钢材层状撕裂及抗层状撕裂焊接接头的设计

浅谈焊接层状撕裂裂纹的成因和防治办法摘要：随着钢铁、石油化工、造船、轨道交通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的应用，在焊接生产上带来许多新的问题，其中较为普遍而又十份严重的就是焊接裂纹。

焊接过程中所产生的裂纹有多种多样，就目前的研究，按产生裂纹的本质来分，大体上可分为以下五大类：热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂、应力腐蚀裂纹等，其中层状撕裂裂纹的危害性更为严重，由于层状撕裂在外观上没有任何迹象，无损检测手段又较难发现，即使能判断结构中又层状撕裂也很难修复，造成巨大经济损失，特别严重的是层状撕裂引起的事故往往是灾难性的。

如何防止层状撕裂的发生，是焊接应用中的一项重要课题。

关键词：焊接裂纹层状撕裂层状撕裂是一种内部的低温开裂。

仅限于厚板的母材金属或焊缝热影响区，多发生于“L”、“T”、“+”型接头中。

其定义为轧制的厚钢板沿厚度方向塑性不足以承受该方向上的焊接收缩应变而发生于母材的一种阶梯状冷裂纹。

一般是由于厚钢板在轧制过程中，把钢内的一些非金属夹杂物轧成平行于轧制方向的带状夹杂物，这些夹杂物引起了钢板在力学性能上的各向导性。

防治层状撕裂在选材上可以选用精练钢，即选用z向性能高的钢板，也可以改善接头设计形式，避免单侧焊缝、或在承受z向应力的一侧开出坡口。

1、层状撕裂的特点层状撕裂与冷裂不同，它的产生与钢种强度级别无关，主要与钢中的夹杂量和分布形态有关。

一般轧制的厚钢板，如低碳钢、低合金高强钢，甚至铝合金的板材中也会出现层状撕裂。

根据层状撕裂产生的位置大体可以分为三类：第一类是在焊接热影响区焊趾或焊根冷裂纹诱发而形成的层状撕裂。

第二类是焊接热影响区沿夹杂开裂，是工程上最常见的层状撕裂。

第三类远离热影响区母材中沿夹杂开裂，一般多出现在有较多MnS的片状夹杂的厚板结构中。

钢结构防止板材产生层状撕裂的节点选材和工艺措施5．5 防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施5．5．1 在T形、十字形及角接接头设计中，当翼缘板厚度不小于20mm时，应避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力，并宜采取下列节点构造设计：1 在满足焊透深度要求和焊缝致密性条件下，宜采用较小的焊接坡口角度及间隙[图5．5．1-1(a)]；2 在角接接头中，宜采用对称坡口或偏向于侧板的坡口[图5．5．1-1(b)]；3 宜采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接[图5．5．1-1(c)]；4 在T形或角接接头中，板厚方向承受焊接拉应力的板材端头宜伸出接头焊缝区[图5．5．1-1(d)]；5 在T形、十字形接头中，宜采用铸钢或锻钢过渡段，并宜以对接接头取代T形、十字形接头[图5．5．1-1(e)、图5．5．1-1(f)]；6 宜改变厚板接头受力方向，以降低厚度方向的应力(图5．5．1-2)；7 承受静荷载的节点，在满足接头强度计算要求的条件下，宜用部分焊透的对接与角接组合焊缝代替全焊透坡口焊缝(图5．5．1-3)。

5．5．2 焊接结构中母材厚度方向上需承受较大焊接收缩应力时，应选用具有较好厚度方向性能的钢材。

5．5．3 T形接头、十字接头、角接接头宜采用下列焊接工艺和措施：1 在满足接头强度要求的条件下，宜选用具有较好熔敷金属塑性性能的焊接材料；应避免使用熔敷金属强度过高的焊接材料；2 宜采用低氢或超低氢焊接材料和焊接方法进行焊接；3 可采用塑性较好的焊接材料在坡口内翼缘板表面上先堆焊塑性过渡层；4 应采用合理的焊接顺序，减少接头的焊接拘束应力；十字接头的腹板厚度不同时，应先焊具有较大熔敷量和收缩量的接头；5 在不产生附加应力的前提下，宜提高接头的预热温度。

