عيوب اللحام Welding defects-

عيوب اللحام الى ثلاث انواع رئيسيه

2-1- عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام Design related
2-2- عيوب ناتجه عن طرق اللحام Welding process related
2-3- عيوب ميتالورجيه Metallographic structure related

2-1- عيوب مقترنه بتصميم وصلات اللحام تشمل
2-1-1 عدم محاذاة Misalignment
وهذا يحدث بسبب عدم تطبيق القطعتين بصورة صحيحة كما في الشكل (16)

وتظهر في التصوير الشعاعي كما في الشكل (17)

ولعلاج هذه الحالة يجب اعادة التطبيق بصورة جيدة

2-1-2- التغيير في المقاطع وأماكن تركيز الاجهادات الأخرى:
كاستخدام قطعتين مختلفتين بالسمك. ولعلاج هذه الحالة يتم تجليخ نهاية القطعة الاكثر سمك بصورة انسيابية وكما في الشكل (18).

2-2- العيوب الناتجة عن طرق اللحام تشمل

2-2-1- التجاويف Cavities وتسمى ايضاً بالبخبخة (( Porosity
وهي عيب في وصلة اللحام ينتج عن احتباس غازات داخل اللحام اثناء تجمد معدن اللحام. وتأخذ التجاويف عادة الشكل الكروي وتسمى بالمسامات porosities او الشكل الاسطواني ويطلق عليها اسم الثقب الدودي Wormhole كما في الشكل (19).

2-2-1-1- أسبابها 
- تلوث العينة قبل اللحام ( زيت و شحم و طلاء و...)
- تلوث سلك اللحام المستخدم ( زيت و شحم و .....) أو رطوبة 
- تلوث الغاز المستخدم في حماية اللحام (CO2,ARGON ) كما في لحام ال( GTAW)
- استخدام سلك لحام غير مناسب للوصلة
- استخدام عملية لحام غير مناسب للوصلة
- عدم إحكام (الدروة) الحماية من الرياح
- قلة خبره من اللحام أسلوب غير مناسب

2-2-1-2- أنواع البخبخة 
- البخبخة العشوائية و تحدث بدون انتظام أثناء اللحام Uniformly Scattered

- البخبخة المتمركزة و تحدث بدون انتظام أثناء اللحام Cluster Porosity

- بخبخة أسطوانية الشكل ممتدة و تحدث غالبا في الغرز Worm Hole

- بخبخة بطول اللحام على خط واحد في الغرز Aligned Porosity

2-2-1-3- طريقة اكتشافه
- التصوير بالأشعة (جاما أو اكس)
- افضل طريقه وأدق الكشف بالموجات فوق الصوتية

2-2-2- العوالق الصلبة Solid Inclusion
العوالق الصلبة هي عيب في خط اللحام بسبب انحصار مواد صلبة غريبة ( شوائب ) داخل اللحام وهو ناتج عن انصهار سلك اللحام أو ال (Powder)
2-2-2-1- أسبابه:

- التنظيف غير الجيد لطبقة الخبث المتكونة فوق الدرزة وذلك قبل لحام الطبقة التالية.

- وجود شواب صلبة بمنطقة اللحام قبل اللحام.

- أسلوب لحام خاطئ او عدم ضبط زوايا اللحام

2-2-2-2- أنواعه

- شوائب متصلة بشكل طولي متصلبة لم يتم أزالتها عند إضافة طبقه لحام تالية
Elongated Slag Lines

- شوائب عشوائية بين طبقات اللحام تصلدت أثناء اللحام ولم يتم إزالتها قبل إضافة الطبقة التالية لها
Inter Pass Slag Inclusions

- شوائب متصلة في شكل خطين في اتجاه طولي متوازيين تقريبا Wagon Tracks

2-2-2-3- طريقة اكتشافه:
- التصوير بالأشعة (جاما أو اكس)
- الكشف بالموجات فوق الصوتية

2-2-3- نقص في الغرز ( النفاذية ) Lack of Penetration ( LOP
2-2-3-1- انواعه
- نقص غرز مستمر لمسافة Incomplete or Lack of Penetration ( LOP )

- ثقب في الغرز Burn Through

2-2-3-2- الأسباب :
- سلك لحام غير مناسب.
- فتحة الجذر في الوصلة التقابلية غير مناسبة اما كبيرة او صغيرة
- قلة خبره و عدم اهتمام من اللحام.
- اندفاع تيار هواء أثناء اللحام.

2-2-3-3- طريقة اكتشافه
- التصوير بالأشعة (جاما أو اكس).
- الكشف بالموجات فوق الصوتية 
2-2-4- نقص في الانصهار Incomplete Fusion
النقص في الانصهار هو احد عيوب اللحام التي تصف عدم اكتمال انصهار سلك اللحام مع المعدن الاساس.
2-2-4-1- الأسباب :
- شدة التيار منخفضة
- سرعة اللحام زائدة عن الحد الصحيح.
- سلك لحام غير مناسب قطر اكبر من المطلوب
- عدم نظافة سطح المعدن قبل اللحام وعدم ازالة طبقة الصدأ الثقيلة من على سطح المعدن بالكامل.
- وجود زيوت او شحوم او دهان على سطح المعدن.
- قلة خبره و عدم اهتمام من اللحام و استخدام تيار اقل من المطلوب لحدوث الاندماج
- شوائب صلبة بمجرى او منطقة اللحام بسبب اندفاع تيار هواء أثناء اللحام.

