焊接裂纹的种类和基本特征的分析
1．关于焊接工艺评定
1.1目前的焊接工艺评定标准问题
在石油化工建设中，目前的焊接工艺评定标准较多，如JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》GB151《管壳式换热器》及锅规中也有关于焊接工艺评定的要求，由于有上述标准的存在，且有关标准在不断的修订，因此，随着标准的修订，部分原先做的工艺评定作废，施工（制造）单位花费大量的人力、物力去做工艺评定，如我单位原有工艺评定约900个，某新标准发布后进行清理一次作废300个，甚至20钢的焊接也需要重新进行工艺评定，给企业增加了负担。
1.2关于工艺评定的建议
1）对原有的工艺评定标准进行整合，成为一个工艺评定标准。国家有关部门正在把受监察的压力容器、压力管道、锅炉等焊接工艺评定的标准统一编制JB4708《承压设备工艺评定》，这对施工（制造）单位来说是一个好消息，建议新标准在广泛的调研基础上，参照ASME 等国际标准进行编制，尤其要做好标准改版后的新旧标准的衔接问题，达到新旧标准的平稳过渡。
2）像工艺评定这样的标准要具有相对稳定性，而且要尽量和ASME 这样的国际标准接轨，以适应国内企业承包国际工程的需要。
3）目前对于工艺评定的规定过死，各家均单独进行工艺评定，这样浪费了大量的人力、物力，对于国内的大型企业（如同为石化工程承包一级企业）可考虑对工艺不太特殊的工艺评定进行资源共享。2．关于焊工
2.1焊工技术水平
焊工对于保证工程的焊接质量起着至关重要的作用，因此，焊工的技术水平高低可以反映一个企业的焊接水平的高低，但目前普遍存在的问题是焊工执行工艺卡不严格，甚至有些焊工见不到焊接工艺卡，焊工只凭自己的经验施焊，尤其是对一些要求严格控制焊接能量的钢种，焊接质量得不到保证。
2.2关于焊工执行焊接工艺的建议
各单位要求焊工执行工艺卡的方法，从最初像焊接球罐这样的压力容器在焊工调好焊接工艺参数后，把焊机棚锁死不允许焊工整电流的方法，到目前日本及国内的一些企业规定出每根一定直径的焊条的焊接长度，应该说这种方法比最初的方法有了很大的提高，同时，质量检查人员也容易进行检查，能够较好的保证焊接质量。
3．关于焊接及热处理工艺
3.1关于焊接材料的选用和使用
焊接材料的正确选用应该说是保证质量的决定性因素，焊接材料的选择要注意的问题：一是认识上的问题，有些设计单位的图纸上标注“通过焊接工艺评定来选择焊接材料”这种认识是错误的，按JB4708的原理，工艺评定只保证焊接接头的力学性能，其他的一些性能如：
接头的抗腐蚀性，高温性能等是通过钢材的研发单位，焊接材料的生产单位来保证；二是选择的焊材料在所施的焊件上正确应用，即不用错焊接材料。
3.2关于焊接材料使用的建议
近年来，随着国家有关的标准出台和各单位质量意识，水平的提高，各单位根据国家的有关要求和单位的实际情况制订了相应的措施，但用错焊条的事故发生，对于单一的容器类设备组焊因涉及到的焊材的种类不是太多，焊接材料的领用较容易控制；如对于装置材质种类比较多的情况，可考虑采用以下的措施：（1）制订焊接材料领用卡领取焊材（2）对于重要的设备管线（如高压临氢，易燃、易爆介质的合金管线）可考虑可按一定的比例，必要时100%进行光谱检验；（3）目前我国的焊接材料的色标及包装情况不是很好，国家在制订有关的焊接材料标准时可考虑借鉴日本焊条生产的经验，如日本神钢的焊条除顶端有色标外，侧面也有色标（二次色），这样焊工在焊接时就不容易用错。
3.3关于焊接接头
在焊接施工中，对接接头的质量比较容易得到保证，而对于一些角接接头，尤其是一些和主管连接的管嘴及小管的插焊接头的焊接质量不容易得到保证，对于前者首先应尽可能多的进行的预制，即这样的接头尽可能在地面等条件比较好的情况下焊接完毕，对于后者则应加强对操作人员执行工艺纪委的检查：即插焊接头组对时应留2~3mm的间隙，同时，接头至少焊接两遍，每遍的焊接起弧点应错开。
3.4关于热处理
现场对于管道的热处理比较容易出现的问题是接头的硬度不合格,出现接头硬度不合格的因素可能有多种,归纳起来可能有以下的原因：
（1）热电偶热处理前未经过校检，或热电偶连接的方法不正确，以致测出的温度不正确；
（2）被处理件内部不干净，如某项目在Cr5MO管道热处理过程中因前一天下雨内部有积水，因而热处理硬度不合格；
（3）被热处理件应在热处理过程中有能够膨胀的余地，如集箱连接管焊口在热处理最好能同时进行热处理；
（4）对于某些热处理过程，如管道的一些管件焊接后检查硬度不合格也有可能是管件本身的质量不合格，尤其是未经认证的一些小厂生产的管件，有时其力学性能和化学成分达不到标准规定的要求。
另外，目前国家、行业、专业标准关于硬度检验的合格标准不统一，笔者认为上述问题按以下原则处理：首先执行设计要求，如对一些特殊钢种P91/T91等设计会在设计文件中给出具体热处理后的硬
度合格标准，其次是行业标准的要求不能低于国家标准的要求，再次是对于行业标准中不同要求采取“执行较严格”和“执行专业”的要求，如对于Cr5MO钢炉管的焊接后热处理硬度检查，中石化集团的铬钢焊接规程和炉管焊接技术条件对硬度检查的合格标准规定，这时应执行“专业”的规定。即上述规定的后者，还有即是目前的有关标准规范对合金钢的热处理后硬度检查的合格标准规定比较“松”，有时，
虽然按规范的要求硬度合格，但实际硬度值如接近规范规定的上限，这时也应仔细检查，考虑在热处理过程中可能存在某些问题。
对焊接裂纹的种类和基本特征的分析
随着钢铁、石油化工、舰船和电力等工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数的方向发展，有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作。因此，各种低合金高强钢，中、高合金钢、超强钢，以及各种合金材料的应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金的应用，在焊接生产上带来许多新的问题，其中较为普遍而又十份严重的就是焊接裂纹。
裂纹有时出现在焊接过程中，也有时出现在放置或运行过程中，及所谓延迟裂纹。因为这种裂纹在制造中无法检测，所以这种裂纹的危害性更为严重。焊接过程中所产生的裂纹有多种多样，就目前的研究，按产生裂纹的本质来分，大体上可分为以下五大类：
一、热裂纹
热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹。根据所焊金属的材料不同，所产生热裂纹的形态、温度区和主要原因也各不同，因此又把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹等三类。
1、结晶裂纹在结晶后期，由于低容共晶形成的液态薄膜消弱了晶粒间的联结，在拉伸应力作用下发生开裂。
主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含硫、磷、铁、碳、硅偏高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金的焊缝中。个别情况下，结晶裂纹也能在热影响区产生。