5．5 防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施5．5．1～5．5．3 在T形、十字形及角接接头焊接时，由于焊接收缩应力作用于板厚方向(即垂直于板材纤维的方向)而使板材产生沿轧制带状组织晶间的台阶状层状撕裂。

重型钢结构厚板焊接预防Z向层状撕裂的节点设计摘要：建筑钢结构的迅速发展,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。

随着钢板厚度及焊缝尺寸的增加,承受的荷载更加复杂,拘束作用更加突出。

由于局部地区频繁出现低温,钢结构厚板发生Z向层状撕裂的可能性也越来越大,因此对厚板的焊接性能进行研究,减少层状撕裂的发生尤为重要。

从层状撕裂产生的机理入手,通过对层状撕裂的影响因素进行探讨,从焊接工艺、焊接坡口形式、焊接材料的方面重点分析预防层状撕裂的措施。

关键词：厚板；焊接设计；层状撕裂；厚度方向性能1 概述中国西部国际博览城项目共分为5个展厅,各展厅主体由钢柱支承,其中D馆钢柱均为巨型箱型钢柱,翼缘板板厚60 mm,柱子顶端内部横竖筋板密集错杂,板厚30～40 mm不等,焊缝横竖交叉,无论是从施焊空间角度还是控制变形和层状撕裂角度都是难题,必须通过严谨的装焊顺序和合理的坡口设计才能攻破难题。

层状撕裂是短距离横向(厚度方向)的高应力引起断裂的一种形式,它可以扩展很长距离,层状撕裂大致平行于轧制产品的表面,通常发源于同一平面条状非金属夹杂物、具有高度撕裂发生率的母材区域。

一般低合金钢Z向(厚度方向)的伸长率比L向(轧制方向)低 30%～40%,因此当Z向存在拉伸应力时,很容易产生沿层状分布的夹杂开裂。

层状撕裂与热裂纹、冷裂纹的形成不同,是一种特殊的焊接裂纹。

从焊接接头断面上可以看出,层状撕裂和其他裂纹的明显区别是裂纹呈阶梯状形态,由基本平行轧制表面的平台和大体垂直于平台的剪切壁两部分组成。

层状撕裂之所以危险,在于它的隐蔽性与延迟破坏性。

层状撕裂不在焊缝上发生,只产生于热影响区或母材的内部,表面没有任何迹象,即使是现有的无损检测技术也难以发现。

层状撕裂既可以在焊接过程中形成,也可以在焊接结束后启裂和扩展,甚至还可以延迟至使用期间出现,基本上无法修复,所以层状撕裂通常会造成巨大的经济损失。

2 层状撕裂产生的原理及影响因素2.1 巨型钢柱结构形式该工程典型巨柱翼缘、腹板板厚60 mm,柱顶内部横竖向筋板板厚30 mm,此节点范围均为全熔透一级焊缝,焊接量大,构件截面见图1。

（二）.焊接接头及坡口的设计1、角焊缝的尺寸应符合下列规定：①角焊缝的最小计算长度应为其焊脚尺寸（hf）的8倍，且不得小于40mm；焊缝计算长度应为扣除引弧、收弧长度后的焊缝长度；②角焊缝的有效面积应为焊缝计算长度与计算厚度（he）的乘积。

对任何方向的荷载，角焊缝上的应力应视为作用在这一有效面积上；③断续角焊缝焊段的最小长度应不小于最小计算长度；④角焊缝最小焊脚尺寸宜按下表取值；⑤当被焊构件中较薄板厚度≥25mm时，宜采用开局部坡口的角焊缝；⑥采用角焊缝焊接接头，不宜将厚板焊接到较薄板上。

