焊接裂纹课件

焊缝区产生的裂纹。有些焊接结构即使焊
后消除应力热处理过程中不产生裂纹，而 在500～600℃的温度下长期运行中也会产 生裂纹。这些裂纹统称为再热裂纹。
❖ 产生原因：在热处理温度下，由于应力的 松驰产生附加变形，同时在热影响区的粗 晶区析出沉淀硬化相(钼、铬、钒等的碳化 物)造成回火强化，当塑性缺乏以适应附加 变形时，就会产生再热裂纹。
❖ 产生原因：金属材料的中含有较多的非金 属夹杂物，Z向拘束应力大，热影响区的脆 化等。
❖ 防止措施：选用具有抗层状撕裂能力的钢 材，在接头设计和焊接施工中采取措施降 低Z向应力和应力集中。
❖ (3)热裂纹：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。沿奥 氏体晶界开裂，裂纹多贯穿于焊缝外表， 断口被氧化，呈氧化色。常有结晶裂纹、 液化裂纹、多边化裂纹等。
❖ 防止措施：a.控制基体金属的化学成分(如 钼、钒、铬的含量)，使再热裂纹的敏感性 减小。
❖ b.工艺方面改善粗晶区的组织，减少马氏体 组织，保证接头具有一定的韧性。
❖ c.焊接接头：减少应力集中并降低剩余应力， 在保证强度条件下，尽量选用屈服强度低 的焊接材料。
❖ 3、气孔：焊接时，因熔池中的气泡在凝固 时未能逸出，而在焊缝金属内部(或外表)所 形成的空穴，称为气孔。
❖ c.力学因素对热裂纹的影响：焊件的 刚性很大，工艺因素不当，装配工艺 不当以及焊接缺陷等都会导致应力集 中而加大焊缝的热应力，在结晶时形 成热裂纹。
❖ 防止措施：a.控制焊缝金属的化学成 分，严格控制硫、磷的含量，适当提 高含锰量，以改善焊缝组织，减少偏 析，控制低熔点共晶体的产生。
❖ b.控制焊缝截面形状，宽深比要稍大些， 以防止焊缝中心的 偏析。
❖ d.当用碱性焊条施焊时，应保持较低的电 弧长度，外界风大时应采取防风措施。

冷裂纹主要发生在高、中碳钢，低、中合金高强钢 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金属中。
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二、冷裂纹的种类
延迟裂纹还可以进一步分类，常见的有以下三种。
（一）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（如咬肉处）。裂纹的走向经常与焊道平 行，一般由焊趾表面开始向母材的深处扩展，如图 5-40中A所示。
氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一，并且有 延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂 纹的敏感性越大，当局部地区的含氢量达到某一临 界值时，便开始出现裂纹，此值称为产生裂纹的临 界含氢量。
钢中的含氢量分为两部分，即残余氢量和扩散氢量。
扩散氢对冷裂的产生和扩展起了决定性作用。
在Ms点以下扩散氢才具有致裂的作用。这一部分 扩散氢可以称为“残余扩散氢”。
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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，因此氢就很快的从焊缝越过熔 和线向尚未发生分解的奥氏体影响区扩散。
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。
第三节 焊接冷裂纹
一、冷裂纹的危害性及其一般特征
（一）冷裂纹的危害性 建造结构由于焊接冷裂纹而带来的危害性十分严重
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（二）冷裂纹的一般特征
高强钢焊接冷裂纹一的，也有的要推迟 很久才产生。冷裂纹的起源多发生具有缺口效应的 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，有时是沿晶界扩展，有 时是穿晶前进，这要由焊接接头的金相组织和应力 状态及氢的含量等而定。这一点不像热裂纹那样， 都是沿晶界开裂。

机械加工
对焊缝进行机械加工，以去除不合格部分。
补焊
对存在的缺陷进行补充焊接，以消除缺陷。
热处理
对焊缝进行热处理，以改善其力学性能和消 除焊接残余应力。
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案例分析
案例一：某机械零件的焊接缺陷分析
总结词：机械零件焊接缺陷 总结词：预防措施 总结词：修复方法
详细描述：该案例介绍了某机械零件在焊接过程中出现 的缺陷，如气孔、夹渣、未熔合等，并对其产生的原因 进行了深入分析，如焊接参数不当、操作不规范等。
详细描述
通过建立完善的焊接质量管理体系，制定合理的焊接工艺规范和质量控制标准，加强焊 接过程的监督和检测，可以有效地减少焊接缺陷的产生。同时，采用先进的无损检测技
术，如X射线检测、超声波检测等，可以及时发现和消除焊接缺陷，提高焊接质量。
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焊接缺陷的检测与修复方法
焊接缺陷的检测方法
外观检测
通过肉眼或使用放大镜观察焊 缝表面，检查是否存在裂纹、
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总结词：加固措施
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总结词：修复技术
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详细描述：对于无法修复的缺陷，该案例采取了各种加固 措施，如增加支撑结构、粘贴钢板等，以提高结构的稳定 性和安全性。
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气孔与夹渣
气孔和夹渣是焊接过程中常见的缺陷，它们会影响焊接接头的质量。
气孔是由于焊接过程中熔池内的气体在金属冷却过程中未能及时逸出，残留在焊缝内部形成的孔洞。夹渣则是由于焊接过程 中熔池内存在杂质，在金属冷却过程中未能完全熔化或排除，残留在焊缝中的杂质颗粒。气孔和夹渣的存在会降低焊接接头 的致密度和强度。
咬边与烧穿
咬边和烧穿是焊接过程中常见的缺陷 ，它们会导致焊接接头的强度降低。

断 口
判断断裂的性质。
三
由断裂前塑性变形量大小及断口形貌特征，
要
可大体判断断裂的类型是韧性的、脆性的还
素
是疲劳断裂。
由裂纹形状确杯定锥断状断裂口源和裂纹扩展的方向
在直径较大、没有缺陷及缺口的光滑圆
棒试样慢应变拉伸试验中，当材料韧性好， 通常出现韧性断裂。
单一滑移系启动
纯剪切断口
工程构件中常出现的两种
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3.3 微观断口分析
分析内容：产物分析 + 形貌分析
根据断口微观形貌特征可判定断裂的类型， 从裂纹源处查明断裂原因。它还能进行断裂失 效的定量分析，如进行韧性的定量测量，分析 测定裂纹的扩展速率、断裂过程与影响因素之 间的定量关系等。
断口微观形貌中，韧窝、解理花样、疲劳辉纹等分别
韧性断裂宏观形貌 out常发生在滑移形变不受约束或约束较
小的情况。如:平板承受拉伸载荷，薄壁容 精编课件
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器过载, 器壁承受双向拉伸载荷。
韧性断口宏现形貌
非杯-锥状
有外周缺口圆棒试样
厚板
放 射 区 增 加
薄板
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脆性断裂的断口宏观形貌
大多数是穿晶解理型的，其断口的宏观形 貌具有两个明显的特征: 小刻面 由于各晶粒解理面与断裂面位向不 相同，若把断口放在手中旋转时，将闪闪发光， 像存在许多分镜面似的。
c. 断口样品的清洗和保存
带灰尘或其他附着物的断口
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清洁断口
带油污的断口
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锈蚀较严重的断口