第17讲_焊接冷裂纹..

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。

焊接裂纹的形成机理与预防措施1、产生焊接冷裂纹的原因焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成。

由于这种裂纹形成与氢有关，且有延迟开裂的特点，因此又称之为焊接氢致裂纹或延迟裂纹。

产生焊接冷裂纹的三个必要条件：〔1〕氢。

氢的主要来源是焊材中的水分和焊接区域中的油污、铁锈、水以及大气中的水汽等。

这些水、铁锈或有机物经焊接电弧的高温热作用分解成氢原子而进入焊接熔池中。

在焊接过程中氢除向大气中扩散外，余下的在焊缝中呈过饱和状态，即在焊缝中存在着扩散氢。

根据氢脆理论，这种扩散氢将向应变集中区〔如微裂纹或缺口尖端附近〕扩散，当该区的氢浓度到达*一临界值时，裂纹便继续扩展。

〔2〕应力。

依据目前国内及国际的施工水平，在球罐的组装过程中总会存在或多或少的强力组对，所以在组装完成后便存在着内应力，这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能完全消除。

再加上球罐焊接是一个局部加热过程，在焊接过程中产生应力与应变的循环，因此球罐焊接后必然存在剩余应力。

〔3〕组织。

焊接热影响区组织中过硬的马氏体含量越多越容易产生冷裂纹。

3、防止产生焊接冷裂纹的措施〔1〕尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用内在质量好的母材。

即选用碳当量低的优质钢材，尤其是防止母材大型夹渣。

所以在球壳板制造前必须对板材进展严格的超声波检查，对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。

〔2〕尽量减少氢的来源。

第一，球罐的焊接选用低氢型焊条，必要时要采用超低氢型的焊条；第二，焊条使用前一定要按产品使用说明进展烘干，并贮存在100～150℃的恒温箱中，在使用时放入保温筒内并随用随取，在保温筒内存放时间不得超过4h，否则要按原烘干温度重新烘干，重复烘干不得超过两次；第三，要彻底去除焊接坡口外表及坡口两侧20mm范围内的油污、水分，、铁锈及其他杂物；第四，不在雨雪天及空气相对湿度大于90%时施焊；第五，采取有效的防风措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔离保护。

〔3〕选用适当的焊前预热温度和预热范围。

焊接人必备的知识——焊接冷裂纹的那些事！
文章导读：
什么是冷裂纹？
是指在焊接接头冷却到较低温度时(对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下)所产生的焊接裂纹。

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)。

冷裂纹的延迟时间不定，由几秒钟到几年不等。

什么是焊接再热裂纹？
是指一些含铬、钼或钒的耐热钢、高强钢焊接后，为消除焊后残余应力，改善接头金相组织和力学性能，而进行消除应力热处理过程中产生的裂纹。

这种裂纹多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢、镍基合金等的焊接接头中，特别是热影响区的粗晶区。

