焊接中冷裂纹的形成机理

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。

焊接冷裂纹产生原因及防止措施1.原因：1.1材料的选择不当：焊接材料的化学成分不合适，或者材料含有较高的残留应力，容易导致冷裂纹的生成。

1.2焊接过程中的热输入不合适：焊接过程中产生的热量和焊接速度不合理，容易造成焊缝和母材之间的温度差异，从而导致冷裂纹的生成。

1.3焊接残余应力：焊接后，热量的收缩导致焊缝和母材之间的残余应力，这些应力容易导致冷裂纹的生成。

1.4接缝设计不合理：接缝的形状和尺寸设计不合理，例如锯齿形的接头，容易导致应力集中，增加冷裂纹的风险。

1.5焊接过程中的不合理操作：焊接过程中出现的不合理操作，例如焊接速度太快或太慢，焊接温度不稳定，都会增加冷裂纹的发生风险。

2.防止措施：2.1合理选择焊接材料：选择合适的焊接材料，确保化学成分符合要求，并且没有过高的残余应力。

2.2控制热输入：控制焊接过程中的热输入，一方面要保证足够的热能输入，使焊缝和母材温度均匀，另一方面要避免过高的热输入，以免造成过大的残余应力。

2.3使用预热和后热处理：对于容易产生冷裂纹的材料和结构，可以采用预热和后热处理的方法来减少焊接过程中的残余应力。

2.4设计合理的焊缝：在设计焊缝时，应尽量避免锯齿形的接头，可以采用圆弧形或其他形状，以减少应力集中。

2.5严格控制焊接过程参数：焊接过程中应严格控制焊接速度、焊接压力和焊接温度等参数，确保稳定和合理的焊接条件。

2.6检测和治理裂纹：焊接后应对焊缝进行严格的裂纹检测，如超声波检测、磁粉检测等，一旦发现裂纹，应及时采取治理措施，包括打磨、退火或重新焊接等。

2.7人员培训和操作规范：通过人员培训，提高焊接人员的技术水平和操作规范，减少不合理操作的发生，从而减少冷裂纹的产生。

总结起来，焊接冷裂纹的产生主要是由材料的选择不当、焊接过程中的热输入不合适、焊接残余应力、接缝设计不合理和焊接过程中的不合理操作等原因造成的。

为了防止焊接冷裂纹的产生，应选择合适的焊接材料、控制热输入、使用预热和后热处理、设计合理的焊缝、严格控制焊接过程参数、检测和治理裂纹，并加强人员培训和操作规范。

焊接冷裂纹的形成机理影响因素及防治措施？答：冷裂纹常产生在中、高碳钢，低合金高强钢和钛合金等金属材料焊接接头中的热影响区，形成机理：变形量大于变形能力。

焊接时产生冷裂纹的三大主要因素: 1）钢种的淬硬倾向，淬硬越大，越容易产生裂纹，2，焊接接头氢含量及其分布，氢是引起高强钢焊接冷裂纹的主要因素，3，接头所承受的拘束应力状态，焊接条件下主要有焊接热应力，金属相变产生的组织应力，结构自拘束条件所造成的应力三种应力，冷裂纹是三者共同作用的效果。

影响裂纹的主要因素：1，钢化学成分的影响，既对淬硬性的影响，2.拘束力的影响：拘束力是焊接时产生裂纹的必备条件。

3.氢的有害影响，氢是引起冷裂纹的主要因素。

4.焊接工艺的影响：1，线能量的影响，线能量大引起结晶粗大，增大产生裂纹的倾向，过小，不利于氢气的逸出，应选择合适的范围，2.预热，可有效防止冷裂纹，.焊接后热处理，可使扩散氢逸出，适当改善组织，降低淬硬性，5.多层焊的影响，后层对前层有消氢和改善热影响区的作用，对防止冷裂纹有良好的作用。

防止途径冶金方面，控制材料的成分，降低碳含量，以多种微量元素合金化，使得强度上升，有一定的韧塑性，2.选用合适的方法和材料，低氢型焊条和材料，3.除锈，油污.烘干，控制氢的含量。

