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
预热温度或憨厚立即后热来防止。4层状撕裂合理选择层状撕裂敏感性晓得刚才；改善接头形式；满足使用要求前提下选用强度级别较低的焊接材料以及采用预热及降氢等辅助措施。
5焊接热影响区性能变化。A过热区脆化原因1过大线能量，粗景区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；原因2焊接能量小，粗晶区中马氏体组织所占比例增大而降低韧性。B合金元素对HAZ 韧性的影响含Nb钢断裂韧度低。Ti提高铁素体显微硬度，降低冲击韧度。C焊接线能量影响采用较小线能量避免过热区脆化。
D热应变催化1发生于焊接过程中大桥焊丝，产生在熔合区及亚临界热影响区由固溶氮引起2在钢中加入足量的氮化物形成元素（AlVTi）降低热应变脆化倾向。3焊后退火处理大幅度恢复韧性
本文来自：https://www.doczj.com/doc/398095156.html,/shownews.asp?id=281
有时候我发现焊道会有裂纹，这是怎么产生的， 如何解决这问题？ 裂纹焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。 A、.裂纹的分类 根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。 从产生温度上看,裂纹分为两类: (1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。 (2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。 按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。 （2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。 (3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。 B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。 C、.热裂纹(结晶裂纹) (1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓"液态薄膜",在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。 3 焊接缺陷及对策 热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中 (2)影响结晶裂纹的因素 a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。 b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会； c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
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
热裂纹防止措施： (1)尽量使焊缝金属呈双相组织，铁素体的含量控制在3—5％以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。 (2)尽量选用碱性药皮的优质焊条，以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。 根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450—850％敏化温度区时在晶界上析出碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。 防止措施： (1)采用低碳或超低碳的焊材，如A002等；采用含钛、铌等稳定化元素的焊条，如A137、A132等。 (2)南焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素，使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4—12％)。 (3)减少焊接熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。 (4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。 科技名词定义 中文名称：晶间腐蚀 英文名称：intergranular corrosion 其他名称：晶界腐蚀 定义1：沿着或紧挨着晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：船舶工程（一级学科）；船舶腐蚀与防护（二级学科） 定义2：因金属中晶界组分在介质中的溶解速率远高于晶粒本体的溶解速率而产生的局部腐蚀。是使金属强度、塑性和韧性大大降低的危害性很大的腐蚀类型。 所属学科：电力（一级学科）；核电（二级学科） 定义3：沿着或紧挨着金属晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：机械工程（一级学科）；腐蚀与保护（二级学科）；腐蚀类型（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。 目录 基本概念 不锈钢的晶间腐蚀 不锈钢的敏化 预防措施 发生晶间腐蚀的电化学条件 相关标准
