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1 概述 電弧焊時，焊縫金屬的機械性能應與母材相匹配，焊工必須避免焊縫中的缺陷。造成缺陷主要因為： 焊工技術差； 不恰當的材料或工藝； 工件中的高應力. 通過操作技術可以避免的缺陷包括未熔合和夾渣，眾所周知，這些缺陷的產生是由于操作技術差造成的。然而，焊工也應該知道材料本身也可能由于焊接工藝的原因，造成焊接缺陷。

 2 材料力學 以下是常用材料類型，其可焊性也不同: 鋼 不銹鋼 鋁及其合金 鎳及其合金 銅及其合金 鈦及其合金 鑄鐵 熔化焊工藝能用于焊接大部分各種厚度的金屬材料。焊接缺陷可能位于焊縫中或母材靠近焊縫的區域，即焊接熱影響區（HAZ）。焊縫中的化學成分會影響缺陷產生的傾向性大小，焊接填充材料的選擇是關鍵性的，即影響最終焊縫機械性能和耐蝕性能，也影響是否能形成無缺陷的焊縫。然而，熱影響區的缺陷是由于焊接過程中不合理的焊接熱循環造成的，應通過嚴格執行焊接工藝避免。 對于本部分焊接知識，焊工應考慮碳錳鋼（C-Mn）和低合金鋼的焊接性鋼和低合金鋼。

 3 焊縫中的缺陷 通常考慮使用何種鋼材，需要考慮其是否容易焊接。應避免以下類型的缺陷的產生： 氣孔; 熱裂紋; 氫致冷裂紋; 再熱裂紋. 其它缺陷還有層狀撕裂和液化裂紋等，但在現在的鋼材和填充材料的條件西安，這些缺陷較少發生。 在討論缺陷產生的主要原因，同時本部分將提供電弧焊時，如何通過調整工藝和焊工的操作以避免焊接缺陷。

 — 氣孔 氣孔是由于單質氣體存在于凝固的焊縫中所形成的的空洞。氣體通常由于氣體保護不良，或表面有污物，比如銹或油脂，或母材（自熔焊縫）、焊條、焊絲中脫氧元素不足。特別嚴重的一種氣孔是條蟲狀氣孔，其原因是因為表面的嚴重污染或潮濕的焊條。 母材、焊條和焊絲中金屬錳和硅的存在，是有益于他們作為脫氧劑結合滯留在熔池的中空氣，以形成渣。沸騰鋼具有高的氧含量，只能使用附加鋁含量的焊接填充材料才能獲得滿意的焊接效果。 為獲得致密的、無氣孔焊縫，，焊接前接頭區應清洗和脫脂。應預先清湖底漆，除非使用特殊的焊接工藝方法和焊接工藝。當使用氣體保護焊時，材料表面的要求更嚴格的清理，如清除油脂、打磨或機加工，然后經最后脫脂、必須保護電弧以免受氣流的影響。

 — 熱裂紋 凝固裂紋是由于焊縫在凝固過程的強度不足，在焊縫金屬內承受收縮應力，導致在焊縫縱向開裂。母材中的硫、磷和碳進入到焊縫金屬中會使裂紋傾向增加，尤其是在厚截面和高拘束的焊接接頭中。當焊接高碳和硫含量鋼時，薄焊縫會更容易凝固裂紋。然而，深寬比過小也會使裂紋傾向增加。在這種情況下，最后一部在分焊縫的中心凝固，將可能有嚴重的偏析，這會使開裂危險性增加。. 防止熱裂紋最好的方法是注意選擇合適的焊接填充材料，合理焊接參數和正確的焊接操作。為了避免裂紋產生，應選擇低碳含量、低雜質含量和相對高錳和硅含量的填充材料。高電流密度的工藝方法，比如埋弧焊和二氧化碳氣體保護焊，更容易造成開裂。焊接工藝參數應使對接焊縫或角焊縫的深寬比合理。高焊接速度的焊接工藝，會使偏析的傾向增加及增加焊接內應力。焊工應確保裝配尺寸，以避免間隙過大。表面的污染物，比如切割過程的沾染的油，都應在焊接之前清除。