2-2-4-2- أنواعه:
- وجود فراغ بين خط اللحام والمعدن الاساس

- درجة الحرارة لم تكن كافية لإكمال عملية انصهار واندماج خط اللحام مع المعدن الاساس.

- وجود مادة غريبة بين خط اللحام والمعدن الاساس

- عدم انصهار بين طبقات اللحام و بعضها Inter Pass Cold Lap

- عدم انصهار بين المعدن الاساس و طبقات اللحام
lack of fusion between weld and base metal

- نقص في الانصهار في منطقة الجذر للحام
lack of fusion in the area of weld root

يعد عيب النقص في الانصهار من العيوب الخطيرة التي يجب اصلاحها وخصوصاً عندما يكون اللحام مصمما ًللخدمة في الظروف الباردة او يكون معرضاً للتحميل التصادمي او التحميل الدوري (اجهادات الكلال ( Fatigue Stress) مثل المنشآت المعدنية التي تتعرض للرياح.

2-2-4-3- طريقة اكتشافه
- الكشف بالموجات فوق الصوتية

2-2-5- الشكل غير التام Imperfect Shape
الشكل غير التام لخط اللحام هو عيب في الشكل الظاهر لخط اللحام والمنطقة المجاورة له.

2-2-5-1- القطع (النحر) السفلي Under Cut
هو عيب سطحي يظهر كمجرى او اخدود في المعدن الاساس وذلك مباشرة على طول حافة خط اللحام

- انواعه:
- قطع خارجي ومن الاعلى External or Crown Undercut

- قطع داخلي (في الجذر) Internal or Root Undercut

- أسبابه :
- استخدام أمبير مرتفع
- سرعة اللحام بطيئة
- استخدام سلك لحام غير مطابق
- طريق اكتشافه:
- التصوير بالأشعة (جاما أو اكس)
- الكشف بالموجات فوق الصوتية
- بالنظر إن أمكن ذلك
2-2-5-2- نقص في التعبئة Lack of filling (Under Fill)
هو عدم اكتمال اللحام بالحجم المطلوب (حسب المواصفات) كما في الشكل

2-2-5-3- التراكب Overlap
هو عيب في اصبع الحام ناجم عن تدفق معدن اللحام على سطح المعدن الرئيسي دون الانصهار والاندماج معه.

2-2-5-4- دعم مبالغ فيه (تقوية اللحام الزائدة) Excess weld reinforcement

2-2-6- عيوب مختلفة
2-2-6-1- عين السمكة (Fisheye) :

تظهر على السطح في وصلة اللحام وقد تون فجوة او تضمنات لشوائب محاطة بمساحة مستديرة لامعة. وغالباً ما تحدث عند نهاية سلك اللحام0

2-2-6-2- الانعزال (Segregation) :
وهو عدم التجانس في توزيع العناصر السبائكية أو الشوائب الدخيلة الذى يحدث أثناء تجمد وصلة اللحام حيث يميل الحديد الى التصلب اسرع من بقية العناصر للسبيكة مما يؤدي الى تجمع العناصر الاخرى في وسط السبيكة وبالتالي يؤدي الى حدوث تشققات.

2-2-6-3- طرطشه أو ترشاش (Spattering ) :
اجزاء متطايره من سلك اللحام خارج معدن اللحام المترسب ولا تشكل جزء منه وتحدث بسبب نفخ القوس مما يسبب تناثر قطرات معدن المليء حول خط اللحام .

- اسبابها
- الاختيار الخاطئ للألكترود.
- الاختيار الخاطئ للتيار.
- اسلوب الحام غير المناسب.
- للتقليل من حدوث الطرطشة يمكن اتباع التعليمات التالية:
- استعمال التيار المتردد AC
- المحافظة على طول قوس مناسب
- استخدام نوع الألكترود السليم حسب شدة التيار ووضع اللحام.

2-2-6-4- تشريز أو احتراق القوس(Arc strikes or Arc burns) :
ينتج عن اعاده انصهار موضعي لمعدن الاساس أو المنطقة المتأثرة حراريا أو سطح اللحام بسبب خطأ في التعامل مع القوس (تشريز).

2-2-6-5- Metallic Inclusion
هي شوائب معدنية (تنجستن) تحدث أثناء اللحام بطريقة ال GTAW , PAW

سبب هذا العيب التصاق التنجستن في الوصلة أثناء اللحام

2-3- عيوب ميتالورجيه Metallographic structure related
تهتم ميتالورجيا اللحام بدراسة تأثير اللحام على المعادن من حيث الخواص الفيزيقية والميكانيكية والتركيب الكيميائي. ومن أساسيات ميتالورجيا اللحام البنية المجهرية لوصله اللحام والتي تؤثر في الخواص الميكانيكية - تغيرات اللحام مثل الدورة الحرارية - التفاعلات الكيميائية في المنطقة المنصهرة - العناصر السبائكية - التركيب الكيميائي لمساعدات الصهر وكل هذه العوامل تؤثر بصفه أساسيه في البنية المجهرية لكل من معدن اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة.

