焊接裂纹形成的原因及防止措施(2020年10月整理).pdf

以下为焊接裂纹产生原因及防治措施，一起来看看吧。

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。

2、焊接裂纹的危害焊接裂缝是一种危害大的缺陷，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）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。

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。

防治措施：防止产生热裂缝的措施，可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。

控制母材及焊材有害元素、杂质含量限制母材及焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体）中易偏析元素及有害杂质的含量。

焊接热裂纹的产生原因及防止方法一、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。

浅谈焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施摘要：焊接缺陷是在焊接过程中焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象，焊接缺陷的形成不仅会降低结构的性能，影响结构的安全使用，严重时还将导致脆性破坏，引起重大安全事故。

而焊接裂纹是一种危害性最大的一种常见焊接缺陷，为消除焊接裂纹，保证焊接接头质量，本文对焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施进行探讨分析。

关键字：焊接裂纹缺陷预防措施焊接裂纹是在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下，焊接过程中或焊接后，焊接接头中局部区域（焊缝或焊接热影响区）的金属原子结合力遭到破坏而出现的新界面所产生的缝隙。

它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。

焊接裂纹是最危险的缺陷，除降低焊接接头的力学性能指标外，裂纹末端的缺口易引起应力集中，促使裂纹延伸和扩展，成为结构断裂失效的起源，焊接技术条件中是不允许焊接裂纹存在的。

1.焊接裂纹的产生的机理及形式焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。

裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。

按照产生机理焊接裂纹可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹和层状撕裂裂纹几种。

在焊接过程中，裂纹出现的位置和时间各不相同，裂纹可能出现在焊缝表面、焊缝内部、焊缝位置和热影响区等位置，裂纹的形成可能是在焊接过程中产生，也可能在焊后一段时间出现，后一种情况危害更为严重。

2.焊接裂纹产生的原因及预防措施2.1 热裂纹热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中，主要发生在晶界上，也称为沿晶裂纹，其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处，呈纵向或横向辐射状，严重时能贯穿到表面和热影响区。

焊接裂纹产生的原因及预防措施摘要裂纹是焊接结构最危险的一种缺陷，不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。

所以如何避免裂纹的产生是保证焊接质量的关键。

本文着重从焊接裂纹形成原因，影响裂纹生成的因素以及防止措施三方面进行探讨。

关键词热裂纹；冷裂纹；产生原因；预防措施0引言在焊接应力及其他致脆因素的作用下，焊接接头中局部区域因开裂而产生的缝隙称为焊接裂纹。

在焊接生产中出现的裂纹形式是多种多样的，根据裂纹产生的情况，可把焊接裂纹归纳为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂。

下面主要讨论较为常见的热裂纹和冷裂纹。

1热裂纹热裂纹是高温下在焊缝金属和焊缝热影响区中产生的一种沿晶裂纹。

热裂纹产生的原因焊接是一个局部加热的过程，液体由液态向固态转变的过程需要放热，体积缩小，焊缝金属凝固后，在冷却过程中处于放热状态，因此体积收缩。

但焊缝周围金属性能稳定，焊缝金属的收缩受到阻碍，因而使焊缝受到拉力作用。

在焊缝开始凝固、结晶时，液体流动性较小，因此产生的拉应力不会引起裂纹。

此时的液体金属可以在晶粒间自由流动，因而拉应力造成的晶粒间隙能被液体金属填满。

当温度继续下降时，柱状晶体继续生长，拉应力也逐渐增长。

之所以焊缝中的共晶体被柱状晶体推向晶界，聚集在晶界上，是因为焊缝中低熔共晶体的熔点比较低，凝固的时间晚。

在焊缝金属基本上都凝固时，小部分低熔点的金属还未完全凝固，在晶界上形成了一种“液体夹层”，拉应力在此时已经变的比较大了，然而液体金属本身强度很小，这大大减弱了晶粒间的结合。