2、高温液化裂纹在焊接热循环峰值温度的作用下，在热影响区和多层焊的层间发生重熔，在应力作用下产生的裂纹。
主要发生在含有铬镍的高强钢、奥氏体钢、以及某些镍基合金的近缝区或多层焊层间部位。母材和焊丝中硫、磷、硅碳偏高时，液化裂纹的倾向将显著增高。
3、多边化裂纹已凝固的结晶前沿，在高温和应力的作用下，晶格缺陷发生移动和聚集，形成二次边界，它在高温处于低塑性状态，在应力作用下产生的裂纹。
多边化裂纹多发生在纯金属或单相奥氏体合金的焊缝中或近缝区，它是属于热裂纹的类型。
二、再热裂纹
厚板焊接结构，并含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一定温度下服役的过程中，在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹称为再热裂纹。再热裂纹多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢和某些镍基合金的焊接热影响区粗晶部位。
三、冷裂纹
冷裂纹是在焊接中产生的较为普遍的一种裂纹，它是在焊后冷至较低温度下产生的。冷裂纹主要产生在低合金钢、中合金钢、中碳和高碳钢的焊接热影响区。个别情况下，如焊接超高强度钢或某些钛合金时，冷裂纹也出现在焊缝金属上。
根据被焊钢种和结构的不同，冷裂纹也有不同的类别，大致可分为以下三类：
1、延迟裂纹
它是冷裂纹中的一种普遍形态，主要特点是不在焊后立即出现，而是有一般孕育期，在淬硬组织、氢和拘束应力的共同作用下而产生的具有延迟特征的裂纹。
2、淬火裂纹
这种裂纹基本上没有延迟现象，焊后立即发现，有时发生在焊缝上，有时出现在热影响区。
主要是有淬硬组织，在焊接应力作用下产生的裂纹。
3、低塑性脆化裂纹
某些塑性较低的材料，冷至低温时，由于收缩力而引起应变超过了材质本身所具有的塑性储备或材质变脆而产生的裂纹。由于是在较低的温度下产生的，所以也是属于冷裂纹的另一形态，但无延迟现象。
四、层状撕裂
大型采油平台和厚壁压力容器的制造过程中，有时出现平行于轧制方向的阶梯裂纹，所谓层状撕裂。
主要是由于钢板的内部存在有分层夹杂物（沿轧制方向），在焊接时产生的垂直于轧制方向的应力，致使在热影响区火稍远的地方，产生“台阶”式层状撕裂。
五、应力腐蚀裂纹
某些焊接结构（如容器和管道），在腐蚀介质和应力的共同作用下产生的延迟裂纹。
影响应力腐蚀裂纹的因素有结构的材质，腐蚀介质的种类、结构的形态、制造和焊接工艺、焊接材料，以及消除应力的程度等。应力腐蚀是在服役过程中产生的。
各种焊接裂纹成因特点及防止措施，这条必须收藏了 焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。1.热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。（1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si骗高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。防治措施为：在冶金因素方面，适当调整焊逢金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。（2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成
物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。（3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。2.再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位，其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。防治再热裂纹从选材方面，可以选用细晶粒钢。在工艺方面，选用较小的线能量，选用较高的预热温度并配合以后热措施，选用低匹配的焊接材料，避免应力集中。3.冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区，但有些金属，如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下，钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下，配合以拉应力，便形成了冷裂纹。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分
一、焊接缺陷的分类 焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷两种 1．外部缺陷 1）外观形状和尺寸不符合要求； 2）表面裂纹； 3）表面气孔； 4）咬边； 5）凹陷； 6）满溢； 7）焊瘤； 8）弧坑； 9）电弧擦伤； 10）明冷缩孔； 11）烧穿； 12）过烧。 2．内部缺陷 1）焊接裂纹：ａ.冷裂纹；ｂ.层状撕裂；ｃ.热裂纹；ｄ.再热裂纹。 2）气孔； 3）夹渣； 4）未焊透； 5）未熔合； 6）夹钨； 7）夹珠。 二、各种焊接缺陷产生原因、危害及防止措施 1、外表面形状和尺寸不符合要求 表现：外表面形状高低不平，焊缝成形不良，焊波粗劣，焊缝宽度不均匀，焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚单边或下凹过大，母材错边，接头的变形和翘曲超过了产品的允许范围等。 危害：焊缝成形不美观，影响到焊材与母材的结合，削弱焊接接头的强度性能，使接头的应力产生偏向和不均匀分布，造成应力集中，影响焊接结构的安全使用。
产生原因：焊件坡口角度不对，装配间隙不匀，点固焊时未对正，焊接电流过大或过小，运条速度过快或过慢，焊条的角度选择不合适或改变不当，埋弧焊焊接工艺选择不正确等。 防止措施：选择合适的坡口角度，按标准要求点焊组装焊件，并保持间隙均匀，编制合理的焊接工艺流程，控制变形和翘曲，正确选用焊接电流，合适地掌握焊接速度，采用恰当的运条手法和角度，随时注意适应焊件的坡口变化，以保证焊缝外观成形均匀一致。 2、焊接裂纹 表现：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏形成的新界面所产生的缝隙，具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。按形态可分为：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹、热影响区再热裂纹等。 危害：裂纹是所有的焊接缺陷里危害最严重的一种。它的存在是导致焊接结构失效的最直接的因素，特别是在锅炉压力容器的焊接接头中，因为它的存在可能导致一场场灾难性的事故的发生，裂纹最大的一个特征是具有扩展性，在一定的工作条件下会不断的“生长”，直至断裂。 