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焊缝外观缺欠（也称宏观缺欠）主要包括未熔合、未焊透、形状缺欠和其他表面缺欠等。
未熔合是焊接时焊道与母材之间或焊道与
焊道之间未能完全熔化结合的部分。由于未熔合本身就是一种虚焊，在交变载荷的作用下，应力高度集中，极易造成开裂，是焊缝最危险缺陷之一。JB/T 4730—2005《承压设备无损检测》射线检测标准规定，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级焊缝中不允许存在未熔合。
未焊透是焊接接头根部未完全熔透的
现象。未焊透在焊缝中的存在，不但大大降低了焊缝的强度，同时容易延伸为裂纹性缺陷，导致构件破坏，尤其是连续性未焊透，更是一种危险的缺陷。由于未焊透的危害大，JB/T 4730—2005《承压设备无损检测》射线检测标准规定，所有Ⅰ级焊缝以及双面焊和加垫板的单面焊Ⅱ、Ⅲ级焊缝不允许存在未焊透，只是对于管子环向对接接头的单面焊，在所规定的未焊透深度前提下，可以允许存在。
形状缺欠是由于焊接工艺参数选择不当，或操作不合理而产生的焊缝外观缺欠。形状缺欠主要包括咬边、焊瘤、烧穿、下塌、凹坑、弧坑、疏松等。
咬边是由于焊接工艺参数选择不当或操作不正确引起的沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷。在立焊及仰焊位置容易发生咬边，在角焊缝上部边缘也容易发生咬边，如图2.1所示。
图2.1 咬边
焊瘤是焊接过程中熔化金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上所形成的金属瘤，如图2.2所示。焊瘤存在于焊缝表面，焊瘤下面往往伴随着未熔合、未焊透等缺陷，由于焊瘤的堆积，使焊缝的几何形状发生变化，容易造成应力集中。
图2.2 焊瘤
图2.3 烧穿和下塌
烧穿是焊接过程中熔化金属自坡口背面流出形成的穿孔缺陷，如图2.3（a）所示。烧穿易发生在第一焊道及薄板对接焊缝或管子对接焊缝中。烧穿的周围常有气孔、夹渣、焊瘤及未焊透等缺陷。穿过单层焊缝根部，或在多层焊接接头中穿过前道熔敷金属塌落的过量焊缝金属称为下塌，如图2.3（b）所示。
错边和角变形、焊缝尺寸形状不符合要求等也是常见的形状缺欠，这些形状缺欠在焊缝中的分布形态如图2.4所示。
图2.4 其他形状缺欠的形态
焊接时由于操作不便和空间位置所限易产生电弧擦伤，如图2.5（a）所示。电弧擦伤多属于人为产生的，不慎使焊条与施焊部位表面接触引起电弧会造成工件表面擦伤。焊接时熔滴爆裂后的液体颗粒溅落到工件表面形成的附着颗粒，严重时形成飞溅缺陷，如图2.5（b）所示。对于不锈钢焊接结构件，飞溅会降低焊件的抗晶间腐蚀能力。为避免飞溅的产生，焊接时必须选用质量合格的焊条，并按规定进行烘干处理。采用碱性焊条时尽量使用短弧，选用适当的焊接电流。对于不允许有飞溅的不锈钢件焊接时，可在焊缝两侧覆盖一层防飞溅涂料。
图2.5 电弧擦伤和焊接飞溅
表面撕裂、磨痕、打磨过量及层间错位等外观缺欠的特点见表2.1。
表2.1 表面撕裂、磨痕、打磨过量及层间错位等外观缺欠的特点
焊缝外观缺欠的存在不仅影响焊接件的形状尺寸，降低焊接接头的力学性能，甚至能引起接头漏水、漏气，严重影响构件的正常使用。以未熔合、未焊透、咬边、焊瘤等缺欠对结构件的危害较大。
焊缝弧坑对焊接接头的强度和应力有不利影响。焊瘤不仅影响焊缝外观，还掩盖了焊瘤处焊趾的质量状况，会在这个部位出现未熔合。咬边的危险性较大，它不但减少了焊缝的承压面积，而且在咬边根部往往形成尖锐的缺口，造成应力集中，容易形成应力腐蚀裂纹和应力集中裂纹。为保证接头质量，应对接头咬边有严格的限制。
