碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施

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焊接裂纹产生的原因及预防措施

作者：赵小娜

来源：《科技传播》2013年第20期

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

中图分类号TG4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）101-0075-02

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。

碳钢焊接裂缝产生的原因及预防措施

摘要：在对碳钢进行焊接时，如果出现焊接裂缝将会直接影响碳钢产品的合格性，甚至出现大规模报废的情况。因此，必须对碳钢焊接裂纹的原因进行剖析，并针对原因做好相对应的预防措施，以此来保证碳钢焊接工作得以有序进行。本文对碳钢焊接裂纹产生原因进行了具体的归类划分，并通过一些预防措施的提出，以此来实现提高机械构建质量的目的，供相关人士参考借鉴。

关键词：碳钢焊接裂纹；原因；预防措施

引言：随着碳钢产品的广泛应用，因此需要在产品流入市场之前就要做好严格的检查，而碳钢焊接出现裂纹，是导致安全事故发生的重要原因之一。如果在后续的检查过程中不够仔细，将不合格的碳钢产品流入市场，甚至会引发严重的安全事故。因此，要想使得在焊接过程中减少焊接裂纹的产生，就需要做好一系列健全的预防措施，以此来减少机械构建的事故发生率。

一、焊接裂缝产生原因

1.1裂纹形成特征

通过观察和得出焊接裂纹，主要分为中间和末端的裂纹。当高温使得碳钢熔化为液体时，在一定时间的冷却后会转化为固体形成一个锯齿形状，不过不太明显，在表面会有蓝黑的颜色。然而，在开裂时并不会发出金属裂纹的响声。因此，人们常常把这种现象称为热裂纹。

1.2裂纹产生因素

1.2.1工件材质影响

由于工件材料的组成成分不够稳定，所以在使用过程中，由于磷、硫等杂质的影响，会使得碳钢焊缝的裂纹增多。除此之外，碳弧气刨到坡口的方式会使得焊接区域增碳现象严重，同时会伴有渗碳体和珠光体结构的产生。在这一焊接过程中，极易生成裂缝，同时也使得碳钢的脆性增大。此外，随着一些合金钢低合金结构钢等的应用，虽然提供了更多的选择方式，但是不同的合金钢材仍具有一定的缺陷。这些合金钢材普遍存在着韧性低，并且具有低温冷脆性的现象。因此，在进行碳钢焊接时会更容易产生裂缝，碳钢报废的机率也会加大。此外，如果钢材本身就具有分层、褶皱等问题，也会在后续的焊接过程中形成裂纹。这些问题如果不及时地发现并解决，会在后续过程中引起严重的安全事故。

卸船机轨道焊接裂纹产生的原因分析和预防措施

【摘 要】 港口货物卸船机设备生地系统中的轨道中采用平炉冶炼镇静钢，型号为QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行。由于轨道焊接接头在焊接时焊接操作，预热温度等因素，造成焊接应力等缺陷的存在，会出现断裂现象，影响桥吊的正常装卸作业。因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要，防止焊接接头断裂的产生，最终有效地防止轨道的断裂现象，保证卸船机的正常运转。

【关键词】 卸船机轨道 焊接裂纹 原因分析 预防措施

随着港口货物装卸量的迅速增加，对卸船机作业提出了新的要求，装卸设备生地系统中的轨道中采用QU120的钢轨焊接而成，从而形成无接头的轨道，提高了卸船机行车的可靠和使用寿命，保证卸船机作业的顺利进行，由于轨道焊接接头出现过断裂现象，影响了桥吊的正常装卸作业，因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要。

1 钢轨及焊接材料的分析

钢轨采用平炉冶炼镇静钢构造，型号为QU120，抗拉强度σb≥900MPa，牌号为U71Mn，它的化学成份见表1：

钢轨焊接材料采用低氢钠型低合p肉眼和低倍放大镜对断口进行观察分析，轨道下缘断口有缺陷存在，此处成为断裂源，缺陷处产生塑性变形能力差，在低温和卸船机轮压机的共同作用下产生了脆性断裂。

4 断裂原因分析

（1）不良的焊接工艺：在轨道焊接中，焊接时焊接操作不成熟，预热温度不够，在缺陷出现而未能及时消除状态下，最重要的影响因素是温度应力状态加载速度，温度下降及加载速度增大时，接头的底层出现未焊透缺陷中产生脆性断裂的倾向最严重。

（2）焊接缺陷成为裂纹源：轨道焊接接头中，40%脆性断裂是焊接缺陷处开始的，在所有的焊接缺陷中，焊接裂纹是最危险的，在外载作用下，裂纹前沿附近产生少量塑性变形，同时尖端有一定量的开张位移，使裂纹缓慢发展，外载到某一临界值时裂纹以高速扩展，此时裂纹如位于高值拉应力区引起整个轨道接头的断裂，除裂纹外咬边，未焊透，焊缝表面成形不良，也会发生轨道的脆断。

钢结构焊接裂纹的原因及预防措施

摘要：当今工业正值蓬勃发展阶段，而焊接作为一门重要的金属加工工艺,在机械、石油、化工、建筑、交通、矿山等方面都得到了广泛的应用。而焊接缺陷又是生产中极为不利的因素，其中裂纹是常见的而又十分危险的缺陷，它不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。对钢结构焊接裂纹产生的内在原因和外在原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。

关键词：钢结构焊接裂纹 原因 预防措施

中图分类号： tu391文献标识码：a 文章编号：

焊接裂纹是钢结构制作工程中经常发生且危害较大的质量通病。近几年来，马钢集团的300t转炉、电炉和湘钢集团的150t转炉主厂房均为钢结构，厂房柱子、梁为焊接h型钢，公辅外网管道为卷焊管，总制作量多达5万多吨。在项目初期的钢结构制作过程中，不时发现焊接裂纹，如在管道制作工程中出现纵向焊缝裂纹，降低了焊接接头的承载能力，最终导致焊接结构的破坏，缩短结构寿命，间接延误施工工期，增加了工程成本。焊接裂纹是钢结构制作工程中危害最大的缺陷，一经发现，必须进行返修焊接直至合格。下面对焊缝裂纹产生的原因及预防措施进行简要的分析。

1裂纹产生内在原因分析及预防措施

一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为可分为热裂纹、冷裂

纹和再热裂纹。在焊接过程中，裂纹产生的部位不同。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，这种裂纹的危害性极为严重[1]。

1.1 热裂纹

热裂纹是指高温下所产生的裂纹，又称高温裂纹或结晶裂纹，通常产生在焊缝内部，有时也可能出现在热影响区，表现形式有：纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹和热影响区裂纹。其产生原因是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形式存在从而形成偏析，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纹。此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开。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。针对其产生原因，其预防措施如下：1)限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应控制硫、磷的含量和降低含碳，一般用于焊接的钢材中硫的含量不应大于0.045%，磷的含量不应大于0.055%；另外钢材含碳量越离，焊接性能越差，一般焊缝中碳的含量控制在0.10%以下时，热裂纹敏感性