焊接缺陷质量评估方法优化

焊接缺欠应该按照产品的设计资料或验收规程进行评定，并且将产品上的实际焊缝状况换算成相应的级别。如果讨论的焊接产品没有设计资料或验收规程等技术标准文件，应结合表7-1中所列的确定焊接缺欠级别的主要因素进行深入细致的研究，制定出结合具体产品使用的缺欠评级标准。

对于技术要求较高而且又无法进行无损检测的产品，必须对焊接操作及工艺实施过程的适应性进行实际的模拟试件考核，并且认真执行焊接工艺实施全过程的监督制度及责任记录制度。

表7-1确定焊接缺欠级别的主要因素

1.熔焊接头的缺欠评级

钢熔焊接头的缺欠评级标准列于表7-2。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级焊缝（最低级的焊缝）。

从表7-2中还可以看出，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。只有这样才能严格地保证焊接质量。

表7-2钢熔焊接头的几种缺欠容限分级

注：除表明角焊缝缺欠外，其余均为对接、角焊缝通用。δ为板厚，a为设计焊缝有效宽度。

①咬边如经修磨并平滑过渡，则只按焊缝最小允许厚度值评定。

②特定条件下要求平缓过渡时不受本规定限制（如搭接或不等厚板对接和角接组合焊缝）。

2.压焊接头的缺欠评级

压焊结构产品的类型较多，使用的材料种类也多，而且应用的场合从航空器件到生活用品，范围非常广泛。因此，目前还没有统一的关于压焊接头缺欠评级标准。某些行业及军工产品有各自的技术标准规范，应当认真执行。对于一般的压焊产品生产，在进行压焊接头设计、焊接、检测及验收工作时，应根据工程的实际情况，深入调研、认真试验及计算，经过论证制定出合理的评级标准，在生产中试用，并且不断总结，加以完善。

（1）焊接接头的等级划分 在军工及重要的民用产品部门，根据压焊产品的承载能力及受力状况，选用材料的焊接性能及该产品在系统中的重要性，将焊接接头划分为3个级别（HB 5363—1995、GJB 481—1988、MIL—W—6858D），焊接接头的等级划分见表7-3。

表7-3焊接接头的等级划分

（2）焊点和焊缝位置的要求

1）焊点和焊缝位置应当符合设计图样的规定。对于碳钢、结构钢和不锈钢焊点的位置尺寸偏差要求因产品不同而不同。表7-4是焊点位置尺寸偏差的国家军用标准GJB 481—1988中的数值。

表7-4焊点位置尺寸偏差（单位：mm）

2）缝焊的焊缝对中心线的偏差。一级、二级接头应在±1.5mm范围内；三级接头应在±2.0mm范围内，但焊缝边缘应不小于1mm。

3）钢的闪光对焊的尺寸公差要求。总长度公差对于每个接头一般为±0.8mm。若要求更精确的公差，需在闪光焊后进行机械加工。

板材及棒材闪光焊的对准精确度应不超过名义直径或板厚的5％，对于薄板和管材应不超过板厚或管壁厚的10％。

4）允许的最小熔核直径。在点焊和缝焊质量检验的某些标准中，按材料厚度明确规定了焊点的最小熔核直径（表7-5）和焊缝的最小熔核高度。如果低于此规定值，则该焊点为不合格（GJB724A—1988、HB5282—1984、HB5286—1984、HB5427—1989）。

表7-5允许的最小熔核直径（单位：mm）

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（3）接头缺欠的若干规定

1）裂纹缺欠。内部裂纹不允许伸入到熔核半径15％的无缺陷环形区内。裂纹在焊透高度方向，对于一、二级接头，不允许超过单侧板厚的25％；对于三级接头，不允许超过50％，且都不允许超过熔核边界。