角焊缝最小焊脚尺寸（mm）母材厚度t 角焊缝最小焊脚尺寸t≤6 36≤t≤12 512≤t≤20 6t≥20 81. 采用不预热的非低氢焊接方法进行焊接时，t等于焊接接头中较厚件厚度，应使用单道焊；采用预热的非低氢焊接方法或低氢焊接方法进行焊接时，t 等于焊接接头中较薄件厚度；2. 焊缝尺寸无需超过焊接接头中较薄件厚度的情况除外；3. 承受动荷载的角焊缝最小焊脚尺寸为5mm。

2、不同厚度及宽度的材料对接时，应作平缓过渡并符合下列规定：（1 ）、不同厚度的板材或管材对接接头受拉时，其允许厚度差值（t1-t2）应符合表1的规定。

当超过表1的规定时应将焊缝焊成斜坡状，其坡度最大允许值应为1：2.5；或将较厚板的一面或两面及管材的内壁或外壁在焊前加工成斜坡，其坡度最大允许值应为1：2.5；表1较簿钢板厚度（mm） 7.5～9 10～12 ＞12允许板厚差（mm） 2 3 4图5.4.4 对接接头部件厚度、宽度不同时的平缓过渡要求示意（a）板材厚度不同加工成斜坡状；（b）板材厚度不同焊成斜坡状；（c）管材内径相同壁厚不同；（d）管材外径相同壁厚不同；（e）板材宽度不同3. 防止板材产生层状撕裂的节点、选材和工艺措施在T形、十字形及角接接头中，当翼缘板厚度等于、大于20mm时，为防止翼缘板产生层状撕裂，接头设计时应尽可能避免或减少使母材板厚方向承受较大的焊接收缩应力，并宜采取下列节点构造设计：1 ）在满足焊透深度要求和焊缝致密性条件下，采用较小的焊接坡口角度及间隙（图5.5.1-1a）；2 ）在角接接头中，采用对称坡口或偏向于侧板的坡口（图5.5.1-1b）；3 ）采用双面坡口对称焊接代替单面坡口非对称焊接（图5.5.1-1c）；4 ）在T形或角接接头中，板厚方向承受焊接拉应力的板材端头伸出接头焊缝区（图5.5.1-1d）；5）在T形、十字形接头中，采用铸钢或锻钢过渡段，以对接接头取代T 形、十字形接头（图5.5.1-1e、f）；不良良图5.5.1-1 T形、十字形、角接接头防止层状撕裂的节点构造设计示意6）改变厚板接头受力方向，以降低厚度方向的应力（图5.5.1-2）；5.5.1-2 改善厚度方向焊接应力大小的措施7 ）承受静载荷的节点，在满足接头强度计算要求的条件下，用部分焊透的对接与角接组合焊缝焊缝代替完全焊透坡口焊缝(图5.5.1-3)。

钢结构层状撕裂的预防措施（1）焊接接头坡口的设计焊接坡口的设计关系到拉伸应力场的强弱，是影响层状撕裂的关键因素。

从力学的观点分析：钢板一侧受力，产生层状撕裂的可能性远比两侧受力的机率小得多，截面积小的焊接坡口，产生层状撕裂的可能性远比截面积大的坡口小得多，焊缝少的焊接接头，产生层状撕裂厂的可能性比焊缝多的焊接接头要小得多，钢板内部的十字焊接接头，产生层状撕裂的可能性远比在钢板端部小得多。