产生原因及防止措施： （1）冷裂纹：是焊接头冷却到较低温度下（对于钢来说是Ms温度以下）时产生的焊接裂纹，冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带，裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩展。这是由于焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决定的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等)。 产生机理：钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向，焊接接头的含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力状态。 产生原因： a.钢种原淬硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。钢的淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹。 b.氢的作用，氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越强。 c.焊接接头的应力状态：高强度钢焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取决于钢的淬硬倾向和氢的作用，还决定于焊接接头的应力状态。焊接时主要存在的应力有：不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。
焊接裂纹的分析与处理 我们在厂修车体、车架、转向架构架时经常会遇到焊缝或母材的裂纹。我们已经讲过裂纹的判断，判断出裂纹以后就需要对裂纹进行处理。如果我们在处理之前对裂纹没有一个准确的分析，就不可能制定出最佳的处理方案。因此必须要对裂纹进行认真的分折。 根据焊接生产中采用的钢材和结构类型不同，可能遇到各种裂纹，裂纹多产生在焊缝上，如焊缝上的纵向裂，焊缝上的横向裂。也可以产生在焊缝两侧的热影响区，焊缝热影响区的纵向裂，焊接影响的横向裂纹，焊接热影响区的焊缝贯穿裂纹，有时产生在金属表面，有时产生在金属内部，如焊缝根部裂、焊趾裂，有的裂纹用肉眼可以看到，有的则必须借助显微镜才能发现，有的裂纹焊后立即出现，有的则是放置或运行一段时间之后才出现。 1.焊缝裂纹的分类 根据裂纹的本质和特征，可分为五种类型：即热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂及应力腐蚀裂纹。 1.1热裂纹 热裂纹是在高温情况下产生的，而且是沿奥氏体晶界开裂，就目前的理解，把裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹三类。（1）结晶裂纹—结晶裂纹的形成期，是在焊缝结晶过程中且温度处在固相线附近的高温阶段，即处于焊缝金属的凝固末期固液共存阶段，由于凝固金属收缩时残存液相不足，致使沿晶开裂，故称结晶裂
纹，由于这种裂纹是在焊缝金属凝固过程中产生的，所以也称为凝固裂纹。 结晶裂纹的特征：存在的部位主要在焊缝上，也有少量的在热影响区，最常见的是沿焊缝中心长度方向上开裂，即纵向裂，断口有较明显的氧化色，表面无光泽，也是结晶裂纹在高温下形成的一个特征。（2）液化裂纹—焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，在多层焊缝的层间金属以及母材近缝区金属中，由于晶间层金属被重新熔化，在一定的收缩应力的作用下，沿奥氏体晶界产生的开裂，称为“液化裂纹”也称“热撕裂”。 液化裂的特征： ①易产生在母材近缝区中紧靠熔合线的地方（部分溶化区），或多层焊缝的层间金属中。 ②裂纹的走向，在母材近缝区中，裂纹沿过热奥氏体晶间发展；在多层焊缝金属中，裂纹沿原始柱状晶界发展，裂纹的扩展方向，视应力的最大方向而定，可以是横向或纵向；并在多层焊焊缝金属中，液化裂纹可以贯穿层间；在近缝区中的液化裂纹可以穿越熔合线进入焊缝金属中。 从被焊的材料上看，液化裂纹主要发生在含有铬、镍的高强度钢、奥氏体钢以及某些镍基合金等材料中。 （3）多边化裂纹--焊接时，焊缝或近缝区在固相线以下的高温区间，由于刚凝固的金属存在很多晶格缺陷(主要是位错和空位)和严重的物理及化学不均匀性，在一定的温度和应力作用下，由于晶格缺陷的
焊接种类、特点及应用的研究 作者：曾向峰 机械工程学院机械096班 20094410636 摘要：焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。焊接方法的种类很对，按焊 接过程的特点可分为三大类：熔焊、压焊和钎焊。按热源的不同可分为气焊、电弧焊、电阻焊、摩擦焊、火焰钎焊、感应钎焊等。各种不同的焊接方法都有其各自的特点，此论文研究的就是各种不同焊接方法的优势和缺陷及拘于此的各自适用范围。 关键词：种类特点适用范围发展趋势 一、概述 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件产生原子间结合的一种连接工艺方法。与机械制造工程其他连接方法不同，金属焊接的实质是两部分金属形 成原子间结合的一种连接。 气焊焊条电弧焊 电弧焊埋弧焊氩弧焊 熔焊等离子弧焊气体保护电弧焊 电子束焊 CO 气体保护焊 2 激光焊 金电阻焊 属摩擦焊 焊压焊超声波焊 接爆炸焊 方扩散焊 法洛铁钎焊 火焰钎焊 电阻钎焊 钎焊感应钎焊盐浴钎焊 浸渍钎焊 炉中钎焊金属浴钎焊
焊接主要用于制造金属结构，如锅炉、压力容器、管道、传播、车辆、桥梁、飞机、火箭、起重机、海洋结构、冶金和石油化工设备等。它也用来制造机器零件、部件和工具等，重型机械和冶金、锻压机械的机架与轴、齿轮、锻模、刀具等。几乎所有工业部门都需要焊接。一些发达国家每年生产的焊接结构已占钢产量的60%以上。 焊接之所以能得到广泛应用，是因为焊接具有一系列优点： （1）连接性能好焊缝具有良好的力学性能，能耐高温、高压、能耐低温、具有良好的密封性、导电性、耐蚀性和耐磨性等。 （2）省料、省工、成本低采用焊接方法制造金属结构，一般比铆接节省金属材料10%-20%。（3）重量轻采用焊接方法制造船舶、车辆、飞机、飞船、火箭等运载工具，可以减轻自重，提高运载能力。 （4）简化工艺可以采用焊接方法制造重型、复杂的及其零部件，简化铸造和锻造工艺，以及简化切削加工工艺。 焊接也有一些不足之处： （1）焊接结构师补课拆卸的，不变更换、修理部分零部件。 （2）熔焊接头的力学性能不如轧制的母材金属，这主要是指塑性和韧性。 （3）焊接会产生一定的焊接残余应力和焊接变形，有可能会影响零部件与焊接结构的形状、尺寸，增加结构工作时的应力，降低承载能力，还可能会引起裂纹。 （4）会产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、未溶合、夹渣、气孔和咬边等，引起应力集中，降低承载能力，缩短使用寿命，甚至造成脆断。 二、传统常用焊接方法 1、焊条电弧焊 （1）焊条电弧焊的概念：利用电弧作为热源，用手工操纵焊条进行焊接的熔焊 方法称为焊条电弧焊。 （2）焊条电弧焊的特点： I、热源（电弧）温度高，热量集中，焊接速度快，生产率高，热影响区小； II、焊接变形小，焊接质量高； III、设备简单，操作灵活，适应性强；
