外泄。
裂紋按其所存在的部位可分為縱向裂紋、橫向裂紋、焊縫中心裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋、熱影響區(qū)裂紋等。
有時(shí)裂紋出現(xiàn)在焊縫的表面上，有時(shí)也出現(xiàn)在焊縫的內(nèi)部。有時(shí)是宏觀的，有時(shí)是微觀的，只有用顯微鏡才能觀察出來。常見裂紋有以下幾種。
1) 焊接金屬熱裂紋。這種裂紋的特征是斷口呈藍(lán)黑色，即金屬在高溫下被氧化的顏色，裂紋總是產(chǎn)生在焊縫正中心或垂直于焊縫魚鱗波紋，焊縫表面可見的熱裂紋呈不明顯的鋸齒形，弧坑處的花紋狀或稍帶鋸齒狀的直線裂紋也屬于熱裂紋。
2) 焊接金屬冷裂紋。冷裂紋則與熱裂紋有所不同，它是在焊接后的較低溫度下產(chǎn)生的，溫度一般在200-300℃。冷裂紋可以在焊縫冷卻過程中立即出現(xiàn)，有些也可以延遲幾小時(shí)、幾天甚至一兩個(gè)月之后才出現(xiàn)，故冷裂紋又叫延遲裂紋。延遲裂紋大多數(shù)產(chǎn)生在基本金屬上或基本金屬與焊縫交界的熔合線上，大多數(shù)是縱向分布，少數(shù)情況下也可能是橫向裂紋。其外觀特征是：顯露在焊接金屬表面的冷裂紋斷面上沒有明顯的氧化色彩，斷口發(fā)亮。其金相特征是：冷裂紋可能發(fā)生在晶界上，也可能貫穿于晶粒體內(nèi)部。：
以上只介紹了幾種常見電焊焊縫缺陷及產(chǎn)生的原因。當(dāng)然一些其他因素同樣會(huì)造成焊縫缺陷?？偟膩碇v，無論哪種焊接缺陷存在午焊縫上，都會(huì)影響到焊縫的質(zhì)量，削弱焊縫的強(qiáng)度，也是造成設(shè)備、管道內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品介質(zhì)泄漏的重要原因。
2．氣焊焊縫缺陷
氣焊是利用焊炬噴出的可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒后，其熱量把兩焊件的接縫處加熱到熔化狀態(tài)，用或不用填充材料把焊件連接起來，得到整體焊接接頭的過程。在采用氣焊焊接過程中，同電焊一樣，由于某些原因，焊縫中有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些焊接缺陷。
(1) 過熱和過燒過熱和過燒，一般是指鋼在氣焊時(shí)金屬受熱到一定程度后，金屬組織所發(fā)生的變化。金屬產(chǎn)生過熱的特征是在金屬表面變黑，同時(shí)有氧化皮出現(xiàn)。在組織上表現(xiàn)為晶粒粗大；而過燒時(shí)，除晶粒粗大外，晶粒邊界也被強(qiáng)烈氧化，焊縫的宏觀特征是“發(fā)渣”。過熱的金屬會(huì)變脆，若過燒則會(huì)更脆。造成這種缺陷的主要原因是：
1) 火焰能率太大；
2) 焊接速度太慢；
3) 焊炬在一處停留時(shí)間太長。
另外還與采用了氧氣過剩的氧化焰、焊絲成分不合格及在風(fēng)力過大處焊接等客觀因素有關(guān)。顯然，這種焊接缺陷的存在必然影響到焊縫質(zhì)量，
(2）氣孔 氣孔是遺留在焊縫中的氣泡。氣焊產(chǎn)生氣孔的主要原因有：
1) 工件與焊絲表面不干凈，有油、銹、漆及氧化鐵皮等；
2) 焊絲與母材化學(xué)成分不符合要求；
3) 焊接速度太快；
4) 焊絲與母材的加熱熔化配合不協(xié)調(diào)。
氣孔的存在將減少焊縫的有效截面積，破壞了焊縫的致密性，降低了焊接接頭的機(jī)械性能。
(3）夾渣 當(dāng)被焊工件和焊絲上存有油污、油漆、鐵銹等臟物，而進(jìn)行組對(duì)焊接時(shí)，又沒有采取必要的手段加以清理，就可能產(chǎn)生夾渣。這種夾渣與電焊時(shí)所產(chǎn)生的夾渣引起的危害是一樣的。
(4）咬邊 咬邊是在基本金屬和焊縫金屬交界處所形成的凹坑或凹槽。在焊接橫焊縫時(shí)，焊縫上部最易形成咬邊現(xiàn)象。原因是，焊嘴傾斜角度不對(duì)及焊嘴、焊絲的擺動(dòng)不當(dāng)，火焰能率太大等。
焊縫形成咬邊缺陷后，減少了金屬的有效截面積，同時(shí)在咬邊處形成應(yīng)力集中，這種應(yīng)力集中同樣會(huì)引起焊縫中微小裂紋的擴(kuò)展而出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
(5) 裂紋 氣焊過程中產(chǎn)生裂紋的主要原因有：
1) 焊件和焊絲的成分、組織不合格（如金屬中含碳量過高，硫磷雜質(zhì)過多及組織不均勻等）；
2) 焊接時(shí)應(yīng)力過大，焊縫加強(qiáng)高度不夠或焊縫熔合不良；
3) 焊接長焊縫時(shí)，焊接順序不妥當(dāng)；
4) 點(diǎn)固焊時(shí)，焊縫太短或熔合不良；
5) 作業(yè)場所的氣溫低；
6) 收尾時(shí)焊口沒填滿等。
對(duì)金屬來說，裂紋是最危險(xiǎn)的焊接缺陷，它的存在明顯地降低了焊接構(gòu)件的承載能力，裂紋的尖端不可避免地會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中。應(yīng)力集中又會(huì)使裂紋不斷擴(kuò)展，裂紋達(dá)到一定深度就會(huì)破壞管道、設(shè)備的封閉性能，流體介質(zhì)就會(huì)沿著這些裂紋外泄。
無論是電焊焊縫缺陷，還是氣焊焊縫缺陷的存在，都是引起焊縫泄漏的根本原因。從治本的角度出發(fā)，提高焊接質(zhì)量是完全必要的。但對(duì)已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的設(shè)備、管道焊縫上出現(xiàn)的泄漏，則必須采用帶壓密封技術(shù)加以消除，以保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行。