在焊接接头和坡口的设计中，成功的因素完全服从于焊接应用技术理论，焊缝截面积的大小决定拉伸应力场的强弱，拉伸应力场的作用点会直接影响层状撕裂的产生。

这就是结构设计和深化设计所必须遵循的原则。

（2）抓好确认最佳焊接工艺关防止层状撕裂的产生，除正确的设计之外，必须有合理的焊接工艺作保证。

防止由冷裂纹引发的层状撕裂，可以采取防止冷裂纹相同的技术措施。

如适当预热、控制层间温度、后热消氢处理等，对防止层状撕裂均有一定作用。

但建筑钢结构有其特殊的地方，那就是构件的截面不同，防止层状撕裂的方法也不同。

A、深化设计时，严把设计关，特别是坡口设计和构件加工精度指标要严格控制，从根本上消除层状撕裂出现的必要条件。

B、优选钢材、焊材和供货商，在关键部位合理应用抗层状撕裂的优质Z向钢，并在加工前严格进行钢材Z向性能复检和UT探伤复查，从而保证接头抗层状撕裂能力，从材料品质上消除层状撕裂出现的必要条件。

C、厚板火焰切割前预热，火焰切割后切割断面检查。

提高坡口以及易产生层状撕裂面的加工精度，消除材料表面的微小应力集中点和硬化组织，从根本上杜决层状撕裂出现的充分条件。

预热最好采取远红外电加热装置以获得准确的预热温度，防止付加应力的产生。

层状撕裂的防止一概述厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性。

经过轧制之后，钢板内部由硫、磷偏析产生的杂质和其它非金属夹杂物被压成薄片，出现分层（夹层）现象。

分层使钢板厚度方向受拉的性能恶化，并有可能在焊缝收缩或在拉力作用下出现层间撕裂。

层状撕裂主要发生在T形、十字形和角部接头中，这些部件约束程度大，使母材在厚度方向引起应变，由于延性有限无法调节，当钢板存在分层缺陷时，容易发生层间撕裂。

结构复杂，焊缝集中的节点，约束大，如刚接框架节点域中柱的翼缘板也可能产生层状撕裂。

二层状撕裂的起因由前述可知，层状撕裂主要由两个原因共同促成，即：①钢板存在分层缺陷；②在钢板分层处表面焊接和（或）其厚度方向有外拉力作用。

三防止层关撕裂的措施我国《建筑抗震设计规范》GB50011-2001和《高层民用钢结构技术规范》JBJ99-88等均有对焊接连接的节点，当钢板厚度大于50（或40）mm，并承受沿厚度方向的拉力作用时，应采用厚度方向性能钢板（抗层间撕裂的Z向钢板）的条款。

但是，Z向钢板目前产量较小，价格也比普通钢板高很多，而且采用质量好的钢板并不能消除焊缝收缩，也不一定能防止高约束节点处的层状撕裂，仅能减少层状撕裂的危险性。

因此，防止层状撕裂问题，必须从设计、制造工艺和检查等方面综合考虑。

要做到与焊接材料协调，可能产生层状撕裂的节点，设计时应考虑使其节点结构具有最大的柔性，避免高约束，使焊缝收缩应力最小。

具体措施如下：1．设计a. 在设计中不任意加大焊缝，在满足强度要求时应尽可能采用最小焊脚尺寸，在满足焊透深度要求时，应采用较小的焊接坡口角度和间隙；b. 避免焊接节点沿厚度方向受拉力作用；c. 相关节点采用高强度螺栓连接；d. 钢板厚度较大的角接接头焊缝，采用收缩时不易产生层状撕裂的构造（下图）；T形接头采用对称（K形）坡口焊缝；e. 相关位置采用Z向钢板。

对受动力作用和大气环境恶劣的结构，如海上采油平台，其重要构件的钢板沿厚度方向所受拉力较大时，相应区域可采用Z向钢板；高层建筑钢结构刚性框架节点域由于焊缝集中，且约束程度大，梁端弯矩很大时可采用Z向钢；2 制造工艺a. 采用低氢型焊条，在满足设计强度要求时，选用屈服强度较低的焊条；b. 严格规定焊接顺序和焊接工艺，防止在约束状态下施焊，尽可能减小垂直于板面方向的约束；c. 适当提高预热温度施焊和进行必要的后热处理；d. 带有角部和T形接头的小组件在构件装配前全部焊好，构件最后装配只作对接焊接；e. 在容易发生层状撕裂的母材表面先用低氢型焊条堆置焊层；f. 采用“锤击”或其它特殊的工艺方法，减小母材厚度方向的应变。