在拉应力的作用下，柱状晶体之间的间隙被增大，低熔点液体金属这时填充不了被增大的空隙，因此产生了裂纹。

1.1由此可见，拉应力是产生热裂纹的外因，晶界上的低熔点共晶体是产生热裂纹的内因，拉应力作用在低熔点共晶体处的晶界上而造成裂纹。

1.2影响生成热裂纹的因素1）合金元素的影响。

合金元素是影响热裂纹倾向最根本的因素，其中主要有以下几个：硫：硫在钢中能形成多种低熔点共晶体，同铁会形成FeS，FeS与铁以及FeS与FeO会形成低于钢熔点的共晶体，它们在焊缝结晶时聚集在晶界上，当焊缝金属大部分已凝固时，它尚未凝固，形成液态薄膜，因而增大热裂纹倾向。

焊接产生裂纹的原因焊接是一种常见的金属连接方法，它通常用于制造和维修工业部件。

然而，焊接过程中经常会出现裂纹，对焊接接头的强度和可靠性产生负面影响。

本文将探讨焊接产生裂纹的原因，并提供一些预防措施和解决方法。

1. 温度梯度引起的热应力焊接过程中，焊接区域会受到局部加热和快速冷却的影响，导致温度梯度的存在。

这种温度梯度会引起金属的热应力，使焊接接头产生裂纹。

解决方法：•控制焊接过程中的局部预热和退火，使温度梯度减小。

•使用预热设备在焊接区域加热，使温度分布更均匀。

•合理选择焊接电流和速度，避免出现过大的温度梯度。

2. 结构应力引起的裂纹焊接接头通常会承受结构应力，如拉伸、挤压或弯曲力。

由于焊接引起的组织和性能变化，焊接接头在受到结构应力时容易产生裂纹。

解决方法：•选择合适的焊接方法和焊接接头结构，减少结构应力对焊接接头的影响。

•优化焊接参数，使焊接接头的强度与结构应力相匹配。

•进行后焊热处理，提高焊接接头的强度和韧性。

3. 金属材料的选择和准备焊接材料的选择和准备对焊接接头的质量有重要影响。

不同材料的熔点、热膨胀系数和焊接性能不同，可能导致焊接接头产生裂纹。

解决方法：•选择合适的焊接材料，使其熔点和热膨胀系数与基材相匹配。

•对焊接材料进行预处理，去除氧化物和杂质，提高焊接接头的强度和韧性。

•使用合适的焊接方法和技术，确保焊接材料在焊接过程中融合良好。

4. 不适当的焊接参数和工艺焊接参数和工艺的选择对焊接接头的质量和裂纹的形成有重要影响。

过高或过低的焊接电流、电压、焊接速度和功率都可能导致焊接接头产生裂纹。

解决方法：•根据焊接材料的特性和焊接要求，选择合适的焊接参数。

•进行焊接试验和质量控制，确保焊接接头达到预期的质量要求。

•遵循正确的焊接工艺和操作规程，保证焊接接头的质量和强度。

5. 应力集中和裂纹敏感区域焊接接头通常存在着应力集中和裂纹敏感区域，这些区域容易产生裂纹。

焊接过程中的热收缩和组织变化可能导致焊接接头的应力集中和裂纹敏感性增加。

焊接裂纹与防止措施填角焊接作业时常会出现部份焊道龟裂的情形，要如何预防与降低填角焊道龟裂的发生率?近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业发展，各种焊接结构也不断朝向功能性与大型化发展，部分焊接结构还需要在高温、深冷以及强腐蚀介质等恶劣的环境下工作，因此各种高强度钢、高合金钢及特种合金的应用也日益增多，然而这些材料往往都比较容易产生各种焊接裂缝。

通常焊接裂纹可能出现在焊道和热影响区的表面，也可能出现在内部。

部分焊接裂纹相当微细，不容易以肉眼检查发现，甚至使用放射线检测、超音波检测等方法也常造成漏检。

若要预防与降低焊接裂缝的发生，首先要识别它们的型态、特征与发生原因等，可以有助于焊接工程师找到防止裂纹的适当施工设计方案。

以下将按照焊接裂纹的种类与防止措施以及焊接设计详细说明。

焊接裂纹的种类与防止措施焊接裂纹的种类繁多，产生的机构与敏感条件也各不相同，有些焊接裂纹在焊后会立刻出现，有些则可能在焊后依段时间后才产生，也有些昰在使用过程中，在一定的外界条件诱发下产生。