JB/T 7949—1999《钢结构焊缝外形尺寸》规定了钢结构熔化焊对接和角接接头的外形尺寸。焊缝外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基体金属之间应平滑过渡。I形坡口对接焊缝（包括I形带垫板对接焊缝）如图2.6（a）所示，焊缝宽度 c = b +2 a ，余高 h 为0～3mm；V形坡口对接焊缝如图2.6（b）所示，焊缝宽度 c = g +2 a 。V形坡口 g =2 β （ δ - p ）+ b ［图2.7（a）］；U形坡口 g =2 β （ δ - R - p ）+2 R + b ［图2.7（b）］。焊缝最大宽度和最小宽度的差值，在任意50mm焊缝长度范围内不得大于4mm，整个焊缝长度范围内不得大于5mm。
图2.6 接头的尺寸要求
图2.7 V形和U形坡口接头的尺寸要求
在任意300mm连续焊缝长度内，焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度 f 如图2.8所示，其值应符合表2.2的规定。焊缝表面凹凸，在焊缝任意25mm长度范围内焊缝余高最大值与最小值之差不得大于2mm。
图2.8 焊缝边缘直线度
角焊缝的焊脚尺寸由设计或有关技术文件注明，其中CO 2 气体保护焊的焊脚尺寸值偏差应符合表2.3的规定。
表2.2 焊缝边缘直线度
表2.3 CO 2 气体保护焊角焊缝的焊脚尺寸要求 mm
注： δ 为较薄板的厚度。
焊缝外形尺寸经检验超出上述规定时应进行修磨或局部补焊。返修后应符合标准中规定，且补焊的焊缝应与原焊缝间保持圆滑过渡。特殊要求的焊缝外形尺寸可参照有关标准和技术规程执行。
焊接缺欠的分级实质上就是缺欠容限的分级。GB/T 12469—1990《钢熔化焊接头的要求及缺陷分级》把焊接接头的外观缺欠分为四级，见表2.4。
表2.4 钢熔化焊接头的焊接缺欠分级
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
注：除表明角焊缝缺陷外，其余均为对接、角接焊缝通用。 δ 为板厚； a 为设计焊缝有效厚度。
例如，Ⅰ级、Ⅱ级焊缝不得有表面气孔、表面夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤咬边、未焊透、接头不良等缺陷。Ⅲ级焊缝咬边不大于0.05 δ （ δ 为板厚），连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长度不大于10%焊缝全长。Ⅳ级焊缝咬边不大于0.1 δ ，且不大于1.0mm，长度不限；表面气孔每50mm焊缝长度内允许直径不大于0.4 δ ，且不大于3.0mm的气孔2个，孔距不小于6倍孔径。
获取某一要求的焊接缺陷试样并不是一件想到即能做到的事，许多焊接缺陷试样的获得常常需要靠点“运气”。在要求的位置获得要求的裂纹更不是一件容易的事。本节提供了一些焊接缺陷的制备方法，但最有价值的焊接缺陷试样不应来自于实验室，而应来自于工地和工作现场，这就需要经常留意和不断地搜集。
1）夹渣缺陷试样的制备 选取Q235钢为试验板材，尺寸规格为300mm（长）×150mm（宽）×12mm（厚）；焊缝填充材料为直径3.2mm的E5015焊条；对接接头处开V形坡口，钝边为1～2mm。焊接位置为平焊；焊接参数为焊接电流120～140A、焊接速度10～20cm/min。制取步骤如下。
①对接装配。对口间隙为起焊一端3.0mm，终焊一端4.0mm，试板两端点焊固定。
②焊道布置与焊接操作如图2.9所示，第2、3道焊道要窄，运条要稍快些。焊接第3道焊道时电弧偏向母材，使第2道焊道的焊渣夹杂在第2、3道焊道之间。
③其余焊道按正常焊接参数焊接，以避免出现非设计的焊接缺陷。
图2.9 焊缝夹渣缺陷试样的制备
2）根部未焊透缺陷试样的制备 试验母材、焊材及尺寸规格与夹渣缺陷试样的相同，焊接参数不同，制取步骤如下。
①对接装配。对口间隙为起焊一端1.5mm，终焊一端3.0mm，试板两端点焊固定。
②焊道布置与焊接操作如图2.10所示，第1道焊道焊接时，焊接速度要快。焊接电流为100～110A，同时提高电弧，在焊缝根部造成未焊透。
③其余焊道按正常焊接参数焊接，以避免出现非设计的焊接缺陷。
图2.10 焊缝未焊透缺陷试样的制备
3）未熔合缺陷试样的制备 试验母材、焊材及尺寸规格与夹渣缺陷试样的相同，焊接参数不同，制取步骤如下。
