碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施

碳钢焊接件裂纹产生的原因及预防措施探析

摘要：近年来，伴随着社会主义的不断发展与进步我国的工业技术水平也变得越来越高，建设工程发展也在与时俱进，尤其是在交通领域。我国铁路的发展也步入了一个新的时代。铁路的里程也在逐年增加，这就使我国的基建必须要与时俱进，在进行铁路建设的过程中，转向架等好坏与铁路建设的水平有着密切的关系，而决定转向架的好坏与碳钢焊接技术密切相关。当碳钢焊接技术在进行生产的过程中出现裂纹的话，那么将对整个工程的建设产生致命的影响。鉴于此，本文笔者将从碳钢焊接过程中出现裂纹的原因和碳钢焊接技术预防出现裂纹的措施这两个方面来进行具体的阐述。

关键词：碳钢；焊接件；裂纹；原因；预防措施

引言：在进行实际的工程建设的过程中，离不开焊工艺，焊接工艺具有成本低效率较高的特点，所以被广泛的应用在工程建设的过程中。但是在进行使用的过程中也往往会出现一系列的问题，但是由于在建设的过程中焊接发挥着巨大的作用，所以非常需要焊接技术的支持。焊接工艺中最容易出现的问题就是焊接成品出现裂纹。在进行焊接的过程中只有将裂纹控制在可控的范围内才可以保证工程的质量，本文将针对碳钢焊接件裂纹产生的原因及预防措施进行具体的探析。

1.

碳钢焊接过程中出现裂纹的原因

1.

裂纹的特征

经过多年来对焊接技术的观察与分析，发现出现裂纹的现象主要是集中在第一道焊接缝的结晶位置，在这一位置常常会出现鱼鳞状的波纹，但是一般并不是非常的明显，需要进行仔细观察才可以发现。这种裂纹出现的主要原因还是因为当物质从液体转化为固体的时候，高温让其出现结晶的现象，所以说这种裂纹也是一种结晶裂纹，由于氧化会出现黑色、深蓝色。这种裂纹也被称之为热裂纹[1]。

1.

导致出现裂纹的原因

1.

工件的材质

工件材质大多数都是由于合金加工而成的，其化学成分很不稳定。并且在进行加工合成的过程中会加入一些金属元素，比如说：硫、磷等物质，这就会让其变得更加的不稳定，导致在进行加工的过程中出现裂缝。所以说工件中出现杂质是焊接过程中产生列分的重要原因。同时除了焊接过程中出现的杂质以外，使用碳弧气刨倒坡口会使表面的材质出现碳化使其强度降低从而产生珠光体提升焊接过程中出现裂纹的概率[2]。

最好仔细阅读后下载，感谢您的使用！

1 / 3

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。

焊接裂纹成因分析及其防治措施

1、焊接裂纹的现象

在焊缝或近缝区，由于焊接的影响，材料的原子结合遭到破坏，形成新的界面而产生的缝隙称为焊接裂缝，它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。

按产生时的温度和时间的不同，裂纹可分为：热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。在焊接生产中，裂纹产生的部位有很多。有的裂纹出现在焊缝表面，肉眼就能观察到；有的隐藏在焊缝内部，通过探伤检查才能发现；有的产生在焊缝上；有的则产生在热影响区内。 值得注意的是，裂纹有时在焊接过程中产生，有时在焊件焊后放置或运行一段时间之后才出现，后一种称为延迟裂纹，这种裂纹的危害性更为严重。常见裂纹的发生部位与型态如下图所示。

常见裂纹的发生部位与型态 2、焊接裂纹的危害

焊接裂缝是一种危害最大的缺陷，除了降低焊接接头的承载能力，还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中，促使裂缝扩展，最终会导致焊接结构的破坏，使产品报废，甚至会引起严重的事故 。通常，在焊接接头中，裂缝是一种不允许存在的缺陷。一旦发现即应彻底清除，进行返修焊接。

3、焊接裂纹的产生原因及防治措施

由于不同裂缝的产生原因和形成机理不同，下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝三类分别予以讨论

3.1、热裂纹

热裂缝一般是指高温下（从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度）如下图所示所产生的裂纹，又称高温裂缝或结晶裂缝。

热裂缝通常在焊缝内产生，有时也可能出现在热影响区，如图所示。

原因： 由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层存在形成偏析，凝固以后强度也较低，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缝。

此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，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，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开而形成热影响区液化裂缝。

总之，热裂缝的产生是冶金因素和力学因素综合作用的结果。

碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施

碳钢焊接裂纹是焊接过程中常见的质量问题，其产生原因可以归结为以下几个方面：

1. 温度应力：焊接过程中，材料受到加热和冷却的影响，会产生热应力和冷却应力。如果这些应力超过了材料的承受能力，就会导致裂纹的产生。

2. 焊接残余应力：焊接完成后，材料内部可能会留下残余应力。这些应力可以是热应力、冷却应力或由于金属的体积变化而产生的内部应力。这些应力会导致材料在使用过程中出现裂纹。

3. 晶间腐蚀：在某些条件下，焊接过程中产生的晶间腐蚀会导致裂纹的产生。通常是由于焊接过程中金属的组织发生变化，导致晶间的腐蚀性改变。

1. 控制焊接过程中的温度：通过控制焊接过程中的加热和冷却速度，可以减少温度应力的产生。可以采用预热或者控制焊接速度的方式来控制温度。

2. 降低焊接残余应力：使用合适的工艺参数，例如预热和后热处理，可以降低焊接残余应力的产生。合理的焊接工艺设计和材料选择也可以降低残余应力的产生。

3. 选择合适的焊接材料：合理选择焊接材料，可以降低晶间腐蚀的风险。选择抗晶间腐蚀性能好的焊接材料，可以减少晶间腐蚀引起的裂纹。

4. 采用适当的焊接工艺：选择合适的焊接工艺，可以减少温度和应力的集中，从而减少裂纹的产生。采用适当的焊接参数、焊接方法和焊接顺序等。

为了预防碳钢焊接裂纹的产生，需要从控制温度应力、降低焊接残余应力、选择合适的焊接材料和采用适当的焊接工艺等多个方面进行综合考虑和控制。