 — 氫致裂紋 高碳鋼和低合金鋼的特點是，焊接過程中緊鄰焊縫HAZ 區硬化可能造成的冷裂紋（氫致裂紋）。雖然裂紋產生的傾向性大小是由跟焊接過程中產生的氫含量的多少有關但其是否出現也取決于幾個其它因素： 材料的化學成分（碳當量）; 厚度; 熱輸入; 拘束度. 氫含量的多少跟焊條類型和焊接工藝方法有關。焊條電弧焊時，堿性焊條比金紅石焊條的氫含量低T，氣體保護焊（MIG 和TIG）熔池中的氫含量少。鋼的成分和冷卻速度回影響HAZ 區硬度。化學成分決定材料的淬硬傾向，高碳含量和高合金含量會使材料的HAZ 區硬度更高。截面厚度和電弧能量（熱輸入）影響冷卻速度和HAZ 區的硬化程度。 對于給定的條件，即材料的成分、厚度、接頭類型、焊條類型和電弧能量（熱輸入），有關于加熱材料的條件影響HAZ 裂紋的產生。預熱能降低冷卻速度，去除氫和降低HAZ 區的硬度，能夠避免裂紋的形成。對于不同應用條件，預熱溫度的選擇可以參考相關標準，例如BS EN 1011-2:2001。由于裂紋只發生在溫度略高于環境溫度時，所以在制造過程中保持溫度是最重要的。如果材料被允許冷卻速度過快，裂紋可能出現在焊后幾小時之后，通常稱作“氫致延遲裂紋”。 因此，焊接后保溫（維持一定的溫度）是有益的，這要基于鋼的厚度，以確保氫從焊縫中溢出。 當焊接C-Mn 結構鋼和承壓用鋼時， 以上措施可以避免HAZ 裂紋，也能避免焊縫中氫致裂紋。然而，隨著焊縫中合金化含量的增加，例如當焊接合金鋼或調質鋼，將會采取更嚴格的預防措施。低氫的焊接工藝、低氫的焊條和高電弧能量和降低焊接應力的措施，可以降低HAZ 裂紋產生的傾向。實踐中，避免氫致裂紋的方法包括，烘干焊條和清理接頭表面。當使用氣體保護焊時，由于部件和焊絲表面的污染物，在焊接過程中將產生大量的氫，應采用預熱和高的電弧能量，甚至在點固焊時。 

— 再熱裂紋 再熱裂紋或應力釋放裂紋出現在厚壁構件的HAZ 區，通常壁厚超過50mm。更可能的原因是高溫工作條件下或消除應力熱處理過程中的熱影響區的脆化。 HAZ 區具有粗晶的特點，裂紋傾向更嚴重，低線能量的焊接工藝可以降低裂紋傾向。盡管再熱裂紋發生源于材料的裂紋敏感性，但消除應力集中，避免高應力，例如通過修整焊縫的焊趾初，可以降低裂紋傾向。 

4 不同鋼材組別的焊接性 基于相似的冶金和焊接特性，ISO/TR 15608:2005 將材料分成不同的組別. 這些鋼種主要的問題是：

 1 組，低碳鋼，不限制制造工藝，最低屈服強度R eH ≤ 460N/mm 2. 對于薄截面，非合金材料，其可焊性好。然而，當使用帶有藥皮或焊劑的焊接工藝焊接厚截面時，有HAZ 區氫致裂紋的傾向，所以需要控制填充材料的氫含量或預熱。

 2 組，最低屈服強度R eH > 360N/mm 2 的熱機械軋制細晶粒鋼和鑄鋼 對于給定的強度等級，熱機械軋制工藝（TMCP）具有比正火鋼更低的合金含量，因此其有更好的可焊性，能避免HAZ 區氫致裂紋和獲得理想的硬度。然而，TMCP 鋼在焊后還是有一定程度的軟化，限制熱輸入量能夠使接頭區的性能不下降 (例如，對于15mm 的板材，線能量限制≤2.5kJ/mm )。

 3組. 調質鋼和沉淀強化行（除了不銹鋼），ReH>360N/mm2 這類鋼具有可焊性，但必須遵循焊接工藝，這類鋼通常由較高的碳當量，因此有高淬硬傾向，從而導致HAZ 區硬化，易于產生裂紋。做為TMCP 鋼，可能需要限制熱輸入或預熱，以避免鋼材性能的下降。 

 4、 5、 和6 組. Cr-Mo 合Cr-Mo-V 熱強鋼 這類鋼材有氫致裂紋的敏感性，但采取適當的預熱措施和選擇低氫填充材料，使用回火焊道以降低裂紋傾向，此類鋼具有可焊性。焊后熱處理通常用于改善它們的HAZ 區的韌性

 7 組. 鐵素體、馬氏體或沉淀強化不銹鋼 如果選擇的填充材料是匹配強度，則必須預熱以避免HAZ 區的裂紋。為了改善HAZ 區的韌性，焊后熱處理也是必要的。

 8 組，奧氏體不銹鋼 這類鋼不需要預熱，但為了避免熱裂紋和液化裂紋，應選擇第雜質含量的填充材料，或如果可能，降低焊縫中的鐵素體含量。 

 9 組，鎳合金，Ni≤10%. 其與4、5&6 組鋼焊接性相似。

 10 組，奧氏體不銹鋼（雙相） 焊接此類剛時，應準確選擇填充材料以保證焊縫區和HAZ 區相的平衡，不預熱和控制最高道間溫度以及降低焊接熱輸入，同時緩慢冷卻，以上措施可以促進HAZ 區奧氏體的形成。 

 11 組，高碳鋼 與1 組鋼相比，其隨著碳含量的增加，其可焊性變差。其填充材料的選擇要更仔細，需要更高的預熱溫度重要的忠告是，在實際焊接鋼材之前，沒有任何經驗可以遵循。