第一章焊接接头及图样标注 焊接连接形成的焊接接头是焊接结构的最基本要素。焊接接头的设计是在充分考虑结构特点、材料特性、接头工作条件的经济性等的前提下，在首先选定焊接方法之后，正确合理地布置焊缝，确定接头的类型；对于熔焊接头，还需正确地确定坡口形状和尺寸，校核接头的承载能力，最后参照有关国内、国际标准，把焊接接头在结构图样上清楚准确地表示出来。 1.1焊接接头 1.1.1概述 焊接接头是指用焊接方法把金属材料连接起来的接头，简称接头。它是组成焊接结构的最基本要素，在某些情况下，它又是焊接结构的薄弱环节，掌握焊接接头的构造特点、工作性能，对正确设计、制造和使用具有重要意义。 1.1.2焊接接头的基本类型
图1-3 典型焊缝形状及各部分名称 a)V形坡口焊缝b) 凸形角焊缝c)凹形角焊缝 1.2焊接接头的表示方法 1.2.1 焊缝符号 焊缝符号与焊接方法代号是供焊接结构图样上使用的统一符号或代号，也是一种工程语言，世界各国的焊缝符号和焊接方法代号不尽相同，设计人员应该掌握并在自己的设计实践中加以正确运用。我公司是经过DIN6700认证的企业，焊缝标注应依据ISO2553 《焊接、硬钎焊和软钎焊接头在图样上的表示方法》标准进行。 焊缝符号包括基本符号、辅助符号和焊缝尺寸符号。焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必要时还要加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。 （1）基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。在ISO2553中规定了20种基本符号，见表1-1。
2） （2）基本符号的组合：由于焊接有时要求从两面进行，因此需要在指引线的两基准线上分别标注出来基本符号。典型的基本符号组合见表1-2。
不锈钢的种类及其焊接方法注意事项 不锈钢种类按金相组织可分为： 铁素体不锈钢(400系)，为铬不锈钢，主要代表有Gr13,G17,Gr27-30 奥氏体不锈钢(300系)，铬镍不锈钢，主要代表有304,316,321等 马氏体不锈钢(200系)，铬锰不锈钢，碳含量高，主要代表有1Gr13等 321 ，( 1Cr18Ni9Ti ) 又称18-8 304，( 0Cr18Ni9 ) 304L , ( 00Cr19Ni10 ) 316 , ( 0Cr17Ni12Mo2 ) 316L , ( 00Cr17Ni14Mo2 ) 201 ( 17Cr4.5Ni6) 不锈钢201与304区别 不锈钢201与304的区别 1、规格：常用的不锈钢板材分为201和304两种型号，实际是是成分不同，304质量好一些，但价格贵，201差一些。304为进口不锈钢板,201为国产不锈钢板。 2、201组成为17Cr-4.5Ni-6Mn-N，是节Ni钢种，301钢的替代钢。经冷加工后具有磁性，用于铁路车辆。 3、304组成为18Cr-9Ni，是得到最广泛应用的不锈钢、耐热钢。用于食品生产设备、昔通化工设备、核能等。 4、201是含锰较高，表面很亮带有暗黑的亮，含锰较高容易生锈。304含铬较多, 表面呈现哑光，不生锈.两种放在一起就有比较了。最重要的就是耐腐蚀性能不 同,201的耐腐蚀性能很差，所以价格就要便宜很多?又因为201含镍低，所以价格比304的低，于是耐腐蚀性能就不如304的了。 5、201与304之间的区别就是含镍的问题。而且304的价格现在都比较贵，一般都要接近50000 一吨，但304的话起码可以保证在使用过程中不会生锈。 (可用药水做实验) 6、不锈钢不易生锈是因为在钢体表面形成富铬氧化物可保护钢体,201料属于 高锰不锈钢较304硬度大高碳低镍. 7、成分不同(主要从含碳，含锰，含镍，含铬几方面来区分201与304的不锈钢)钢号碳(C)硅(Si)锰(Mn)磷(P)硫(S)铬(Cr)镍(Ni)钼杆(Mo)铜 (Cu)AISI(304) < 0.08 < 1.00 < 2.00 < 0.045 < 0.03 18-20 8-10 AISI(201) < 0.15 < 1.00 5.5-7.5 < 0.05 < 0.03 16-18 3.5-5.5 以上是摘抄的，说到耐疲劳，201硬度较大，韧性不如304,还是304的耐疲劳度好
钢结构焊接裂纹的原因 及防治措施 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
钢结构焊接裂纹的原因及防治措施本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验，对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。 焊接裂纹是钢结构在制造过程出现的危害最严重的缺陷,我公司主要承担为安阳钢铁备件制造、安装及系统检修,在钢结构的制造过程中,有时焊缝会出现焊接裂纹,给工程施工带来一定的影响,具体表现在:裂纹能引起严重的应力集中,降低焊接接头的承载能力,任其发展的话最终会导致焊接结构的破坏,降低工程质量,缩短结构寿命,严重时可能造成安全事故,间接延误工期并增加施工成本,影响公司的形象,所以说裂纹在钢结构的制造过程中一经发现必须彻底清除,进行修补,确保产品质量.以下对钢结构制造过程中裂纹产生的原因及其防治措施进行分析。 1.内在原因分析及相应的预防措施 一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。 1.1.热裂纹 热裂纹是指在焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时产生的裂纹,故又称为高温裂纹.其产生的原因是由于焊接熔池在结
晶过程中存在偏析现象,偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质.它们在结 晶过程中以液态间层形式存在,凝固以后的强度也较低,当焊接应力足够 大时就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开形成裂纹.此外如果母材的晶界上也存在低熔点共晶和杂质,则在加热温度超过其熔点的热影响区,这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层,在一定条件下,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热影响区液化裂纹.总之,热裂纹的产生是冶 金因素和力学因素共同作用的结果.热裂纹特征是:多贯穿在焊缝表面,且断口被氧化成氧化色.它主要的表现形式:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹.针对其产生的原因采取以下预防措施:a) 限制钢材和焊材中的硫、磷元素的质量分数.b)改善熔池金属的一次结晶,细化晶粒提高焊缝金属的抗裂性:广泛采用的方法是向焊缝金属中加入细化晶粒的元素.c)控制焊接工艺参数,适当提高焊缝成型系数:可采用多层多道焊法,避免中心线偏析,可防止中心线裂纹。 1.2.冷裂纹 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹.它与热裂纹不同, 是在焊后较低温度下产生的,可以焊后立即出现,有时要经过一段时间才 能出现,这种拖后一段时间才能出现的裂纹也称为延迟裂纹.冷裂纹主要 发生在中碳钢、高碳钢、低合金钢或中合金钢中,产生的原因主要有三个因素:1)钢的淬硬倾向大;2)焊接接头受到的拘束应力;3)较多的扩散氢的存在和浓集.这三个条件同时存在时,就容易产生冷裂纹.在许多情况下,