钢结构层状撕裂的防止措施钢板的层状撕裂一般在板厚方向有较大拉应力时发生.在焊接节点中，焊缝冷却时，会产生收缩变形。

如果很薄或没有对变形的约束，钢板会发生变形从而释放了应力。

但如果钢板很厚或有加劲肋，相邻板件的约束，钢板受到约束不能自由变形，会在垂直于板面方向上产生很大的应力。

在约束很强的区域，由于焊缝收缩引起的局部应力可能数倍于材料的屈服极限，致使钢板产生层状撕裂.。

层状撕裂只可能发生在基材内，而且当它出现在接近焊缝的焊脚位置时，往往正好位于热影响区边缘，并且不会延伸至钢板表面.层状撕裂表面往往时纤维状的，发生在热影响区外并且具有阶梯行当纵向断面，纵向的尺寸往往数倍于横向尺寸。

这些特征可以容易将它与发生在热影响区内的由于氢引起的断裂区分开。

当有可能层状撕裂发生时，为防止钢板的层状撕裂，可采取一下措施:(1)改进节点的连接形式改进节点连接形式以减小局部区域内由于焊缝收缩而引起的应力集中，或避免使钢板在板垂直方向受拉。

(2)采用合理的焊缝形式及小焊脚焊缝焊缝的形式对基材变形有很大影响。

坡口焊缝的坡口越大，焊缝表面积也越大，将增加收缩应力。

单坡坡口焊缝会在整个连接厚度方向上产生不对称收缩应变而双坡焊缝会减少和平衡部分收缩变形，当板材厚度不大于19mm时，用双坡口代替单坡口并不能显著降低焊缝收缩变形。

随意用全熔透坡口焊代替角焊缝或在不需要熔透焊的连接中也要求采用全熔透焊，并不妥当，它会增加局部应力，容易导致层状撕裂。

(3)分段拼装在可行的情况下，应将一个大节点分成几个部分分别焊好后再拼装，并对各部分中焊缝的焊接次序进行仔细安排.此外，应尽可能减少定位焊点的尺寸及数量。

这些都将有利于节点焊缝去的收缩变形。

(4)谨慎布置加劲肋加劲肋会对焊缝变形产生约束.应按计算的要求设计加劲肋及其焊缝。

(5)选择屈服强度低的焊条只要能满足受力要求，应尽可能选择屈服强度低的焊条。

美国焊接学会的<<结构焊接规范>>和美国钢结构协会的<<建筑结构设计、制作、安装规程>>均指出:焊条、焊丝和焊剂应于基材"匹配"。

166YAN JIUJIAN SHE钢结构中厚板焊接层状撕裂 预防控制Gang jie gou zhong hou ban han jie ceng zhuang si lie yu fang kong zhi尚亚杰中厚板焊接引起的分层撕裂是不同于热裂纹和冷裂纹的特殊裂纹。