焊接横向裂纹产生的原因及控制 焊接横向裂纹产生原因主要有以下几个方面： 1、应力作用。即钢管成型后的残余应力和焊接应力。 2、焊接工艺不合理。如焊缝成形系数过小、预热温度不够或未进行焊前预热、焊接线能量过大、焊接后热处理不当、保温时间太短等。 3、由于氢的存在。如焊剂烘干不够，预热温度不充分或未进行焊前预热、以及多层焊的层间温度不够。 4、冶金因素。焊接过程中有低熔点杂质进入，如铜及铜合金。铜的来源主要有焊丝表面所镀的用于防止焊丝锈蚀的铜，或者导电嘴、铜合金导电杆内壁被磨损产生的铜。这些铜屑从导电嘴内孔进入焊剂，在焊接过程中接触焊接熔池导致横向裂纹。 控制措施： 1、焊管成型。为了合理控制残余应力，不仅需要采用针对性的设备和工艺，还需要在钢管成型前进行必要的成型工艺评定，对成型的设备、材料、产品的规格、预弯的程度、成型的速度、成型的压力、参数等进行试验和评定，合格后方进行焊管成型。 2、焊前预热。要根据具体的材质、具体的工作环境确定预热及层间温度。 3、焊接工艺。 1）埋弧焊时，为了减少焊接热输入，不建议采用多丝焊，建议尽量采用单丝多道焊，焊道平行排列，且每条焊道的宽度控制在15min以内；层间温度控制在110-250℃。 2）严格控制焊道宽度 焊道越宽，产生横裂的可能性越大。焊接时，要尽量地采用窄焊道，多分道，减少焊道宽度，减少热输入。 4、焊接材料 1）焊丝。选择低强度的焊丝，这样可以适当降低焊缝的碳当量，提高焊缝的塑性，有助于减少焊接裂纹的产生。同时注意使用不镀铜的焊丝，防止铜或铜合金进入焊缝熔池。另外需要注意防潮和防生锈。 2）焊剂。焊剂在使用前必须按照焊剂厂家推荐的烘干工艺烘干，烘干后在烘箱内进行保温，不可烘干后就倒出来，防止受潮。及时对使用中的焊剂进行磁选，磁选后放进保温桶中储存，防止在空气中受潮。及时更换焊剂，防止流落到焊剂内的铜及铜合金交换污染。 3）焊后保温、缓冷。春秋两季，焊接好后可以在室温下直接暴露在空气中缓冷。春冬两季，焊接好以后可以在室温下用保温棉把焊缝两面覆盖，在空气中缓冷。 4) 消氢处理。具体做法：焊接完成后立即用陶瓷电热毯对焊缝及其附近区域加热至200℃，保温2h后关电缓冷。
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。
焊接的六大缺陷，产生原因、危害、预防措施都在这了 一、外观缺陷 外观缺陷（表面缺陷）是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边 是指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。 产生咬边的主要原因：是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。 咬边的预防：矫正操作姿势，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯)，焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。C、凹坑
凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑)，仰立、横焊时，常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动，填满弧坑。 D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细，运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝，容易产生应力集中，同时，由于规范太弱使冷却速度增大，容易带来气孔、裂纹等。 防止未焊满的措施：加大焊接电流，加焊盖面焊缝。 E、烧穿 烧穿是指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成穿孔性缺。 焊接电流过大，速度太慢，电弧在焊缝处停留过久，都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。 烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，使接头丧失其联接飞及承载能力。 防治措施：选用较小电流并配合合适的焊接速度，减小装配间隙，在焊缝背面加设垫板或药垫，使用脉冲焊，能有效地防止烧穿。 F、其他表面缺陷 (1)成形不良指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。 (2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。 (3)塌陷单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。 (4)表面气孔及弧坑缩孔。 (5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。 二、气孔和夹渣
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—
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）。
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
一、冷裂纹 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)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）。 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 预防措施 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，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，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，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小时左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。 二、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焊接裂纹。焊接热裂纹(welding hot breaking)多产生于接近固相线的高温下，有沿晶界分布的特征，有时也能在低于固相线的温度下沿着“多边化边界”形成。焊接热裂纹通常产生于焊缝金属内，也可能在焊接熔合线邻近的热影响区组织内(母材金属)。按裂纹产生的机理、形态和温度区间不同，焊接热裂纹可分为:凝固裂纹，液化裂纹，多边化裂纹和失塑裂纹4种。 造成液化裂纹的原因是:(l)金属材料的晶粒边界聚集较多的低熔点物质。(2)由于快速加热使某些金属化合物分解而来不及扩散，局部晶界产生某些合金元素的富集而达到共晶成分，使局部组织的熔点下降，在焊接热影响下促使局部晶界液化。防止液化裂纹产生的措施有:严格控制母材的杂质含量; 合理选用焊接材料;制定合理的焊接工艺规范，尽量减少焊接热作用。多边化裂纹在焊缝金属凝固结晶不平衡的条件下，在低于固相线温度的高温区域，沿多边形化边界形成的热裂纹。它与一次结晶的晶界无明显关系，较多产生于单相奥氏体金属中。