焊接冷裂纹 1.前言 1.1焊接裂纹的简介 焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏所产生的缝隙。在焊接生产中由于钢种和结构的类型不同，可能出现各种裂纹，焊接裂纹产生的条件和原因各有不同。有些裂纹在焊后立即产生，有些在焊后延续一段时间才发生，有的在一定外界条件诱发下才产生；裂纹既出现在焊缝和热影响区表面，也产生在其内部。 焊接裂纹对焊接结构的危害有：①减少了焊接接头的工作截面，因而降低了焊接结构的承载能力②构成了严重的应力集中。裂纹是片状缺陷，其边缘构成了非常尖锐的切口应力集中，既降低结构的疲劳强度，又容易引发结构的脆性破坏。 ③造成泄漏。由于盛装或输送有毒且可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道，若有穿透性裂纹，必然发生泄漏。④表面裂纹能藏污纳垢，容易造成或加速结构的腐蚀。⑤留下隐患，使结构变得不可靠。由于延迟裂纹产生具有不定期性，微裂纹和内部裂纹易于漏检，这些都增加了焊接结构在使用中的潜在危险。 焊接裂纹是焊接结构最严重的工艺缺陷，直接影响产品质量，甚至引起突发事故，例如，焊接桥梁坍塌，大型海轮断裂，各种类型压力容器爆炸等恶性事故。随着现代钢铁、石油化工、船舶和电力等工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数方向发展，有的在低温、深冷或腐蚀介质下工作，都广泛采用各种低合金高强钢材料，而这些金属材料通常对裂纹十分敏感。因此，从焊接裂纹的微观形态、起源与扩展及影响因素等进行深入分析，对防止焊接裂纹和保证工程结构的质量稳定性是十分重要的。 1.2焊接裂纹分类 焊接裂纹按产生的机理可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹等。 (1)热裂纹 焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也不同。
复合板焊接裂纹分析及防治 前言： 随着压力容器行业标准及复合钢板锻造技术的日渐完善，越来越多的设计部门选用复合板做为压力容器的主体材料，14年本公司承制了一台主体材料 (S32168+Q245R)，厚度（14+3）、（16+3）、（18+3）、（26+3）、（32+3），DN2600`2200`1800的大型变径压力容器。本公司根据合格的焊接工艺评定指导生产，但实际生产中一次拍片合格率为仅75%，主要缺陷为筒体环焊缝近不锈钢侧表面裂纹，经过分析及现场观察，提出相应措施，解决了复合板裂纹问题，一次拍片率合格率达到95%。一（S32168+Q245R）复合板焊接性分析 此复合板为奥氏体系复合板，焊接性良好，焊接时，覆层和基层分开各自进行焊接，焊接中的主要问题在于基层与覆层交接处的过渡层焊接，过渡层的焊接性与异种钢对接接头焊接性相同，但又有本质区别，复合板过渡层焊接，实质是一个堆焊过程，堆焊焊道可简单的理解为对接接头的熔合区和热影响区，堆焊更能反应熔合区及热影响区的薄弱，过渡层焊接时主要存在以下几个问题： 1结晶裂纹 焊接金属在凝固结晶末期，在固相线Ts附近，因晶间残存液膜使塑性下降所造成的热裂纹，影响因素主要有： 1）碳的影响：焊接奥氏体复合钢板时，由于基础碳钢板的含碳量高于覆层，焊接时覆层受基础稀释作用，使焊缝中奥氏体形成元素减少，含碳量增加，碳在钢中是影响结晶裂纹的主要因素，并能加剧S/P及其他元素的有害作用。 2）S/P元素的影响：奥氏体钢结晶温度区间很大，熔池结晶时在晶界上形成 S/P/Si等低熔点共晶，在结晶过程中形成液态薄膜，这种液态薄膜在复合板焊接时产生的拉伸应力作用下易产生裂纹。 3）结晶引领相的影响：
虽然已经应用铝及其合金焊成许多重要产品，但实际焊接生产中并不是没有困难，主要的问题有：焊缝中的气孔、焊接热裂纹、接头“等强性”等。由于铝及其合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，且多具有难熔性质（如Al 2 O3的熔点为2050℃，MgO熔点为2500℃），加之铝及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属中夹杂物。同时，氧化膜（特别是有MgO存在的，不很致密的氧化膜）可以吸收较多水分而常常成为焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线胀系数大，导热性又强，焊接时容易产生翘曲变形。这些也都是焊接生产中颇感困难的问题。下面，对在试验过程中产生比较严重的裂纹进行深入的分析。 1铝合金焊接接头中的裂纹及其特征 在铝合金焊接过程中，由于材料的种类、性质和焊接结构的不同，焊接接头中可以出现各种裂纹，裂纹的形态和分布特征都很复杂，根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式：（1）焊缝金属中的裂纹：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、发状或弧状裂纹、焊根裂纹和显微裂纹（尤其在多层焊时）。 （2）热影响区的裂纹：焊趾裂纹、层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。 在试验过程中发现，当填充材料表面清理不够充分时，焊接后焊缝中仍存在较多的夹杂和少量的气孔。在三组号试验中，由于焊接填充材料为铸造组织，其中夹杂为高熔点物质，焊接后在焊缝中仍将存在；又，铸造组织比较稀疏，孔洞较多，易于吸附含结晶水的成分和油质，它们将成为焊接过程中产生气孔的因素。当焊缝在拉伸应力作用下时，这些夹杂和气孔往往成为诱发微裂纹的关键部位。通过显微镜进一步观察发现，这些夹杂和气孔诱发的微观裂纹之间有明显的相互交汇的趋势。然而，对于夹杂物在此的有害作用究竟是主要表现为应力集中源从而诱发裂纹，还是主要表现为脆性相从而诱发裂纹，尚难以判断。此外，一般认为，铝镁合金焊缝中的气孔不会对焊缝金属的拉伸强度产生重大影响，而本研究试验中却发现焊缝拉伸试样中同时存在着由夹杂和气孔诱发微裂纹的现象。气孔诱发微裂纹的现象是否只是一种居次要地位的伴生现象，还是引起焊缝拉伸强度大幅度下降的主要因素之一，亦还有待进一步的研究。 2热裂纹产生的过程 目前关于焊接热裂纹理论，国内外认为较完善的是普洛霍洛夫理论。