它们通常发生在t 形接头、转角接头和十字接头热影响区的滚动区，或起源于根部裂纹。

其结果对结构件存在极大危害并且无法满足钢结构焊缝质量验收标准。

为了减少中厚板焊接中层状撕裂的发生，我们分析了产生这种现象的原因，进行合理的设计坡口，并消除了控制焊接应力产生的措施，并使用零件的整平消除压力并释放局部热量。

通过释放应力、焊接锤击和其他方法可以减少残余应力，从而提高焊接合格率。

一、层状撕裂产生的原因焊接和焊接后冷却过程中，或焊接后承受载荷时，可能发生层状撕裂。

导致分层撕裂的主要因素是材料因素，如低碳钢、低合金钢和高硫低合金钢。

钢的含碳量越高，钢结构越脆，分层撕裂越敏感。

焊缝中扩散氢含量能促进分层撕裂的扩展。

氢扩散在根部或热影响区剥落中起着间接但重要的作用。

二、防止措施某钢结构厂房项目钢柱采用Q235B 材质的原材，截面尺寸主要为日字柱1500*100*50mm、箱型柱1000*1000*50mm，在制造和安装过程中有许多角焊缝、T 形焊缝和坡口焊。

在其组合焊缝的热影响区将产生较大的焊接应力，可能出现阶梯式的应力开裂。

为了避免这种情况，在施工前根据项目情况制定以下预防措施:（1）严格控制钢中硫含量，在满足降低局部焊接变形引起应力集中的要求的同时，优化焊接节点的连接方式。

（2）采用合理的焊接方法和较小的焊脚焊缝，通常在焊缝基体范围内发生夹层撕裂，当夹层撕裂发生在焊接位置附近时，它通常位于热影响区的边缘，而不是待扩展的基体表面。

最好使用对称的码板或偏斜于角部接头处的侧板的码板，以使焊接收缩产生的拉应力与板厚方向成一定角度，特别是在特厚板的情况下，侧板码板表面的角度应超过板厚的中心，这样可以减少分层撕裂的趋势。

焊接结构中层状撕裂的防止措施内容简介层状撕裂是一种当轧制钢存在垂直于轧制面的应力时产生的开裂现象（1，2）。

焊接并不是层状撕裂产生所需要的唯一条件。

然而，这种撕裂主要出现在许多焊接结构中，如T型、角接和十字接头。

它可以在接头母材的热影响区内、外产生（图1）。

图2给出产生过层状撕裂的焊接接头实例（3，4，5）。

尽管有数量众多的文献涉及到层状撕裂的方方面面（见参考文献，不可避免地是不完全的），第ⅩⅤ委员会还是认为提供给设计人员一篇关于层状撕裂简短但全面的文献是必要的。

同样地，对于一个焊接结构给出定量评估层状撕裂危险性的例证是必要的，从而应该能够选择钢材的Z向性能要求或重新设计该焊接结构使之满足现有钢材的质量。

因为层状撕裂在焊接结构制作中产生，早期的检测可避免一些严重的后果；虽然与层状撕裂出现的次数有关，但它还是能造成代价很昂贵、令人头痛的工期延误（6）。

插图3显示的层状撕裂的机理描述了它在母材中产生和扩展的一般模式（7）。

对层状撕裂敏感的母材一般都存在与轧制面平行的非金属片状夹杂物（硫、氧、硅的化合物）。

有较大约束的焊接接头中，（焊缝）冷却收缩不仅产生较大残余应力，还产生很重要的局部应变。

对称双坡口T型接头的应变分布见图4（8）。

尽管采取了一些措施降低这种应变，在近缝区仍达到最大值2%，而在接头表面以下7-10mm深对层状撕裂敏感的钢板中应变值达0.5%。

如果母材不具备良好的Z向韧性允许应变聚集在夹杂物的缺口端，那么，应变积聚的作用将使片状夹杂物裂开，具有台阶状的撕裂发生。

典型的层状撕裂见图5（9）。

一般来说，层状撕裂的发生随着钢板增厚而增加，因为较薄钢板变形限制了垂直于轧制面方向的应变。

层状撕裂导致的开裂也可以由在热影响区事先存在的冷裂纹引发；或在调质低合金高强钢的条状组织中出现，这就能解释为什么有些场合板材中没有片状夹杂物却发现有层状撕裂。

上述层状撕裂产生机理可以清楚地表明它是设计、材料性能和制作工艺综合作用的结果。

钢结构厚板层状撕裂及其防止措施研究作者：梁新芳来源：《科学与财富》2017年第09期摘要：钢结构的厚板层非常容易出现一种脆性的断裂就是层状撕裂，主要发生的部位为十字形的接头位置、T型的接头位置以及角接接头位置。