2-3-1- الشقوق (الشروخ) CRACKS
هي عيب من عيوب وصلات اللحام تمتاز بنا طرفاها حادان وبأن نسبة الطول الى فتحة الشق عالية ( شكل انسيابي ) كما موضح بالشكل

الشكل الانسيابي للشقوق يجعلها من اخطر انواع العيوب لأنها:
- يمكنها التحرك والانتشار حيث ان شكلها الانسيابي يعطيها القدرة على التحرك باقل طاقة ممكنة.
- تسبب تقليل خطير في قوة درزة اللحام.
- تسبب في حدوث انهيار فجائي.
لذا فان الشقوق يجب اصلاحها ولا يتم قبول اللحام في حالة وجودها. وتزداد خطورة الشقوق مع التحميل التصادمي وكذلك عندما يكون اللحام مصمماً للخدمة في ظروف باردة.
2-3-1-1- اسبابه:
تتولد الشقوق عادة بسبب تعرض اللحام لاختلافات سريعة في درجات الحرارة مثل:
- عمليات التبريد السريع لوصلة اللحام
- عدم التسخين المسبق لمنطقة اللحام.
- عدم تتابع عمليات لحام الوصلة وترك الدرزة تبرد قبل اكمال اللحام.
وهناك اسباب اخرى مثل:
- استخدام سلك غير مطابق
- استخدام سلك به رطوبة شديدة
- تجهيز العينة غير مطابق
- عدم تسخين على حسب المواصفات
- نقص في قابلية المعدن للحام
- خضوع اللحام لإجهادات شديدة أثناء وبعد اللحام
- حرارة عالية أثناء اللحام
- أعادة إصلاح اللحام اكثر من مره لنفس الجزء
- تلوث الوصلة قبل اللحام ( الشنفرة ) دهان أو زيت أو شحوم أو.......
- ضيق الشنفرة مقارنة بالثخانة
- أسلوب اللحام خاطئ ( عرض طبقة اللحام كبير )
- عدم انتظام التيار والفولت وسرعة اللحام أثناء اللحام (Heat Input)
- عدم خضوع الوصلة للمعالجة الحرارية المطلوبة على حسب المواصفات
- معدل تبريد سريع للوصلة

2-3-1-2- انواع الشقوق:
الشكل ادناه يبين انواع الشقوق

2-3-2- التشققات الهيدروجينية ( المنطقة المتأثرة بالحرارة) Hydrogen Cracking:
وتسمى ايضا الشروخ على البارد وتحدث بعد تجمد معدن اللحام في كل من المنطقة المتأثرة بالحرارة ومعدن اللحام في انواع عديده من الصلب مثل الصلب منخفض التسابك أو الصلب عالي التسابك ولأن هذه الشروخ تحدث تحت كبح فأحيانا يطلق عليها شروخ الكبح كذلك يطلق عليها الشروخ المتأخرة أو المؤجلة لأنها تحدث بعد تجمد اللحام بعدة ساعات أو خلال ايام وتوصف هذه الشروخ ايضا بموقعها مثل شرخ طرفي ، شرخ جذري وشرخ تحت الدرزة.

2-3-2-1- أسباب حدوثها :
تحدث نتيجة لانتقال الهيدروجين من معدن اللحام الى المنطقة المتأثرة حراريا . هذا الهيدروجين ناتج من الرطوبة في مستهلكات أو سلك اللحام أو على وجه الوصلة. في بعض المخلفات كالدهان والزيوت أو في طبقه الاكاسيد الموجودة على الوصلة يزيد احتمال التشرخ بزياده ثخانة الوصلة أو زياده المكافئ الكربوني. كذلك هناك عوامل اخرى تساعد على التشرخ على البارد مثل كبر المسافة الجذرية ، عدم كفاية الدخل الحرارى أو أن يكون التسخين المسبق للحام غير كاف ولحامات التبنيط غير منتظمة الحجم أو المسافة أو نتيجة زيادة الاجهادات اثناء التداول بعد اللحام وقبل إجراء المعالجة الحرارية لإزالة الاجهادات.

2-3-2-2- كيفية التعرف عليها:
سطحياً
- بالفحـــــص البصــــــرى أو باستخدام عدسه مكبره.
- باستخدام اختبار الصبغات المتغلغلة PT.
- الحبيبات المغناطيسيةMT.
داخلياً :
- باستخدام الموجات فوق الصوتية UT.
- التصوير بالأشعة بعد 48 ساعة على الاقل من عملية اللحام.