概括地讲，该理论认为结晶裂纹的产生与否主要取决于以下3方面：脆性温度区间的大小；在此温度区间内合金所具有的延性以及在脆性温度区间金属的变形率大小。 通常人们将脆性温度区间的大小及在此温度区间内具有的延性值称为产生焊接热裂纹的冶金因素，而把脆性温度区内金属的变形率大小称为力学因素。焊接过程是一系列不平衡的工艺过程的综合，这种特征从本质上与焊接接头金属断裂的冶金因素和力学因素发生重要的联系，如焊接工艺过程与冶金过程的产物即物理的、化学的与组织上的不均匀性、熔渣与夹杂物、气体元素与处于过饱和浓度的空位等。所有这些，都是与裂纹的萌生与发展有密切联系的冶金因素。从力学因素方面看，焊接热循环特定的温度梯度与冷却速度，在一定的拘束条件下，将使焊接接头处于复杂的应力-应变状态，从而为裂纹的萌生与发展提供必要的条件。 在焊接过程中，冶金因素和力学因素的综合作用将归结为两个方面，即是强化金属联系还是弱化金属联系。如果在冷却时，焊接接头金属中正在建立强度联系，在一定刚性拘束条件下能够顺从地应变，焊缝与近缝区金属能够承受外加拘束应力与内在残余应力的作用时，裂纹就不容易产生，焊接接头的金属裂纹敏感性低，反之，当承受不住应力作用时，金属中强度联 铝合金焊接接头产生裂纹特征及产生机理分析 谢辉 （广东省第二农机厂，广东广州512219） 摘要：近40年来，由于焊接技术的进步，高效率和高性能的焊接方法得到了推广，铝及铝合金在车辆、船舶、建筑、桥梁、化工机械、低温工程和宇航工业等各种结构方面的应用在不断扩大，但国产化的铝合金和铝合金焊接材料均还存在着一定的差距。对铝合金焊接接头产生裂纹的特征及产生机理进行了分析，提出了几点防范措施。 关键词：铝合金；焊接接头；裂纹；机理 —116—
一、热裂纹产生的原因分析 1、焊缝中杂质和拉应力的存在 因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上，形成液态薄膜，凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量，减少低熔点共晶物的天生。同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果，二者缺一不可。低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因，焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。 2、焊缝终端部位温度的变化 埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。熔宽与熔深比小易形成裂纹，熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。 3、焊接线能量的影响 因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形，而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况，因而对结晶裂纹产生与否影响较大。另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显. 4、其他情况 如存在强制装配,装配质量不符合要求. 二、焊缝裂纹的性质及特点 终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直，露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。这些特征都是结晶裂纹的表现，除了结晶裂纹以外，其它类型的裂纹在低合金钢板自动埋弧焊时极为少见。在出产中我们发现低合金钢板自动埋弧焊结晶裂纹的产生有以下几个特点： 1、多泛起在第一遍焊接时。 2、厚度小于20mm的钢板的筒节纵缝的熄弧板处易产生结晶裂纹；而厚度大于20mm的低合金钢板在纵缝和环缝中都有可能无规律地泛起裂纹。 3、在钢板和焊剂的化学成分中碳及其它易产生热裂纹的有害合金成分偏上限或超过划定含量上限时易产生裂纹。 三、预防措施 从上述热裂纹产生原因分析可见,要克服埋弧焊热裂纹最主要的措施是: 1、减小焊接拉应力
一、焊条电弧焊 （一）、焊接电弧 电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。 1．电弧的形成 （1）焊条与工件接触短路 短路时，电流密集的个别接触点被电阻热Q=I2Rt所加热，极小的气隙的电场强度很高。 结果：①少量电子逸出。②个别接触点被加热、熔化，甚至蒸发、汽化。③出现很多低电离电位的金属蒸汽。 （2）提起焊条保持恰当距离 在热激发和强电场作用下，负极发射电子并作高速定向运动，撞击中性分子和原子使之激发或电离。 结果：气隙间的气体迅速电离，在撞击、激发和正负带电粒子复合中，其能量转换，发出光和热。 2．电弧的构造与温度分布 电弧由三部分构成，即阴极区（一般为焊条端面的白亮斑点）、阳极区（工件上对应焊条端部的溶池中的薄亮区）和弧柱区（为两电极间空气隙）。 3、电弧稳定燃烧的条件 （1）应有符合焊接电弧电特性要求的电源 a）当电流过小时，气隙间气体电离不充分，电弧电阻大，要求较高的电弧电压，方能维持必需的电离程度。 b）随着电流增大，气体电离程度增加，导电能力增加，电弧电阻减小，电弧电压降低。但当降低到一定程度后，为了维持必要的电场强度，保证电子的发射与带电粒子的运动能量，电压须不随电流增大而变化。 （2）做好清理工作，选用合适药皮的焊条。 （3）防止偏吹。 （4）电极的极性 在焊接中，采用直流电焊机时，有正接和反接两种方法。而大量使用的是交流电弧焊设备，电极的极性频繁交变，不存在极性问题， 1）正接——焊件接电源正极，焊条接负极。一般焊接作业均采用正接法。 2）反接——焊件接电源负极，焊条接正极。一般焊接薄板时，为了防止烧穿，采用反接法进行焊接作业。 （二）、焊条电弧焊的焊接过程 1．焊接过程 2．焊条电弧焊加热特点 （1）加热温度高，而且使局部加热。焊缝附近金属受热极不均匀，可能造成工件变形、产生残余应力以及组织转变与性能变化的不均匀。 （2）加热速度快（1500度/秒），温度分布不均匀，可能出现在热处理中不应出现的组织和缺陷。 （3）热源是移动的，加热和冷却的区域不断变化。 （三）、电弧焊的冶金特点 （1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。 （2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致化学成分均匀，气体和杂质来不及