本文主要针对钢结构的厚板层状撕裂产生的主要原因进行了细致的分析，然后对钢结构厚板层状撕裂产生的主要因素进行了分析，最后结合层状撕裂产生的原因提出了相应的防止钢结构厚板层防止层状撕裂的主要措施。

本文对厚板的钢材选材及防止钢结构厚板层状撕裂产生有一定的指导作用。

关键词：钢结构；钢材厚板；层状撕裂；防治措施；钢材选材1.前言伴随着社会的不断发展，经济水平的不断进步，大量的工程建筑开始兴起，钢结构厚板作为主要的原材料大量的应用于建筑工程、大型桥梁、海洋平台及压力容器等工程建设中。

在实际的生产过程与建筑工程中，涉及到的钢结构厚板主要应用于高层建筑或者是跨度大的空间结构，厚板的厚度一般在50mm-140mm之间；在桥梁工程中，厚板的钢材料主要用于箱梁等位置，厚度一般为40mm-90mm左右。

这是钢结构厚板的主要应用状态，但是由于材质问题钢结构厚板很容易出现层状撕裂，影响使用，下面着重对钢结构厚板的层状撕裂的一系列问题进行分析。

2.钢结构厚板层状撕裂产生的原因钢结构的力学性能受到厚板钢材的冶炼工艺、轧制工艺的影响，这些因素导致钢结构厚板的力学性能存在差异，再加上一些非金属类杂物的存在，很容易导致钢板产生分层现象，当承受的拉应力是厚度方向的时候就产生层状撕裂。

由于钢板厚度和结构体系逐渐变得复杂化，也导致了焊接过程中的难度系数增加，这样就很容易使得钢材在沿着板厚的方向呈现层状撕裂。

钢结构厚板的层状撕裂不仅可以发生在焊接中，也可以发生在焊接后的冷却过程中，当焊接过程完成之后还可能由于外加力的影响再产生层状撕裂。

发生层状撕裂的需要满足以下几个条件，首先，钢材的材质问题，需要含有大量的硫元素，并且厚度低的碳钢或者低合金钢、沉淀强化程度低的合金钢等，这些厚板中的夹杂物往往呈现出条状分布，分布特征混乱；其次需要有Z向的拉伸应力，这个应力的强度必须够大，此外焊接的残余应力，拘束应力及沿板厚方向的外荷载都可能导致z方向的拉应力的产生。

Q345EZ35高强钢锻造法兰与塔筒对接接头层状撕裂分析高强钢锻造法兰与塔筒对接接头在使用过程中可能会出现层状撕裂的问题，这种现象会对结构的稳定性和安全性造成严重影响。