2-3-2-3- طريقة الاصلاح :
الشروخ القصيرة المعزولة المتاحة من السطح يمكن إزالتها ثم الاصلاح باللحام - أما في حالة الشروخ الكبيرة أو الشروخ المخفية تحتاج الى استبدال الجزء المعيب وفى حالة اعاده الاصلاح باللحام يراعى إجراء عمليه التسخين المسبق للحام بطريقه صحيحه والتحكم في الدخل الحرارى لتقليل احتمال حدوث هذا العيب ثانيه.
2-3-2-4- الاحتياطات لتفاديها:
يجب اختيار اسلوب اللحام المناسب مع أنواع الصلب التي تظهر تصلداً في المنطقة المتأثرة بالحرارة مع مراعاة العوامل الأتية:
- يجب ان يكون الكترود اللحام من النوع منخفض الهيدروجين وتتم عملية اللحام تحت
سيطرة وتحكم في ظروف اللحام .
- يجب تجفيف الكترود اللحام طبقاً لتعليمات الشركة المنتجة.
- يجب التسخين المسبق لمعدن الاساس وفى حاله الضرورة بحيث ترفع حراره وصلة اللحام
بأكملها للدرجة المطلوبة.
- التحكم في كميه الدخل الحرارى أثناء اللحام وايضاً اثناء التبنيط.
- يجب أن يكون التركيب الكيميائي لمعدن الاساس ضمن الحدود المقبولة في طريقة
اللحام المستخدمة.
2-3-3- التصدع أو الشروخ الصغيرة (Fissures)
مثل الشروخ ولكن فتحاتها ضيقه وسطحيه .

2-3-4- التمزق الرقائقي (Lamellar tear) :
وهو نوع من الشروخ يحدث في معدن الأساس أو المنطقة المتأثرة حرارياً نتيجة للكبح في وصلة اللحام.

2-3-5- LAMINATION & DELAMINATION

2-3-5-1- LAMINATION
هو حدوث انفصال داخلي لطبقات المعدن الداخلي ويحدث نتيجة وجود عيب قديم في العينة و بعد عمليات الرفلة أثناء التصنيع يحدث الانفصال.

2-3-5-2- DELAMINATION
هو الانفصال النهائي لطبقات المعدن عند التأثير عليه بإجهادات داخليه حرارية او ميكانيكية و ذلك نتيجة للقطع أو اللحام

- طريقة اكتشافه الكشف بالموجات فوق الصوتية

Welding Procedures (overview)