最后附上焊接冷裂纹和焊接热裂纹的区别
1、产生的温度和时间不同
热裂纹一般产生在焊缝的结晶过程中。

冷裂纹大致发生在焊件冷却到200~300℃，有的焊后会立即出现，有的可以延至几小时到几周甚至更长时间才会出现。

所以冷裂纹又称延迟裂纹。

2、产生的部位和方向不同
热裂纹绝大多数产生在焊缝金属中，有的是纵向，有的是横向，有时热裂纹也会延伸到基本金属中去。

冷裂纹大多数产生在基本金属或熔合线上，大多数为纵向裂纹，少数为横向裂纹。

3、外观特征不同
热裂纹断面都有明显的氧化色。

冷裂纹断口发亮，无氧化色。

4、金相结构不同
热裂纹都是沿晶界开裂的。

冷裂纹是贯穿晶粒内部，即穿品开裂，不过也有的是沿晶界开裂。

—End—。

压力容器焊接冷裂纹产生的机理和防止措施焊接在金属压力容器制造过程中是一道主要的工序，随着压力容器的大型化和重型化，焊接在压力容器制造过程中处于关键和重要的工序。

大多数压力容器属于特种设备，其安全运行关系人民的生命及财产安全，因此避免压力容器在制造过程中产生焊接缺陷，是保证压力容器制造质量在运行后安全工作的关键步骤。

1 焊接冷裂纹的分类及产生的基本过程焊接冷裂纹是指焊接接头冷却到较低温度时所产生的裂纹，常见钢材产生的温度为在Ms温度以下或200-300 ℃。

冷裂纹包括:延迟裂纹、淬硬裂纹、低塑性脆化裂纹等，在压力容器制造行业所说的冷裂纹指的是延迟裂纹。

压力容器焊接冷裂纹主要发生在高硬度及高强度的钢材中，如抗拉强度大于等于540MPa以上的材料或者中碳钢、低合金和中合金的高强度钢中。

这些材料在焊接过程中金属熔池溶解了大气或者焊接材料中的氢，加上焊接接头在焊接过程中产生了材料加热时产生的拘束应力，焊缝本身组织淬硬，无法通过塑性变形等方式释放应力，在三种因素的作用下，发生开裂，形成裂纹。

延迟裂纹具有显著的延迟性，分为潜伏期、缓慢扩散期、突然断裂期三个连续的过程，潜伏期有可能几小时、几天、几个月甚至几年，有可能压力容器已投入使用期间，因此更具危险性。

2 冷裂纹的产生原因分析形成冷裂纹的原因主要有以下4 个:(1)焊接接头形成淬硬组织，减小了金属的塑性储备;(2)扩散氢的存在和浓集;(3)焊件钢性大而产生较大的焊接拉伸应力;(4)焊肉存在某种缺陷致使应力集中。

以上这4 个因素，其中含氢量和拉应力是冷裂纹产生的2 个重要因素，但4 个原因的存在相互影响、促进。

它们中可能某一个原因成为冷裂纹的主要因素，然而决不可能是唯一因素。

一般来说，金属内部原子的排列并非完全有序的，而是有许多微观缺陷，在拉应力的作用下，原子氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。

当氢聚集到一定浓度时，就会破坏金属中原子的结合键，金属内就出现一些微观裂纹，应力不断作用，氢不断地聚集，微观裂纹不断地扩散，直至发展为宏观裂纹，最后断裂。

焊接冷裂纹与热裂纹的形成及防治措施下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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焊接冷裂纹成因一、引言焊接是现代工业生产中常见的加工方法之一，但其过程中可能会产生冷裂纹，造成产品质量问题。