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,
热影响区的组织分布 (1)完全淬火区： 焊接时热影响区处于AC3以上的区域，由于这类钢的淬硬倾向较大，故焊后得到淬火组织（马氏体）。在靠近焊缝附近（相当于低碳钢的过热区），由于晶粒严重长大，故得到粗大的马氏体，而相当于正火区的部位得到细小的马氏体。根据冷却速度和线能量的不同，还可能出现贝氏体，从而形成了与马氏体共存的混合组织。这个区在组织特征上都是属同一类型（马氏体），只是粗细不同，因此统称为完全淬火区。 (2)不完全淬火区： 母材被加热到AC1～AC3温度之间的热影响区，在快速加热条件下，铁素体很少溶入奥氏体，而珠光体、贝氏体、索氏体等转变为奥氏体。在随后快冷时，奥氏体转变为马氏体。原铁素体保持不变，并有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体的组织，故称不完全淬火区。如含碳量和合金元素含量不高或冷却速度较小时，也可能出现索氏体和体素体。 如果母材在焊前是调质状态，那么焊接热影区的组织，除在上述的完全淬火和不完全淬火区之外，还可能发生不同程度的回火处理，称为回火区（低于AC1 以下的区域）。 总括以上，金属在焊接热循环的作用下，热影响区的组织分布是不均匀的。熔合区和过热区出现了严重的晶粒粗化，是整个焊接接头的薄弱地带。对于含碳高、合金元素较多、淬硬倾向较大的钢种，还出现淬火组织马氏体，降低塑性和韧性，因而易于产生裂纹。 在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的，尤其是钢铁材料，在工业。农业。交通运输。建筑以及国防等各方面都离不开他。随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。后者是最广泛，最常用的方法。热处理是一种综合工艺。热处理工艺学就是研究这种综合工艺的原理及规律的一门学科。 热处理工艺在我国已有悠久的历史，早在商代就已经有了经过再结晶退火的金箔饰物，在洛阳出土的战国时代的铁锛，系由白口铁脱碳退火制成。在战国时代燕都遗址出土的大量兵器，向人们展示了在当时钢件已经采用了淬火，正火，渗碳等工艺。近代出土的秦兵俑佩带的长剑，箭镞等都有力的证明当时已经出现铜合金的复合材料，而且还掌握了精湛的表面保护处理方法，从而保持输千年不锈。 热处理工艺最早的史料记载见于《汉书。王褒传》中，我过明代科学家宋应星在《天工开物》一书中对热处理工艺已有记载。大量事实证明，我过曾是世界上发展和应用热处理技术最早的国家之一。但是长期的封建统治，阻碍了我过科学技术的进步，在异端相当长的时间内，我国热处理技术的发展处于停止状态，有的技术甚至失传。直至解放以后热处理技术在我国才重新迅速发展起来，出现了许多新工艺，新设备。但和当代世界先进水平比较，我过的热处理技术仍较落后。 一。慨述 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～
焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、结晶裂纹 1、产生机理 1）、产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上。 某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。 2）、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中，晶界是个薄弱地带，由金属结晶理论可知，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质多，并集富在晶界，并且熔点较低，这些低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓《液态薄膜》，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为例，分析研究一下，在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶裂纹的倾向最大。 如图3-77 ①液固阶段：熔池开始结晶时，液相多，固相少，液态金
属在晶粒间处于自由流动状态，有拉应力存在时，拉开后有液体随之补充，不易产生裂纹。（1区） ②固液阶段：固相多，晶粒之间相互接触，液相少，（低熔点共晶）在拉应力作用时产生微少缝隙，液态填充少，产生裂纹，这一区也称为“脆性温度区”即图3-77上a、b 之间的温度范围？ ③固相阶段：完全结晶完毕，成为整体固态金属，拉应力作用时，因无液态薄膜受力均匀，不易产生裂纹。 T b—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, T b小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属T b 大，产生裂纹的倾向也大。 3）产生结晶裂纹的条件？图3-78 如图3-78纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用T b表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相线一段温度。 在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示，是温度的函数，=，当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（P min）PΦ ) (T （出现液态薄膜时） 受拉伸应力所产生的变形用e表示，也是温度的函数？ ①如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线（1）变化，
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