The cost impact of not being able to control the quality of welding and repair rates can be substantial. This will and can cost the contractor considerable delay in the completion of the project. Thereafter invoking contractual penalties. Resulting in the loss of profit margins and later arbitration. Approvals prior to the commencement of welding operations. Welding Procedure Specifications. Procedure Qualification Reports. Welder Certification Certificates. Welding Consumables. NDT Company. NDT Operators. NDT Procedures. Radiation Safety. Post Weld Heat Treatment Company. Post Weld Heat Treatment Procedure. Welding Inspection Personnel. Welding Repair Procedure. Welding Defects Defined DEFECT CAUSE Pipe off set mismatch Pipe misalignment Lack of root penetration Welding technique Insufficient root fill Welding technique Excessive penetration Welding technique External undercut Excessive amps/volts Internal undercut Excessive amps/volts Internal concavity Welding technique Root burn through Welding technique Lack of root penetration Weld joint set up Interpass slag inclusions Weld technique, grinding, cleaning Elongated slag inclusions Weld technique, grinding, cleaning lack of side wall fusion Weld technique, amps/volts to low Interpass cold lap Weld technique Scattered porosity Weld technique Cluster porosity Weld technique, insufficient wind cover Root pass aligned porosity Weld technique, insufficient wind cover Transverse crack Insufficient wind cover, lack of pre-heating & post weld heat treatment of weld joint. Material problem. Longitudinal crack Insufficient wind cover, lack of pre-heating & post weld heat treatment of weld joint. Material problem. Longitudinal root crack Insufficient wind cover, lack of pre-heating & post weld heat treatment of weld joint. Material problem. Tungsten inclusions Weld technique Welding Process Metology Welding Procedures to avoid hydrogen induced cracking. To control cracking when completing the welding procedure the following factors must be considered. - Combined thickness of the material to be welded - Carbon equivalent values - Hydrogen scales - Welding arc energy Codes and Standards That are most Commonly Used on Construction Projects Codes and Standards That are most Commonly Used on Construction Projects ASME Boiler and Pressure Vessel Code Clause Power boilers Pressure vessels Pressure vessels Heating Boilers Nondestructive Ex Welding & brazing qualifications Section I VIII, DIVISION 1 VIII, DIVISION 2 IV V IX American Pipeline Institute API API AWS ANSI 1104 650 D1.1 Welding Pipelines & related facilities Welded Steel Tanks for Oil Storage American Welding Society American National Standards Institute B31.1 Power Piping B31.2 Industrial Gas & Air Piping B31.3 Petrolium Refinery Piping B31.4 Oil Transportation Piping B31.5 Refrigeration Piping B31.6 Chemical Industrial Piping B31.7 Nuclear Power Piping B31.8 Gas Transmission & Distribution Piping Systems		Method Statement Welding of Piping and Structural Components 1) Welders shall only work within the limit of their qualification range. 2) Welding supervisor/welders shall ensure that "Welding Procedure Specification" (WPS) selection is taken from the approved matrix for each specific line class/application accompanying each WPS. 3) Withdraw consumables only from designated welding stores and endorse initials on the "Welding Consumables Distribution Form" maintained by the issue clerk. 4) Withdraw only sufficient quantities of welding consumable for a four (4) hour period of work. 5) All low-hydrogen welding electrodes shall be maintained in heated "portable rod caddies". The lid of the caddie should be closed following the withdrawal of each withdrawal electrodes. 6) Low-hydrogen electrodes shall only be conveyed to the job site in heated "portable rod caddies". 7) At shift change, all "rod caddies" must be returned to the originating welding store for checking. All issued and unused low-hydrogen electrodes shall be scrapped. 8) The technical requirements of the "Welding Procedure Specification" (WPS) must be followed at all times. 9) Pre-heat and interpass temperatures shall be monitored using "Tempil Stiks" or calibrated "digital" temperature by pyrometers. greater than the nominal wall thickness. ii) For flanges, use the thickness corresponding to two (2) higher wall thickness ranges greater than the nominal wall thickness. 10) Pre-heat values shall be taken calculated and WPS assuming a value of 0.42 CE (Carbon Equivalent). Wall thickness values shall be selected as follows: a) For pipe-pipe, use the actual wall thickness. b) For pipe-to-fitting or fitting-to-fitting. c) For fittings (other than flanges), use the next higher wall thickness range a sufficient period of time to ensure an Oxygen content of less tan 0.5%. When available, "purge monitoring devices" shall be used. d) Backpurge shall be maintained for a minimum of four (4) passes. Pipe bungs (purge dams) shall be left in place until completion of the joint. e) The end of partly used filler wire shall be snipped off prior to use. f) Maintain the tip of the filler rod within the gas shroud during welding to avoid contamination.    g) Interpass temperatures for these materials is critical. The welder shall check the temperature prior to the next pass. All austenitic stainless welds on this project will be tested for "Ferrite" content therefore, cleanliness during fabrication and monitoring of interpass temperatures will have a direct effect on test results. h) Only approved "iron-free" cutting and grinding disks shall be used. i) Only approved marking materials (sulphur, chlorine free etc.) are to be used. j) All material handling devices and equipment shall be adequately protected/lined, to prevent the possibility of carbon "pick-up" (i.e. workbench, transport trucks, supports etc.). k) Wherever possible, tools shall be colour coded to prevent cross-use with other material types. 11) Pre-head shall be applied through the full thickness of the joint and checked from the opposite side wherever possible. 12) For repair welds, the pre-heating temperature shall be 500 C (1220 F) above that used for the original weld. Maximum pre-heat for repair welding is 1500 C (3020 F). 13) approved WPS. Internal misalignment for butt joints shall not exceed 1.5 mm (1/16''). 14) Deposit the root pass and six (6) successive passes or 1/3 of the weld volume prior to interruption (allowing to cool to ambient temperature). 15) Buttering (build-up) is permitted as follows: a) Buttering shall not exceed the lesser of 10 mm or 1/3 base metal thickness. b) If buttering will exceed 10 mm or 1/3 base metal thickness then this shall be witnessed by the customer and the area shall be tested by PT/MT following completion of buttering but before final welding of the joint. 16) Backwelding is permissible for all applications, so long as the same electrodes and process is used as for the fill pass. 17) The following points shall be observed when fabricating/welding stainless and non-ferrous materials: a) Weld preps and filler materials shall be degreased using an appropriate solvent. b) Weld prep surfaces shall be buffered using flapper wheels. c) Argon hoses shall be checked for any loose connections or leakage etc. d) Fit up geometry shall be in accordance with the applicable, approved WPS. e) Bridge tacks to be used. Avoid tacking directly on to the adjacent pipe wall. Bridge tack within the fusion faces of the joint wherever possible. f) Prior to welding, the backpurge shall be set up in accordance with the approved WPS for a sufficient period of time to ensure an Oxygen content of less tan 0.5%. When available, "purge monitoring devices" shall be used. g) Backpurge shall be maintained for a minimum of four (4) passes. Pipe bungs (purge dams) shall be left in place until completion of the joint. h) The end of partly used filler wire shall be snipped off prior to use. i) Maintain the tip of the filler rod within the gas shroud during welding to avoid contamination. j) Interpass temperatures for these materials is critical. The welder shall check the temperature prior to the next pass. All austenitic stainless welds on this project will be tested for "Ferrite" content therefore, cleanliness during fabrication and monitoring of interpass temperatures will have a direct effect on test results. k) Only approved "iron-free" cutting and grinding disks shall be used. l) Only approved marking materials (sulphur, chlorine free etc.) are to be used. m) All material handling devices and equipment shall be adequately protected/lined, to prevent the possibility of carbon "pick-up" (i.e. workbench, transport trucks, supports etc.). n) Wherever possible, tools shall be colour-coded to prevent cross-use with other material types.