工艺方面：1.选用适当的线能量，2.预热，去H减小应力等可防止冷裂纹产生，3.采用多层焊，4.减小结构刚度，避免应力集中5.锤击焊缝，减小应力等，二，焊接热裂纹的形成机理影响因素及防治措施？最常见的沿着焊缝中心纵向开裂，由于焊缝中存在液态薄膜，和焊缝在凝固过程中受到拉伸应力的作用的结果，这种裂纹是在焊缝结晶过程中产生的，产生裂纹的条件：焊缝在脆性温度转变区所承受的拉伸应变大于焊缝金属所具有的塑性，就会产生裂纹现可将熔池结晶分为三个阶段分析：1.液固阶段，在此阶段液态金属占大部分，故不会产生裂纹，2.固液阶段，此阶段过程腔体封闭，液态金属少，且在拉伸力的作用下，不能补充而开裂，存在一个脆性转变区，3.完全凝固阶段一般很难产生裂纹。

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。

冷裂纹产生的原因问题一：冷裂纹的产生原因金属材料焊接产生裂纹的原因，谈谈我自己的看法1、就是焊缝组织冷却过程中收缩产生的应力超过了熔池金属的抗拉强度2、焊缝表面结晶过程中，由于析出低熔点共晶物，脆性较大，焊缝收缩过程产生裂纹预防措施： 1、坡口制备，必须严格按照WPS要求，有时候为了弥补工人的失误，把坡口间隙调整到很大，显然，这样的坡口待焊接完一层后，由于面积过大，热量散失很快，凝固速度很快，容易产生裂纹2、预热，严格按照WPS要求，温度比较低及厚板环境下，热量散失也很快，必要的预热是需要的3、焊材匹配，尽量选用同母材强度匹配的焊接材料；4、焊材烘烤，严格按照公司焊接材料管理制度要求进行烘烤，避免潮湿状态下的H致裂纹5、打磨去除表面的裂纹，不得试图用熔合的方式去除裂纹6、焊接到一定厚度时应使用锤击的方式部分消除应力，防止最终应力过大导致裂纹产生个人总结，不全面。

个人以为够用了。

问题二：产生冷裂纹的因素有哪些冷裂纹产生的原因是:(1)焊缝中的氢在结晶过程中要向热影响区扩散、聚集。

(2)如果被焊材料的淬透性较大，则焊后冷却下来时，在热影响区形成马氏体组织，其性脆而硬。

(3)焊接时的残余应力。

这三个因素(氢、淬硬组织和应力)的综合作用，就会导致冷裂纹的产生。

氢在金属里的扩散速度有快有慢，因此冷裂纹产生的时间也不同。

有的在焊后冷却过程中产生，有的甚至放置一段时间后才产生，故又称为延迟裂纹。

防止冷裂纹的措施有:(l)焊前预热和焊后缓冷。

(2)采用减少氢的工艺措施。

(3)合理选用焊接材料。

(4)采用适当的工艺参数。

(5)选用合理的装焊顺序。

(6)进行焊后热处理。

问题三：冷裂纹产生的原因是什么产生原因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问题四：简述焊接热裂纹和焊接冷裂纹的形成机理并比较它们各自的特点。

焊接冷裂纹产生机理影响因素及防治措施一、冷裂纹的一般特征1、产生温度Ms点附近或200～300℃以下温度区间2、产生的钢种和部位发生在高碳钢、中碳钢、低合金、中合金高强钢，热影响区合金元素多的超高强钢、Ti合金发生在焊缝3、裂纹的走向：沿晶、穿晶4、产生时间可焊后立即出现，也有的几小时，几天、更长时间延迟裂纹：不是在焊后马上出现的要经过一定时间才出现的裂纹—延迟裂纹延迟裂纹是冷裂纹中一种最普遍的形态，它不是焊后出现，因此危害性更大延迟裂纹三种形态1）、焊趾裂纹—缝边裂纹起源于焊缝和母材的交界处，并有明显应力集中的地方，裂纹的取向经常与焊缝纵向平行，由焊趾的表面开始，向母材的深处延伸2）、焊道下裂纹发生在淬硬倾向较大，含氢较多钢种的焊接热影响区，裂纹取向与熔合线平行，但也有时垂直于熔合线3）、根部裂纹起源于应力集中的焊缝根部，可能发生在焊接热影响区，也可能发生在焊缝（含氢量高，预热不足）二、延迟裂纹的机理高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因主要是：钢种的淬硬倾向；焊接接头的含氢量及其分布，焊接接头的拘束应力。