裂纹的最大线性尺寸，对于一级接头，不允许超过熔核直径或宽度的15％；对于二级接头，不允许超过20％；对于三级接头不允许超过25％。

2）气孔和缩孔。气孔和缩孔在焊透高度及最大线性尺寸上的限制要求，与上述对于裂纹的要求相同（GJB724A—1998、HB5282—1984）。

3）未熔合和未完全熔合。点焊及缝焊的未熔合或未完全熔合，对于某些材料（如高强度结构钢、马氏体不锈钢）的一级、二级焊接接头，一般不允许存在。

4）压痕过深。点焊和缝焊的压痕深度一般规定应小于板材厚度的15％，最大不超过20％～25％。若超过此规定，则称为压痕过深，作为缺陷处理。在质量标准中，对于一级、二级接头一般允许存在的点数为工件上总数的15％左右；对于三级可以为10％。

5）结合线伸入。该缺欠是指两板贴合面伸入到熔核中的部分，是点焊及缝焊某些高温合金和铝合金时特有的缺欠。检查结合线伸入是在浸蚀后的金相试件上进行，使用工具显微镜测量熔核两侧的伸入量。在质量检验标准中，一般将伸入量限制在0.1～0.2mm。

（4）点焊机和缝焊机的稳定性鉴定 生产实践表明，点焊机和缝焊机的稳定性直接影响着焊接质量。对于焊机进行稳定性鉴定是保证产品焊接质量的有力措施，已纳入点焊和缝焊质量检验标准（HB5282—1984、HB5286—1984）中。

点焊机和缝焊机在安装和大修后，或控制系统改变之后，要求进行焊机的稳定性鉴定。鉴定项目有宏观金相检验、X射线检验及剪切试验等。对于试件数量、检验要求都有具体规定。

1）点焊机的稳定性要求。

①宏观金相检验。对于一级、二级和三级接头（试件5个），均要求熔核直径应符合表7-5的要求，焊透率在20％～80％，压痕深度＜15％，无其他缺欠。

②X射线检验。对于一级、二级接头（试件100个），除允许有＜0.5mm的气孔外，无其他缺欠。对于三级接头，不要求。

③剪切试验。对于一级、二级接头（试件100个），要求强度值均大于标准中的规定值；90％的试件强度应在试件抗剪力平均值Fτ的±12.5％范围内，其余的应在Fτ的±20％范围内。

对于三级接头（试件100个），要求强度值均大于标准中的规定值；90％的试件强度应在Fτ的±20％范围内，其余的应在Fτ的±25％范围内。

2）缝焊机的稳定性要求。对于铝合金要求焊600mm长焊缝，碳钢及不锈钢要求焊接300mm长焊缝，进行下列检验：

①宏观金相检验。对于一级、二级接头（纵向试件2个、横向试件3个），三级接头（纵向试件1个、横向试件2个），均要求焊缝宽度应大于表7-5的值，焊透率在20％～80％，压痕深度＜15％。

②X射线检验。对于一级、二级接头（全部焊缝），除允许有＜0.5mm的气孔外，无其他缺欠。对于三级接头，不要求。

③剪切试验。对于一级、二级接头（试件5个），要求其强度大于母材抗拉强度的85％。对于三级接头（试件5个），铝合金要求其强度大于母材抗拉强度的80％～85％。

3.钎焊接头的缺欠评级

由于我国目前还没有关于钎焊接头缺欠的国家标准，通常还是参考ISO18279：2003（E）的规定，将钎焊接头的缺欠分为B级（严格要求）、C级（中等要求）、D级（一般要求），共3个等级。钎焊接头的缺欠评级建议列于表7-6。

从表7-6可以看出，对于局部熔化（或烧穿）缺欠，无论是严格的要求、中等要求、还是一般的要求，都是不允许的。对于裂纹缺欠、母材表面熔融缺欠，B级与C级要求都是不允许的。对于B级的严格质量要求，表7-6中有11种缺欠均明确写出是不允许的。

表7-6钎焊接头的缺欠评级建议

（续）