NDT Technique	Materials applicable	Detection capability	Depth Sizing	Orientation Evaluation	Access problem	Remote Detection	Automated detection
Liquid penetrant	All	Surface	No	No	Yes	No	No
Ultrasonic	All	Volumetric	Yes	Yes	Limited	Yes	Yes
Radiography	All	Volumetric	Yes	Yes	Yes	No	Yes
Magnetic Particle	Magnetic	Surface, near-surface	No	No	Yes	No	No
Magnetic Fluxleakage	Magnetic	Surface, near-surface	Yes	Yes	No	Yes	Yes
Eddy current	Conducting	Surface, near-surface	Yes	yes	Yes	Yes	yes
Acoustic Emission	All	Volumetric	Yes	No	No	Yes	Yes
Thermo-graphy	All	Surface, near-surface	No	Yes	No	Yes	Yes
Visual	All	Surface	No	No	Limited	Yes	Yes
XRD	Conducting	Suface Stresses	Yes	No	Yes	No	No
Potential drop	Conducting	Surface	Yes	No	Yes	No	Yes

Engineering and Construction Codes and Standards

ASME IX - American Society of Mechanical Engineers ASME IX - B 31.3 PROCESS PIPING ASME IX - B 31.1 POWER PIPING

Material (P numbers) will assist the Welding Engineer to complete the Welding Procedure Specification prior to the mechanical testing of the Procedure Qualification Report.

P-numbers Material Composition 1 Carbon Steel 3 Up to 1/2% Cr and up to 1/2% Mo 4 1 to 2% Cr, 1% Mo Alloy Steel 5A 2 to 3% Cr, 1% Mo Alloy Steel 5B 5 to 10% Cr, 1% Mo Alloy Steel 5C All 5A and 5B Materials heat treated to 85ksi+ 6 Martensitic Stainless Steel 7 Ferritic Stainless Steel 8 Austenitic Stainless Steel 9 2 to 5% Ni Alloy Steel 10 Mn-V, Cr-V, 9%Ni, High Cr Alloy Steels 11 Low Alloy Steel, Quenched and Tempered to 95ksi+ 21 1.2% Mg or Mn alloy Aluminium 22 1.2% Mn, 2.5% Mg, 0.25% Cu Aluminium 23 1.3% Mg, 0.7% Si, 0.25% Cr Aluminium 25 1.5% Mg, 0.8% Mn, 0.15 Cr Aluminium 31 Copper 32 Admirally, Naval, Aluminium brass, Muntz Metals 33 Cu-Si Alloys 34 Cu-Ni Alloys 41 Nickel 51 Titanium 61 Zirconnium

Welding Defects

Cold Lap
	Cold Lap is a condition where the weld filler metal does not properly with the base metal or the previous weld pass material (interpass cold lap). The arc does not melt the base metal sufficiently and causes the slightly molten puddle to flow into the base material without bonding
Porosity
	Porosity is the result of "gas entrapment" in the solidifying metal. Porosity can take many shapes on a radiograph but often appears as dark round or irregular spots or specks appearing singularly, in clusters, or in rows. Sometimes, porosity is elongated and may appear to have a tail. This is the result of gas attempting to escape while the metal is still in a liquid state and is called "wormhole porosity" All porosity is a void in the material and it will have a higher radiographic density than the surrounding area.
Cluster Porosity
	Cluster Porosity is caused when flux coated electrodes are contaminated with moisture. The moisture turns into gas when heated and becomes trapped in the weld during the welding process. Cluster porosity appears just like regular porosity in the radiograph but he indications will be grouped close together.
Slag inclusion
	Slag inclusions are non metallic solid material entrapped in weld metal or between weld and base metal. In a radiograph, dark, jagged asymmetrical shapes within the weld or along the weld joints areas are indicative of slag inclusions.
Incomplete Penetration (IP) or lack of penetration (LOP)
	Incomplete Penetration (IP) or lack of penetration (LOP) occurs when the weld metal fails to penetrate the joint. It is one of the most objectionable weld discontinuities. Lack of penetration allows a natural stress riser from which a crack may propagate. The appearance on a radiograph is a dark area with well defined, straight edges that follows the land or root face down the center of the weldment.
Incomplete fusion
	Incomplete fusion is a condition where the weld filler metal does not properly fuse with the base metal. Appearance on radiograph is usually appears as a dark line or lines oriented in the direction of the weld seam along the weld preparation or joining area.
Internal Concavity or Suck Back
	Internal concavity or suck back is a condition where the weld metal has contracted as it cools and has been drawn up into the root of the weld. On a radiograph it looks similar to a lack of penetration but the line has irregular edges and it is often quite wide in the center of the weld image.
Internal or Root Undercut
	Internal or Root Undercut is an erosion of the base metal next to the root of the weld. In the radiographic image it appears as a dark irregular line offset from the centerline of ht weldment. Undercutting is not as straight edged as LOP because it does not follow a ground edge.
External or Crown Undercut
	External or Crown Undercut is an erosion of the base metal next to the crown on the weld. In the radiograph, it appears as a dark irregular line along the outside edge of the weld area.
Offset or Mismatch
	Offset or Mismatch are terms associated with a condition where two pieces being welded together are not properly aligned. The radiographic image shows a noticeable difference in density between the two pieces. The difference in density is caused by the difference in material thickness. The dark, straight line is caused by the failure of the weld metal to fuse with the land area.
Inadequate Weld Reinforcement
	Inadequate Weld Reinforcement is an area of a weld where the thickness of weld metal deposited is less than the thickness of the base metal. It is very easy to determine by radiograph if the weld has inadequate reinforcement, because the image density in the area of suspected inadequacy will be higher (darker) than the image density of the surrounding base material.
Excess Weld Reinforcement
	Excess Weld Reinforcement is an area of a weld that has a weld metal added in excess of that specified by engineering drawings and codes. The appearance on a radiograph is a localized, lighter area in the weld. A visual inspection will easily determine if the weld reinforcement is in excess of that specified by the engineering requirements.
Cracks
	Cracks can be detected in a radiograph only when they are propagating in a direction that produces a change in thickness that is parallel to the x-ray beam. Cracks can appear as jagged and often very faint irregular lines. Cracks can sometimes appear as "tails" on inclusions or porosity.
Discontinuities in TIG Welds
Tungsten Inclusion
	Tungsten inclusion: Tungsten is a brittle and inherently dense material used in the electrode in tungsten inert gas welding. If improper welding procedures are used, tungsten may be entrapped in the weld. Radio graphically, tungsten is more dense than aluminum or steel, therefore it shows up as a lighter area with a distinct outline on the radiograph
Oxide inclusions
	Oxide Inclusions are usually visible on the surface of material being welded (especially aluminum). Oxide inclusions are less dense than the surrounding material, and, therefore appear as dark irregularly shaped discontinuities in the radiograph
Discontinuities in Gas Metal Arc Welds (GMAW)
Whiskers are short lengths of weld electrode wire, visible on the top or bottom su6rface of the weld or contained within the weld. On a radiograph they appear as light, "wire like" indications.
Burn Through
	Burn Through results when too much heat causes excessive weld metal to penetrate the weld zone. Often lumps of metal sag through the weld, creating a thick globular condition on the back of the weld. These globs of metal are referred to as icicles. On the radiograph, burn through appears as dark sports, which are often surrounded by light globular areas (icicles).