因此，研究焊接冷裂纹成因对于提高产品质量具有重要意义。

二、焊接冷裂纹的定义及分类焊接冷裂纹是指在焊接过程中或者焊后，在低温下（通常小于室温）由于应力作用而产生的裂纹。

根据其发生位置和形态特征，可分为热影响区（HAZ）冷裂纹、熔合线（FZ）冷裂纹和母材（BM）冷裂纹等。

三、焊接冷裂纹成因1.组织变化引起的应力集中在焊接过程中，由于高温作用下金属晶粒会发生组织变化，如晶粒长大或者晶粒形态不规则等，这些变化都会导致局部应力集中。

当局部应力超过材料的强度极限时就会发生冷裂纹。

2.残余应力引起的开裂在焊接完成后，由于热胀冷缩和相邻材料的热膨胀系数不同，会产生残余应力。

当残余应力达到一定程度时，就会导致冷裂纹的形成。

3.热输入过大或者焊接速度过慢在焊接过程中，如果热输入过大或者焊接速度过慢，就会造成局部过热和冷却不均匀的现象，从而引起冷裂纹。

四、预防焊接冷裂纹的措施1.选择合适的焊接工艺和参数针对不同材料和结构形式，选择合适的焊接工艺和参数是预防冷裂纹的关键。

例如，在高强度钢板的焊接中要采用低温热输入、高速焊接等措施。

2.控制残余应力在焊接完成后采取措施消除或者降低残余应力是预防冷裂纹的有效方法。

例如，在大型构件的制造中可以采用局部加热、后续退火等手段来消除残余应力。

3.增加预热温度和时间增加预热温度和时间可以减少组织变化引起的应力集中，并提高材料的韧性，从而预防冷裂纹的发生。

五、结论焊接冷裂纹的成因是多方面的，需要综合考虑材料、结构和焊接工艺等因素。

预防冷裂纹需要采取相应的措施，如选择合适的焊接工艺和参数、控制残余应力、增加预热温度和时间等。

只有在生产实践中不断总结经验并加以应用，才能有效地预防焊接冷裂纹的产生。

焊接冷裂纹成因一、引言焊接冷裂纹是一种常见的焊接缺陷，主要发生在焊接完成后的冷却过程中。

它会导致焊接件在使用过程中出现裂纹，并对焊接件的强度和可靠性产生负面影响。

本文将探讨焊接冷裂纹的成因，以期提高焊接过程中的质量控制和缺陷预防能力。

二、焊接冷裂纹的基本概念焊接冷裂纹是指在焊接过程中，焊缝和热影响区在冷却过程中产生的裂纹。

它通常发生在高热应力和残余应力的作用下，并与材料本身的力学性能，焊接工艺参数，以及环境因素密切相关。

三、焊接冷裂纹的成因3.1 材料选择材料的选择是焊接冷裂纹发生的重要因素之一。

不同材料的热膨胀系数差异大，而焊接过程中，高温下的膨胀会产生应力。

如果材料的热膨胀系数不匹配，就容易导致焊接区域的应力集中，从而引发冷裂纹的发生。

3.2 焊接参数焊接参数的选择也是影响焊接冷裂纹的重要因素之一。

焊接过程中，焊接电流、焊接速度、预热温度等参数的不合理选择，都可能导致焊接区域内产生较大的残余应力。

残余应力的存在会使焊接件在冷却后发生变形和应力集中，从而引发冷裂纹的形成。

3.3 焊接过程焊接过程中的一些因素也会对冷裂纹的形成产生影响。

例如，焊接过程中的间歇冷却，温度冷降过快都会导致焊接区域内的应力集中，进而导致冷裂纹的发生。

此外，焊接过程中的气氛条件，如氧气含量过高，也会对冷裂纹形成起到促进作用。

3.4 环境条件环境条件对冷裂纹的形成同样具有重要影响。

焊接完成后，如果焊接件受到较低温度的环境影响，将会产生残余应力和冷却应力，进而引发冷裂纹的出现。

此外，一些特殊的环境，如腐蚀介质的作用、高温环境的影响等，都可能加剧冷裂纹形成的风险。

四、焊接冷裂纹的预防措施针对焊接冷裂纹发生的成因，可以采取以下预防措施来降低焊接冷裂纹的风险。

4.1 合理选择材料在焊接过程中，要合理选择材料，尽量控制不同材料的热膨胀系数差异。

优先选择具有较小热膨胀系数差异的材料，以降低残余应力的产生。

4.2 优化焊接参数通过合理优化焊接参数，控制焊接过程中的热输入和冷却过程，以减少残余应力的产生。

焊接中冷裂纹的形成机理1、角焊缝上冷裂纹的特征焊接接头冷却到较低温度下产生的焊接裂纹统称为冷裂纹。

角焊缝上的冷裂纹一般为垂直于焊缝方向上的横向裂纹，大多具有2-3 天的潜伏期，在板厚大于10mm的高强钢板角焊缝上较为多见。

2、冷裂纹的影响因素生产实践与理论研究证明：钢材的淬硬倾向、焊接接头中的氢含量及其分布、焊接接头的拘束应力状态是角焊缝出现冷裂纹的三大影响因素。

●焊缝金属的淬硬倾向焊缝金属的淬硬倾向主要取决于化学成分、焊接工艺和冷却条件等。

金属中的C、Mn元素含量高低与材料的淬硬倾向相关；在同一成分母材条件下，角接头焊缝成分受母材成分影响明显高于对接接头，角接头冷却速度相对较大也是具有较明显冷裂倾向原因。

3、焊缝金属中扩散氢含量焊缝中的扩散氢含量越高，冷裂倾向越大。

影响药芯焊丝焊缝扩散氢含量的因素主要有：焊丝种类、焊接电流、干伸长度、保护气体纯度、表面状态等加大焊接电流或减小干伸长度，都能使材料中的扩散氢含量增加；而保护气体中水分含量也会影响焊缝中扩散氢的含量；除此之外，试样的表面状态也能对氢元素的含量造成影响，如带底漆板所测得的氢值明显高出不带底漆板。