①对接装配。对口间隙为起焊一端3.0mm，终焊一端4.0mm，试板两端点焊固定。
图2.11 焊缝未熔合缺陷试样的制备
②坡口未熔合焊道布置与焊接操作如图2.11（a）所示，第2道焊道焊接时，将焊接电流调整为110A，同时电弧偏向第2道焊道，使靠近母材坡口的一侧不熔化。
③层间未熔合焊道布置与焊接操作如图2.11（b）所示，第3道焊道焊接时，将焊接电流调整为110A，同时电弧偏向对接坡口。
④其余焊道按正常焊接参数焊接，以避免出现非设计的焊接缺陷。
选取Q235钢为试验板材，尺寸规格为300mm（长）×150mm（宽）×12mm（厚）；焊缝填充材料为直径3.2mm的E5015焊条；对接接头处开V形坡口，钝边为1～2mm。焊接位置为平焊；焊接参数为焊接电流120～140A、焊接速度10～20cm/min。制取步骤如下。
①对接装配。对口间隙为起焊一端3.0mm，终焊一端4.0mm，试板两端点焊固定。
②第2、3道焊道焊接时，在需要出现气孔的部位，偏离正常焊接时的焊条角度，并拉长电弧，然后熄弧使焊缝冷却后继续按正常参数和正常操作进行焊接。
③其余焊道按正常焊接参数焊接，以避免出现非设计的焊接缺陷。
示例1 试验材料为20G钢管一对，外径为42mm，壁厚为5mm，长度为100mm。焊缝填充材料为TIG-J50焊丝，直径为2.5mm。裂纹试样制备步骤如下。
①加工坡口及打磨。钢管加工成30°角的V形坡口，钝边为1.0mm。坡口表面及其附近母材打磨去除锈蚀、油污、油漆等。
②对口点固。点焊一点，焊点长度为10～15mm；对口间隙为2～3mm。
③打底焊。采用手工填丝钨极氩弧焊（TIG）打底，控制焊层厚度在2mm左右，焊接电流为90～100A，氩气流量为12L/min。
④试样刚性固定。待试样冷却到室温后，试样水平放置，两端刚性固定。
⑤预置铜丝。在需要设置裂纹的位置，将细铜丝蘸微量胶水粘于焊缝上。采用电焊机二次线缆中的细铜丝即可。根据所需裂纹的长度、宽度，决定放置铜丝的长度和数量。要得到明显的裂纹，一般直径为0.2mm的铜丝数量要多于5根。
⑥焊接填充层。焊接电流要稍大些，如130～140A，同时控制焊道层厚度为2～3mm；焊接完成后，铜丝放置处的裂纹肉眼清晰可见。
⑦焊接盖面层。焊接电流为100～110A，填满焊道即可。
应指出，在打底层焊接时加入铜丝，可在焊缝底部形成裂纹，但此时应先将试样刚性固定再进行焊接。盖面焊时加入铜丝，可形成肉眼可见的焊缝表面裂纹。用T91钢管代替20G钢管，可不采用刚性固定，但此时不能保证稳定地获得裂纹。用Q235钢板代替20G钢管，采用上述方法也可以制出板状试样的焊缝裂纹。
示例2 试验材料为34CrNi3MoA中碳调质钢板，尺寸规格为120mm（长）×80mm（宽）×5mm（厚）；焊缝填充材料为直径2.0mm的85钢丝、直径2.0mm的H20CrMoA焊丝。裂纹试样制备步骤如下。
①坡口及打磨。钢板加工成30°角的V形坡口，钝边为1.0mm。坡口表面及其附近母材打磨去除锈蚀、油污、油漆等。
②对口点固。在钢板的两端进行点固，起点间隙为0mm，终点间隙为3mm。点固焊长度为5～15mm。
③焊接参数。采用手工填丝钨极氩弧焊（TIG），钨极直径为2.0mm，焊接电流为60A，氩气流量为8L/min，双面焊接。
④正面无裂纹区焊接。采用H20CrMoA焊丝，环境温度较低时，适当预热。
⑤正面有裂纹区焊接。无裂纹区焊接完成后，采用85钢丝焊接有裂纹区。每焊接一小段，采用氩气进行冷却，但冷却程度不能太大，否则会出现肉眼可见的裂纹。
⑥裂纹方向的控制。当需要制备纵向裂纹时，按图2.12（a）的方法将试样刚性固定；当需要制备横向裂纹时，按图2.12（b）的方法将试样夹持在夹具上，外力 F 用气动装置加在试板边缘上，调整加载速度为170～230mm/s，加载时间为0.05～0.2s。模块曲率半径 R 约为500mm。
⑦试板反面焊接。采用H20CrMoA焊丝，焊接参数与前面一样。焊接完成后，正面焊缝裂纹尺寸会进一步变小。
图2.12 制备焊缝裂纹试样的夹具