焊接裂纹形成的原因及防止措施 焊接裂纹是在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征，易引起较高的应力集中，而且有延伸和扩展的趋势，所以，也是最危险的焊接缺陷。 裂纹常有热裂纹、冷裂纹以及再热裂纹（消除应力处理裂纹）。 一、热裂纹形成及防止 常见的热裂纹有两种：结晶裂纹、液化裂纹。 结晶裂纹是焊接熔池初次结晶过程中形成的裂纹，是焊缝金属沿初次结晶晶界的开裂。而液化裂纹是紧靠熔合线的母材晶界被局部重熔，在收缩力的作用下而产生的裂纹。 结晶裂纹产生的原因： 焊接时，熔池在电弧热的作用下，被加热到相当高的温度，而受热膨胀，而母材却不能自由收缩，于是高温的熔池受到一定的压力。当熔池开始冷却时，就以半融化的母材为晶核开始处结晶。最先结晶的是纯度较高的的合金。最后凝固的是低熔点共晶体。低熔点共晶物的多少取决于焊缝金属中C、S、L等元素的含量。当含量较少时，不足以在初生晶粒间形成连续的液态膜。焊接熔池的冷却速度极快，低熔点共晶物几乎与初析相同时完成结晶。因此连续冷却的金属熔池虽然受到收缩应力的作用也不至于产生晶间裂纹。当低熔点共晶体量较多时，情况就不同了，初次结晶的偏析程度较大，并在初次结晶的晶体之间形成晶间液膜，当熔池冷却收缩时，被液膜分割的晶体边界就会被拉开就形成了裂纹。这是主要原因，另有两个其它原因：一是焊缝金属所经受的应变增加速度大于低熔点共晶物凝固的速度；另外，初生晶体的张大方向和残留低熔共晶体的相对位置的影响。 可见，关键的措施就是： 1、应严格控制焊缝金属中C、S、P和其它易形成低熔点共晶体的合金成分的含量，这些元素和杂质的含量越低，焊缝金属的抗裂纹能力越大。当焊缝中C>0.15%,S>0.04%就可能有裂纹出现，如果母材中含碳量很高，就要控制焊接材料的成分，以使混合后的碳含量降下来。 2、改变焊缝横截面的形状也就改变了焊接熔池的结晶方向，使之有利于将低熔点共晶体推向不易产生裂纹的位置。 液化裂纹产生的原因： 焊接时紧靠熔合线的母材区域被加热到接近钢熔点的高温，此时母材晶体本身未发生熔化，而晶界的
焊接裂纹 随着钢铁、石油化、，舰船和电力等工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数的方向发展，有的还在低、深冷、腐蚀介质等环境下工作。因此，各种低合金高强钢，中、高合金钢，超高强钢，以及各种合金材料的应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金材料的应用，在焊接生产上带来了许多新的的问题，其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。 一、焊接裂纹的危害性 焊接裂纹不仅给生产带来许多困难，而且可能带来灾难性的事帮。据统计，世界上焊接结构所出现各种事故中，除少数是由于设计不当、选材不合理和运行操作上的问题之外，绝大多数是由裂纹而引起的脆性破坏。因此，裂纹是引起焊接结构发生破坏事故的主要原因。 压力容器的破坏事帮常常造成巨大的损失。焊接结构中裂纹问题危害甚大，已造成世界各国所关注的课题。 二、焊接裂纹分类及其一般特征 在焊接生产中由于钢种和结构的类型不同，可能出现各种裂纹。裂纹的形态和分布特别征都是很复杂的，有焊缝的表面裂纹、内部裂纹，有热影响区的横向、纵向裂纹，有焊缝和焊道下的深埋裂纹、也有在弧坑处出现的所谓弧坑（火口）裂纹。 值得注意的是，裂纹有时出现在焊接过程中，也有时出现在放置或运行过程中，也就是所谓的延迟裂纹。因为这种裂纹在生产中无法检测，所以这种裂纹的危害性就更为严重。总而言之，焊接生产中所遇到的裂纹有多种多样，按产生裂纹的本质来分，林体上可分为五大类。 1、热裂纹（Hot Cracking） 热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹。 特征：是沿原奥氏体晶界开裂，根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等）。产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同。因此，又把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹等三类。 a：结晶裂纹焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足而不能及时填充，在应力作用下发生沿晶开裂，故称结晶裂纹。多数情况下，在发生裂纹的焊缝断面上，可以看到有氧化的彩色，说明这种裂纹是在高温下产生的。结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S、P、C、Si偏高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金的焊缝中。个别情况下，结晶裂纹也能在热影响区产生。 b：高温液化裂纹近缝区或多层焊的层间部位，在焊接热循环峰值温度的作用下，由于被焊金属含有较多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界发生开裂。 液化裂纹主要发生在含有铬镍的高强钢、奥氏体钢，以及某些镍基合金的近缝区或多层焊层间部位。母材和焊丝中的S、P、C、Si偏高时，液化裂纹的倾向将显著增高。 c：多边化裂纹焊接时焊缝或近缝区在固相线稍下的高温区间，由于刚凝固的金属中存在很多晶格缺陷（主要是位错和空位）及严重的物理和化学不均匀性，在一定的温度和应力作用下，由于这些晶格缺陷的迁移和聚集，便形成了二次边界，就是所谓“多边化边界”。因边界上堆积了大量的晶格缺陷，所以它的组织性能脆弱，高温时的强度和塑性都很差，只要有轻微的拉伸应力，就会沿多边界开裂，产生所谓“多边化裂纹”（Polygonixation Cracking） 多边化裂纹多发生在纯金属或单相奥氏体合金的焊缝中或近缝区，它是属于热裂纹的类型。 2、再热裂纹 厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力处理或在一定温度下服役的过程中，在焊接热影响区晶部位发生的裂纹称为再热裂纹。 由于这种裂纹是在再次加热过程中产生的，故称为“再热裂纹”又称“消除应力处理裂纹（Stress Relief Cracking），简称SR裂纹。 再热裂纹多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢和某些镍基合金的焊接
在焊接中什么是冷裂纹和热裂纹低碳钢焊接性分析： （一）冷裂纹 碳当量：钢材和熔敷金属的碳含量增加大桥焊条，焊接性变差；硅锰含量增加，焊接性变差;CE值增加，产生冷裂纹倾向增大，焊接性变差淬硬倾向：淬硬组织或马氏体组织越多，其硬度越高，焊缝和热影响区硬度越高，焊接性差。冷却速度影响因素：（1）钢材厚度和接头几何形状，（2）焊接时母材的实际起始温度（3）焊接线能量大小。拘束度和氢。板厚增加，拘束度增加;焊接区被刚性固定，拘束度增加，提高氢致裂纹敏感性 钢材成分一定，淬硬组织比例越高，冷裂所需临界氢含量越低，所需拘束应力也就越低，冷裂倾向越大。组织氢含量一定时，拘束度越大，冷裂纹敏感性越大。 （二）热裂纹 在焊接SP过高的碳钢时，一方面：在焊接热影响区的晶界上聚集的低熔点SP化物，引起热影响区熔合线附近的液化裂纹;若板厚较大，沿不同偏析带分布的碳化物等，在T形等接头中引起层状撕裂。另一方面：当母材稀释率较高时，进入焊缝的SP也偏多，容易引起焊缝中热裂纹。中碳钢焊接大多需要预热和控制层间温度，以降低焊缝金属和热影响区冷却速度，抑制马氏体形成，提高接头塑性，减小残余应力。 合金结构钢种类：低合金钢，中合金钢，高合金钢。1强度用钢：热轧及正火钢，低碳调质钢，中碳调质钢。2专用钢：珠光体耐热钢，低温钢，低合金耐蚀钢热轧钢：把钢锭加热到1300度左右，经热轧成板材，然后空冷。正火钢：钢板轧制和冷却后，再加热到900度附近，然后在空气中冷却。调质钢：900度附近加热后放入淬火设备中水淬，后在600度左右回火处理。 控轧：采用控制钢板温度和轧制工艺得到高强度，高韧性钢的方法。热轧钢通常是铝镇静的细晶粒铁素体+珠光体组织。正火钢是在固溶强化基础上，加入合金元素在正火条件下通过沉淀强化和细化晶粒来提高强度和保证韧性的。热轧及正火钢焊接性分析：Q345（16Mn)裂纹脆化 1冷裂纹淬硬组织是引起冷裂纹的决定性因素。冷裂敏感性一般随强度提高而增加2热裂纹降低焊缝中碳含量和提高锰含量，解决了热裂纹问题。Si的有害作用也与促使S的偏析有关。再热裂纹采取提高