因此，焊接裂纹的复杂性使得焊接裂纹缺陷比其它的焊接缺陷的预防更加困难。

焊接裂纹大多按照裂纹之产生的部位、型态与发生之机制来分类。

图1乃常见焊接裂纹的发生部位与型态。

表1与表2分别显示一般热裂纹与冷裂纹发生原因与防止措施。

当我们足够清楚掌握各种焊接裂纹的基本知识之后，我们不难发现，焊接裂缝缺陷是可以透过充分的焊接设计与施工来预防的。

例如，主要构材之焊道起点与终点应焊上与母材同样材质之导焊板，再予焊接即可防止焊接缺陷发生，最后再将首尾之导焊板予以切除并磨平，而溢焊部位则视需要予以磨平以免应力集中。

其避免或减低之改善措施与方法包括了彻底依照标准与规格要求来施工，以及焊后可由目视、使用焊道规或认可之样本比较等方法测出，再来补强与修正。

图1常见裂纹的发生部位与型态表1常见热裂纹发生原因与防止措施表2常见热裂纹发生原因与防止措施适当之焊接设计焊接设计应考虑母材之可焊性、焊材与母材之匹配、焊接效率、焊接方式、焊道尺寸、焊接变形及接合板挫屈等因素。

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。

防治措施：防止产生热裂缝的措施，可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。

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者延迟裂纹。

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、铁锈或者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〔如微裂纹或者缺口尖端附近〕扩散，当该区的氢浓度到达某一临界值时，裂纹便继续扩展。

〔2〕应力。

依据目前国及国际的施工水平，在球罐的组装过程中总会存在或者多或者少的强力组对，所以在组装完成后便存在着应力，这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能彻底消除。

再加之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在质量好的母材。

即选用碳当量低的优质钢材，特别是防止母材大型夹渣。

所以在球壳板创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发展烘干，并贮存在100～150℃的恒温箱中，在使用时放入保温筒并随用随取，在保温筒存放时间不得超过4h，否那末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围的油污、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围。

焊接裂纹产生原因及防治措施焊接裂纹是指在焊接过程中，焊缝或焊接接头出现的裂纹现象。

焊接裂纹的产生原因有很多，主要包括材料选择不当、焊接工艺参数不合理、应力集中、焊接变形等因素。

为了防止焊接裂纹的产生，需采取相应的防治措施。

一、材料选择不当是造成焊接裂纹的主要原因之一。

不同材料的热膨胀系数、熔点和强度等性质差异较大，若选择不当，会导致焊接时产生较大的残余应力，从而引发焊接裂纹。

因此，在焊接前应对材料进行仔细选择，确保焊接材料的相容性和相似性。

二、焊接工艺参数不合理也是引起焊接裂纹的重要原因。

焊接过程中，焊接电流、电压、速度等参数的选择不当，容易造成焊接热输入过大或过小，从而导致焊接裂纹的产生。

因此，需要根据焊接材料的厚度、形状和焊接位置等因素，合理调整焊接工艺参数，以减少焊接残余应力的产生。

三、应力集中也是焊接裂纹的重要原因之一。

焊接过程中，由于材料的热膨胀和收缩不均匀，会导致焊接接头处应力集中，从而造成焊接裂纹的产生。

为了减少应力集中，可以采取适当的预热和后热处理措施，使焊接接头的温度均匀分布，减少残余应力的产生。

四、焊接变形也是引起焊接裂纹的常见原因。

焊接过程中，由于热膨胀和收缩的影响，焊接接头会发生一定的变形，如果变形过大，就会产生焊接裂纹。

为了控制焊接变形，可以采用适当的夹具和焊接顺序，使焊接接头得到良好的约束，减少变形的发生。

为了预防焊接裂纹的产生，可以采取以下防治措施：1.合理选择焊接材料，确保材料具有相似的熔点和热膨胀系数，减少焊接时的残余应力。

2.合理调整焊接工艺参数，根据焊接材料的特性和焊接位置，确定合适的焊接电流、电压和速度等参数，以减少焊接热输入和残余应力。

3.采取适当的预热和后热处理措施，使焊接接头的温度均匀分布，减少应力集中和残余应力的产生。

4.采用适当的夹具和焊接顺序，控制焊接变形，减少焊接裂纹的发生。

5.进行焊接前的材料表面处理，确保焊接接头的清洁度和表面质量，减少焊接缺陷的产生。