Hands on Quality Control Weld Defects

PIPING MATERIAL COLOU

----------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------

 Incomplete Penetration

Incomplete penetration happens when your filler metal and base metal aren’t joined properly, and the result is a gap or a crack of some sort. Check out the Figure below for an example of incomplete penetration.

a common case of incomplete penetration

Welds that suffer from incomplete penetration are weak at best, and they’ll  likely fail if you applymuch force to them. (Put simply, welds with incomplete  penetration are basically useless.)

Here’s a list of the most common causes of incomplete penetration welding defect.

The groove you’re welding is too narrow, and the filler metal doesn’t

reach the bottom of the joint.

✓ You’ve left too much space between the pieces you’re welding, so they

don’t melt together on the first pass.

✓ You’re welding a joint with a V-shaped groove and the angle of the

groove is too small (less than 60 to 70 degrees), such that you can’t

manipulate your electrode at the bottom of the joint to complete

the weld.

✓ Your electrode is too large for the metals you’re welding.

✓ Your speed of travel(how quickly you move the bead) is too fast, so

not enough metal is deposited in the joint.

✓ Your welding amperage is too low.If you don’t have enough electricity

going to the electrode, the current won’t be strong enough to melt the

metal properly

 Incomplete Fusion

Incomplete fusion occurs when individual weld beads don’t fuse together, or  when the weld beads don’t fuse properly to the base metal you’re welding,  such as in below.

a textbook example of incomplete fusion

The most common type of incomplete fusion is called overlap and usually  occurs at the toe(on the very top or very bottom of the side) of a weld. One of the top causes is an incorrect weld angle, which means you’re probably holding the electrode and/or your filler rods at the wrong angle while you’re making a weld; if you think that’s the case, tweak the angle a little at a time until your overlap problem disappears.

Here are a few more usual suspects when it comes to incomplete fusion

causes.

✓ Your electrode is too small for the thickness of the metal you’re welding.

✓ You’re using the wrong electrode for the material that you’re welding.

✓ Your speed of travel is too fast.

✓ Your arc length is too short.

✓ Your welding amperage is set too low.

If you think your incomplete fusion may be because of a low welding amperage, crank up the machine! But be careful: You really need only

enough amperage to melt the base metal and ensure a good weld.

Anything more is unnecessary and can be dangerous.

✓ Contaminants or impurities on the surface of the parent metal(the metal

you’re welding) prevent the molten metal (from the filler rod or elsewhere

on the parent metal) from fusing.

Undercutting

Undercutting is an extremely common welding defect. It happens when your  base metal is burned away at one of the toes of a weld. To see what I mean, look at Figure.

When you weld more than one pass on a joint, undercutting can occur between the passes because the molten weld is already hot and takes less heat to fill, yet you’re using the same heat as if it were cold. It’s actually a very serious defect that can ruin the quality of a weld, especially when more than 1⁄32 inch is burned away. If you do a pass and notice some undercutting, you must remove it before you make your next pass or you risk trapping slag (waste material — see the following section) into the welded joint (which is bad news). The only good thing about undercutting is that it’s extremely easy to spot after you know what you’re looking for.

Here are a few common causes of undercutting:

✓ Your electrode is too large for the base metal you’re welding.

✓ Your arc is too long.