延迟裂纹的开裂过程存在这两个不同的过程，即裂纹的起源和裂纹的扩展，扩展到一定情况下，发生断裂，我们只从宏观的角度阐述一下产生延迟裂纹的三要素。

1、钢种的淬硬倾向焊接接头的淬硬倾向主要决定于钢种的化学成分，其次是焊接工艺，结构板厚及冷却条件。

钢种淬硬倾向越大，越容易产生裂纹，其原因为1）、形成脆硬的马氏体i)、马氏体的形状条状马氏体：低碳马氏体，含碳量小于0.3%C，呈条状Ms点较高，在转变后起到自行回火作用，因此有一定韧性如低碳钢、低碳合金钢片状马氏体：含碳量高时，形成片状马氏体，片内存着平行状的孪晶，亦称孪晶马氏体，硬度高，组织脆对裂纹敏感ii)、组织对冷裂纹的敏感倾向F 、P →→F B 条状M 上贝氏体→粒状B →M+A →孪晶马氏体，可知孪晶马氏体对裂纹最敏感iii)、利用SH —CCT 图评定钢种对冷裂纹的敏感性，有试验结果看出，如果熔合区焊后800～500℃冷却时小于'f C 就会出现裂纹，也就是说可以利用出现铁素体的临界冷却时间'f C 来作为焊接接头裂纹倾向的判据 t 800～500℃<'f C 开裂 t 800～500℃>'f C 不裂 2)、淬硬产生晶格的缺陷材料在淬硬后，会产生较多的晶格缺陷，淬火后出现的晶格缺陷主要是空位位错，相变应力的作用下产生较多的位错，在焊接应力作用下，空位与位错发生移动聚集，当达到一定浓度时，产生裂纹源，硬度扩展成为裂纹。

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。

焊接产生裂纹的原因焊接是通过加热金属材料使其熔化，然后冷却使其固化，以实现金属材料的连接。

然而，在焊接过程中，由于温度变化和热应力的作用，容易引起焊接件出现裂纹。

裂纹的产生主要是由以下几个原因引起的：1. 冷裂：冷裂是焊接过程中最常见的一种裂纹。

在焊接件的冷却过程中，由于焊缝和母材之间的冷却速度不同，会产生应力差，从而引起裂纹的产生。

冷裂主要有两种类型，即热裂和冷滴。

- 热裂：热裂主要是由于焊接区域的温度升高而引起的。

当焊接区域的温度升高到一定程度时，会引起焊件的变形和应力集中，从而导致裂纹的产生。

热裂一般发生在高碳钢、不锈钢等易于形成脆性组织的金属材料上。

- 冷滴：冷滴是焊接过程中由于焊料凝固过程中的收缩而引起的裂纹。

焊料在凝固过程中发生收缩，由于焊件的约束作用，会导致焊缝区域的应力集中，从而引起裂纹的产生。

2. 热裂：热裂是在焊接过程中，由于焊接区域的温度升高，引起金属材料发生相变而引起的裂纹。

一般来说，热裂主要发生在高碳钢、不锈钢、铜合金和铸铁等金属材料上。

3. 应力腐蚀裂纹：应力腐蚀裂纹是由于金属材料在有外界应力和腐蚀介质的作用下，产生了腐蚀损伤而引起的裂纹。

焊接过程中，焊件可能会受到外界应力和腐蚀介质的共同作用，从而引起应力腐蚀裂纹的产生。

应力腐蚀裂纹对焊接件的结构安全性造成很大威胁，需要进行预防和控制。

对于裂纹的产生，我们可以通过以下方法进行预防和控制：1. 选择合适的焊接材料：在进行焊接时，应根据具体的焊接工艺和要求，选择合适的焊接材料。

避免使用容易产生裂纹的高碳钢、不锈钢等材料，同时注意材料的成分和组织结构对裂纹的影响。

2. 控制焊接参数：合理控制焊接的温度、焊接速度、焊接电流等参数，避免焊接过程中的温度变化和应力集中。

合理的焊接参数对减少焊接裂纹的产生起到重要作用。

3. 提高焊接工艺：采用先进的焊接技术和工艺，如预热、热处理、加强焊接件的支撑等，可以减小焊接裂纹的产生。

4. 进行焊缝设计：合理设计焊缝结构，避免出现应力集中的地方，减少焊接裂纹的产生。