焊缝裂纹产生原因分析以及预防焊接裂纹是焊接应用中较为普遍而又十分严重的问题，下面针对最为常见的热裂纹和冷裂纹结合实际进行分析. 具体情况下产生裂纹的原因是不同的,有时可能是几种因素共同作用的结果。然而,不管是热裂纹,冷裂纹,它们都具有一个共同的规律,即、焊接时由于各种原因在熔池内部常发生变化,在一定条件下会发生作用而形成裂纹。在气保焊中我们要通过裂纹的特征来判断裂纹的类型, 一、热裂纹 热裂纹是在焊接高温下产生的，分为结晶裂纹，液化裂纹和多边化裂纹。主要为结晶裂纹，结晶裂纹的产生主要由以下几个方面： 1. 冶金因素方面 （1）结晶温度区的范围越大，则可增加脆性温度区的区间，增加裂纹的倾向。结晶温度区的大小与合金含量有很大的关系，即随着合金成分的增加，合金温度区间也增大。 （2）碳在钢中是影响结晶裂纹的主要因素，碳含量越大，则增加裂纹倾向，并能加剧其他元素的有害作用，硫、磷几乎在各种钢中都会增加结晶裂纹的倾向。 2. 预防措施 控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质含量。YJ502（E71T-1）药芯焊丝选用药芯焊丝专用冷轧钢带生产，碳、硫、磷含量很低，药粉也严格控制碳、硫、磷含量，因此焊缝熔敷金属碳含量小于0.05%，硫、磷含量也很低，大大低于国家标准规定要求，一般不会因为焊缝碳、硫、磷含量超标
造成结晶裂纹。在焊接母材时，特别是焊接不同牌号、级别的钢板时，由于两种母材的合金成份等各方面有差异，尽管焊丝与母材是匹配的，但是不同母材之间、焊材和母材之间合金差异造成裂纹倾向较大，在焊接时要加强改善焊接工艺，防止裂纹的产生。 3. 工艺因素方面 工艺方面主要是焊接工艺参数、预热、接头型式和焊接顺序等，用工艺方法防止结晶裂纹主要是改善焊接时的应力状态。 （1）焊接工艺及工艺参数生产经验证明，尽管在冶金因素方面做了很多努力，但采用的焊接工艺和规范不当时，同样也会产生裂纹，因此必须重视焊接工艺。适当增加焊接线能量和提高预热温度，即可减小焊缝金属的应变率，从而降低结晶裂纹的倾向，但增加线能量会使近缝区的金属过热，提高预热温度又会恶化劳动条件，所以采用这种方法受到限制。 （2）焊接接头形式不同，将影响接头的受力状态、结晶条件和热的分布等，因而结晶裂纹的倾向也不同，这一点在设计和施工时应特别注意。对于厚板焊接结构，施工时采用多层焊，裂纹倾向比单层焊有所缓和，但对各层的熔深应注意控制。另外，在接头处应尽量避免应力集中（错边、咬肉、未焊透等），也是降低裂纹倾向的有效办法。 （3）焊接次序施工时焊接次序是很重要的，同样的焊接方法和及焊接材料，只是因为焊接次序不同，可能具有不同的结晶裂纹倾向。总的原则是尽量使大多数焊缝能在较小刚度的条件下焊接，使焊缝的受力较小。 （4）严格按照要求使用焊接设备，电流电压调整，CO2气体的预热等总之，焊接工艺制定部门要根据生产实际，制定出合理的，严谨的焊
热裂纹和冷裂纹产生的原因 一、热裂纹的特征 热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。 特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。 （2）热裂纹产生原因： ①晶间存在液态间层 焊缝：存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层 热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质 ②存在焊接拉应力 （3）热裂纹的防止措施： ①限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。 ②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。 ③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。 ④减少焊接拉应力 ⑤操作上填满弧坑
二、冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种 冷裂纹形态{ 焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展 焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展 焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展 a-焊道下裂纹；b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹 特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。 最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹------- 因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。（2）延迟裂纹的产生原因 ①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。 ②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹） ③存在较大的焊接拉应力 （3）防止延迟裂纹的措施 ①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 ②减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水） ③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度） ④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等 ⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。