✓ You have your amperage set too high.

✓ You’re moving your electrode around too much while you’re welding.

Weaving your electrode back and forth is okay and even beneficial, but if

you do it too much, you’re buying a one-way ticket to Undercutting City

(which is of course the county seat for Lousy Weld County).

Slag Inclusions

A little bit of slag goes a long way . . . toward ruining an otherwise quality weld. Slagis the waste material created when you’re welding, and bits of this solid material can become incorporated (accidentally) into your weld, as in Figure . Bits of flux, rust, and even tungsten can be counted as slag and can cause contamination in your welds.

Common causes of slag inclusions include

✓ Flux from the stick welding electrode that comes off and ends up in the

weld

✓ Failure to clean a welding pass before applying the next pass

Be sure to clean your welds before you go back in and apply a second weld bead.

✓ Slag running ahead of your weld puddle when you’re welding a V-shaped

groove that’s too tight

✓ Incorrect welding angle

✓ Welding amperage that’s too low

Flux Inclusions

If you’re soldering or brazing (also called braze welding), flux inclusions can be a real problem. If you use too much flux in an effort to “float out” impurities from your weld, you may very well end up with flux inclusions like those in Figure . (Head to Chapter 13 for more on brazing and soldering.)

If you’re working on a multilayer braze weld, flux inclusion can occur when you fail to remove the slag or glass on the surface of the braze before you apply the next layer. When you’re soldering, flux inclusion can be a problem if you’re not using enough heat. These inclusions are usually closely spaced, and they can cause a soldered joint to leak. If you want to avoid flux inclusions (and believe me, you do), make sure you do the following:

✓ Clean your weld joints properly after each pass.This task is especially

important when you’re brazing.

✓ Don’t go overboard with your use of flux.

✓ Make sure you’re using enough heat to melt the filler or flux material.

Porosity

If you read very much of this book, you quickly figure out that porosity(tiny holes in the weld) can be a serious problem in your welds (especially stick or mig welds). Your molten puddle releases gases like hydrogen and carbon dioxide as the puddle cools; if the little pockets of gas don’t reach the surface before the metal solidifies, they become incorporated in the weld, and nothing can weaken a weld joint quite like gas pockets. Take a gander at Figure  for an example of porosity.

Following are a few simple steps you can take to reduce porosity in your

welds:

✓ Make sure all your materials are clean before you begin welding.

✓ Work on proper manipulation of your electrode.

✓ Try using low-hydrogen electrodes.

Cracks

Cracks can occur just about everywhere in a weld: in the weld metal, the plate next to the weld metal, or in any other piece affected by the intense heat of welding. Check out the example of cracking in Figure.

Here are the three major types of cracks, what causes them, and how you can prevent them.

✓ Hot cracks:

This type of crack occurs during welding or shortly after you’ve deposited a weld, and its cause is simple: The metal gets hot too

quickly or cools down too quickly. If you’re having problems with hot cracking, try preheating your material. You can also postheat your material, which means that you apply a little heat here and there after you’ve finished welding in an effort to let the metal cool down more

gradually.

✓ Cold cracks:

This type of crack happens well after a weld is completed and the metal has cooled off. (It can even happen days or weeks after a

weld.) It generally happens only in steel, and it’s caused by deformities in the structure of the steel. You can guard against cold cracking by

increasing the thickness of your first welding pass when starting a new weld. Making sure you’re manipulating your electrode properly, as well as pre- and postheating your metal, can also help thwart cold cracking.

✓ Crater cracks:

These little devils usually occur at the ending point of a weld, when you’ve stopped welding before using up the rest of an

electrode. The really annoying part about crater cracks is that they can cause other cracks, and the cracking can just kind of snowball from

there. You can control the problem by making sure you’re using the appropriate amount of amperage and heat for each project, slowing your

speed of travel, and pre- and postheating.

Warpage

If you don’t properly control the expansion and contraction of the metals you work with, warpage(an unwanted distortion in a piece of metal’s shape) can be the ugly result. Check out an example in Figure.

If you weld a piece of metal over and over, the chances of it warping are much higher. You can also cause a piece of metal to warp if you clamp the joints too tightly. (If you allow the pieces of metal that make the joint to move a little, there’s less stress on them.)

Say you’re welding a Tjoint. The vertical part of the Tsometimes pulls itself toward the weld joint. To account for that movement, simply tilt the vertical part out a little before you weld, so that when it tries to pull toward the weld joint, it pulls itself into a nice 90-degree angle!

The more heat you use, the more likely you are to end up with warpage, so be sure to use only the amount of heat you need. Don’t overdo it. Opting for a slower speed of travel while welding can also help to cut down on warpage.

Spatter

Spatter(small particles of metal that attach themselves to the surface of the material you’re working on.) is a fact of life with most kinds of welding; no matter how hard you try, you’ll never be able to cut it out completely. You can see it in all its glory in Figure 11-5 in Chapter 11.

You can keep spatter to a minimum by spraying with an anti-spatter compound (available at your welding supply store) or by scraping the spatter off the parent metal surface.

These are the 10 most commonly found welding defects. Some new and useful articles are coming soon. So stay tuned.