船用高强度钢焊接冷裂纹的形成和预防 林 浩 (中国船级社温州办事处,浙江温州325000) 提 要 介绍了船用高强度钢的成分、性能特点。 分析其焊接过程中冷裂纹的形成、形式,以及影响其形 成的几个因素和相应的预防措施。例举了某40mm厚 E36钢的焊接工艺。 主题词 高强度钢 焊接 冷裂纹 随着科学技术的进步,现代船舶日益向大型化、超大型化发展,船用低合金调质高强度钢及其焊接的应用范围也越来越广泛,受到了造船界的高度重视。船用高强度钢不仅强度高,而且综合性能也优于一般的船用钢,从而使这类钢在船舶的许多重要结构中大量应用。下面将对船用高强度钢的焊接性进行探讨。 一般来说,船用高强度钢均为合金钢。在热轧及正火条件下,合金钢中的合金元素对塑性和韧性的影响与其强化作用相反,即强化效果越大,塑性和韧性降低越多,当钢中合金元素超出一定范围后,则韧性会大幅度下降。因此,船用高强度钢为了获得较高的强度和良好的塑性、韧性,添加了不同含量的合金成分,如M n、C r、N i、M o、V、N b等(N i、V、T i的含量还应符合“N i%+V%+T i%≤0.12%”),添加这些元素主要是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。因为这类元素可以推迟珠光体和贝氏体的转变,使马氏体转变的临界冷却速率降低。而且,船用高强度钢为获得良好的机械性能,其交货状态常采用不同的热处理工艺。同时,为了保证良好的综合性能和焊接性,要求钢中含碳量不高于0.22%。故船用高强度钢由于含碳量低,淬火后得到低碳马氏体,而且会发生“自回火”现象,脆性小,保证了良好的焊接性。表1、表2是某品牌E36钢的化学、物理性能。 对于船用高强度钢的焊接,只要选择了合适的焊接材料和工艺,可以采用手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊等不同的方法。焊接过程所要解决的最主要的问题是防止焊后 作者简介:林浩(1972-),男,工程师。 表1 化学成分(×0.001%) C Si M n P S Cu A l C r N i T i M o N b V 1603001440126150324040221234 表2 力学性能 屈服点Ρs (N mm2) 拉伸强度Ρb (N mm2) 伸长率?5 (%) 冲击功(-40℃) (J) 37554031269275200 裂纹的产生;其次是在满足高强度要求的同时,提高焊缝金属及焊接热影响区的韧性,使之满足CCS材料和焊接规范的有关要求。 首先来了解一下焊接冷裂纹。冷裂纹一般是在焊后冷却过程中,M s点(即马氏体的转变温度)附近或更低的温度区间逐渐产生的,也有的要推迟很久才产生。冷裂纹主要发生在焊接热影响区,也有发生在焊缝金属中。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。冷裂纹的断裂行径,有时沿晶扩展,有时穿晶前进。这主要由焊接接头的金相组织、应力状态,以及氢的含量而定。 冷裂纹一般在焊后立即出现,但有的要经过一段时间才出现,在开始少量出现,随着时间增长逐渐增多和扩展。对于这类不是在焊后立即出现的冷裂纹,称为“延迟裂纹”。“延迟裂纹”是冷裂纹比较普遍的一种形态,由于其迟滞性,往往不易被发现,其危害性也就更为严重。 常见的冷裂纹按其产生部位分为如下几种: (1)焊趾裂纹。这种裂纹起源于母材与焊缝交界处,并有明显应力集中部位,裂纹走向经常与焊道平行,一般由焊趾表面开始向母材深处扩展。 (2)焊道下裂纹。这种裂纹经常发生在淬硬倾向较大,含氢量较高的焊接热影响区,一般情况下裂纹走向与熔合线平行。 (3)根部裂纹。这种裂纹是延迟裂纹中比较常见的一种形态,主要发生在含氢量较高、预热温度不足的情况下,它与焊趾裂纹相似,起源于焊缝根部应力集中最大的部位。 ? 3 ? 造船技术 2003年第3期(总第253期)
1)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: 冶金因素} 热裂纹拉应力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4.3.2.2 冷裂纹(1)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，如图6-2-17 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图5-2-17 焊接冷裂纹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
焊接冷裂纹产生原因及防止措施 【摘要】本文主要分析了焊接冷裂纹产生机理及影响因素，并根据分析依据制定出防止产生裂纹的措施。 【关键词】焊接冷裂纹；产生原因；防止措施 随着钢铁、石油化工、电力等工业的发展，在焊接结构方面都取向大型化、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问题，其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。焊接裂纹不仅给生产带来许多困难，造成停产、停工，而且可能带来灾难性的事故。世界上好多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。为了能有效的减少由于焊接裂纹引起的事故，保障安全生产，保障生命财产，很有必要对焊接裂纹产生原因进行分析，并制定出防止产生裂纹的措施。 一、焊接裂纹的分类 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征都是很复杂的，有焊缝的表面、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弧坑裂纹。如果按产生裂纹的本质来分，可分为：热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹五大类。在这里我们将对冷裂纹进行讨论、分析。 二、焊接冷裂纹形成机理与影响因素 （一）焊接冷裂纹的形成机理 大量实践和理论研究证明，钢种的淬硬倾向，焊接接头含氢量及其分布，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。 高强钢在淬硬时，特别是在焊接条件下，近缝区的加热温度很高，使奥氏体晶粒发生严重长大，当快速冷却时，粗大的奥氏体将转变为粗大的马氏体，从金属强度理论可以知道，马氏体是一种脆硬的组织，发生断裂时将消耗较低的能量，因此，焊接接头有马氏体存在时，裂纹易于形成和扩展。另外，在焊接过程中，由于热源的高温作用，焊缝金属中溶解了很多的氢，当焊缝由奥氏体转变为铁素体、珠光体等组织时，氢的溶解度突然下降，而氢在铁素体、珠光体中的扩散速度很快，因此氢就很快地从焊缝越过熔合线向未发生分解的奥氏体热影响区扩散。由于氢在奥氏体中的扩散速度较小，不能很快把氢扩散到距熔合线较远的母材中去，因而在熔合线附近就形成了富氢地带。当滞后相变的热影响区由奥氏体向马氏体转变时，氢便以过饱和状态残留在马氏体中，促使这个地区进一步脆化。