4、角焊缝冷裂纹防止措施采用药芯焊丝焊接碳当量较高的高强船板时，角焊缝具有明显的冷裂纹倾向，冬季施工时应采取严格的工艺措施，防止焊缝冷裂纹。

1、焊接前要清理焊件表面，如焊接材料中的水分、焊接坡口的铁锈油污以及氧化渣等。

2、焊接前必须保证焊接材料以及母材的干燥。

3、焊接时使用的保护气体一定要干燥，经常要去除气包中的水份。

4、导电嘴与喷嘴相配合，使导电嘴内缩4mm，干伸长度控制在20-25mm之间，以便降低焊缝中氢的含量。

5、对于淬硬倾向较大的板材角焊缝焊接时，可适当降低焊接电流（200~240A），减慢焊接速度。

6、9mm焊缝严格按要求焊三道，焊接情况如图3。

7、严格按照WPS规范焊接，合理选定焊接热输入，预热及层间温度、焊后热处理（厚板）和正确焊接顺序等。

焊接冷裂纹问题，⼀看就懂！导读⼩明是某⽔电施⼯单位焊接技⼯，在焊接780和980 MPa⽔电钢管时，时常碰到裂纹问题，同样的材料和⼯艺条件，时常碰到裂纹。

⼯友们七嘴⼋⾆，“预热不够”、“保护⽓体不对”、“焊材不对”、但谁也说不清道理，也提不出解决办法。

因此⼩明不得不去请教，⼈见⼈爱，知识渊博，漂过洋留过学的张博⼠。

⼩明终于焊完了，看着漂亮的焊道满⼼欢喜啊。

但有时，也会在焊后听到清脆的崩裂声，检查后就会发现如下图所⽰的裂纹：⼩明这到底是哪门⼦道理呢？可是困扰了很长时间啦！预热不够@#%$##@$@%$##@$@保护⽓体不对@#%%@$%!$%@$%焊材不对@#!$%@$#%@$!%@$#%⼯友⼩明别嘈嘈啦，都说不清道理，有啥⼦⽤伐。

要不去求救张博⼠！⼯友⼩明通过⽹络与张博⼠取得了联系。

⼩明张博⼠好，真⼼求救，⾼强度⽔电厚板焊后发⽣裂纹，如何避免呢？你焊的是啥材料？Dr.张⼩明抗拉强度780MPa以上级别⾼强钢。

但使⽤的是仓库中的普通级别焊材。

应该是冷裂纹。

Dr.张⼩明冷裂纹？顾名思义，低温阶段发⽣的裂纹，故为冷裂纹。

低温阶段呢，通常指焊接冷却过程中200-300℃以下区间，甚⾄是焊后数个⼩时的冷却时间段内。

Dr.张⼩明是吗？今天还是头⼀次听到焊后经过数个⼩时才会发⽣的裂纹。

不过我碰到的裂纹确实是在低温阶段发⽣的、通常在焊接数秒或数分钟内发⽣的。

焊后经过较长时间才会发⽣的裂纹，简称为延迟性裂纹。

焊接⾼强钢容易发⽣延迟性裂纹，且常常发⽣在熔合线或者热影响区位置。

Dr.张碳素钢、⾼强钢、CrMo钢和马⽒体不锈钢等在焊接时都会发⽣冷裂纹。

Dr.张⼩明有判断依据吗？之前也听到很多⼈在议论这个问题。

现在呢，冷裂纹的形成和产⽣机理已经基本清楚啦。

要不给你详细说说？Dr.张⼩明好啊，求之不得，⼀定好好学。

先看下图。

焊接过程中，电弧中的⽔（H2O）发⽣分解、⽣成氢原⼦，固溶于焊接熔池或焊缝⾦属中。

Dr.张⼩明有⽔？哪⾥来的呢？⼤⽓中就有⽔，湿度不就是代表⽔分的吗？另外，⼯件、焊材等等也会含有⼀部分的⽔。

焊接冷裂纹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。

一般把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹三类。