因此，对这种问题进行深入分析和研究，探索其原因并提出有效的解决方案至关重要。

1.层状撕裂现象的特点层状撕裂是一种固体材料受力破坏的一种特殊形式，主要表现为材料沿层状方向产生裂纹，并沿着这些裂纹逐渐扩展，最终导致材料破碎。

在高强钢锻造法兰与塔筒对接接头中，层状撕裂可能会发生在接头的焊缝或者周围的材料中，通常是由于受力过大或者应力集中导致的。

2.可能导致层状撕裂的原因（1）设计问题：接头设计不合理，焊缝位置不当或者焊接工艺不合理都可能导致层状撕裂的发生。

（2）材料问题：高强钢材料本身的性能不良，包括强度不足、韧性差等，也可能引起层状撕裂。

（3）制造及安装问题：焊接过程中温度控制不严格、焊接缺陷、焊接工艺不规范等问题，都可能导致层状撕裂。

（4）使用过程中的外部因素：比如恶劣的环境条件、外部冲击力或振动等因素也可能导致接头出现层状撕裂。

3.层状撕裂分析方法（1）金相显微镜观察：可以通过对接头材料进行金相显微镜观察，确认裂纹的形貌和分布情况，以确定是否存在层状撕裂现象。

（2）拉伸试验：进行拉伸试验，测定材料的抗拉强度和延伸率，判断材料的韧性和脆性，为分析层状撕裂提供数据支持。

4.防止层状撕裂的措施（1）加强设计：合理设计接头结构、焊缝位置、焊缝形状等，减少应力集中。

（2）选用优质材料：选择性能优良的高强度、高韧性的钢材，提高抗拉强度和韧性。

（3）加强监控：在生产、安装和使用过程中加强质量监控，确保焊接质量和接头的稳定性。

（4）合理维护：注意接头的维护保养，及时发现并修复接头问题，减少层状撕裂的风险。

综上所述，高强钢锻造法兰与塔筒对接接头层状撕裂是一种严重的结构问题，需要引起重视。

通过深入分析层状撕裂的原因和特点，采取有效的预防和治理措施，可以有效减少层状撕裂的发生，提高接头的可靠性和安全性。

T型接头母材撕裂防范措施
T型焊接接头在结构件中被广泛采用，而这也是出现母材层状撕裂风险最大的一种接头形式。

随着高强钢、超高强钢板的大量使用，因钢板刚性增加、淬硬倾向增大，T型接头层状撕裂这种危害极大的缺陷发生的概率被进一步扩大。

图（1）是典型的T型接头层状撕裂示意图。

图（1）T型接头主梁中心撕裂
T型结构的主梁顶端厚度方向中心位置撕裂，其深度可略大于侧板厚度。

这种撕裂往往直接造成工件报废，几乎没有修复的可能。

因此在实施T性接头焊接之前，积极采取防范措施防止这种撕裂至关重要。

T型接头主梁中心撕裂的机理：两侧焊缝共同产生的热应力作用超过了母材Z向承受极限。

基于这个机理，防范措施的制定应从两个方面进行考虑，一方面强化母材Z向性能，另一方面设法降低母材承受的侧向焊接热应力。

措施一：强化母材Z向性能
（1）采购使用Z向钢；（2）对钢的有害残余元素尤其是S含量、夹杂物水平提出严格的控制要求；（3）在满足结构强度要求的前提下，使用Ceq尽可能低的钢。

措施一，理论上是可以从根本上解决层状撕裂的措施。

只要材料在焊接时Z向性能足以抵抗焊接侧向应力，就可以不发生层状撕裂。

然而现实情况是，目前的连铸技术无法消除偏析，偏析线在焊接时硬化脆化倾向较其他区域更为明显，钢板厚度方向上必然存在性能瓶颈。

为安全起见，建议不要对任何钢板的Z向抗层状撕裂能力抱以过高的期望，而应当在接头设计时和施焊过程中，积极采取“可降低侧向焊接应力”的措施，见“措施二”。

措施二：降低母材承受的侧向焊接热应力
（1）根据施焊条件，接头采用合理的坡口；（2）合理限制焊接热输入量和焊接速度；（3）提高焊前预热温度；（4）焊后消氢处理。

建筑钢结构厚板层状撕裂控制及预防措施Control and prevention measures of layer tearing in steel structure thick plate一、建筑钢结构厚板层状撕裂的基本原因1、 Basic causes of layer tearing in steel structure thick plate层状撕裂的基本原因是由于板材厚度的不均匀性、板材材料的不均匀性、板材焊接接头的质量不佳、板材的热变形不良、板材的热处理不良等原因导致的。

The basic cause of layer tearing is caused by the unevenness of plate thickness, material, poor quality of plate welding joint, poor thermal deformation of plate, poor heat treatment of plate, etc. 二、建筑钢结构厚板层状撕裂的控制及预防措施2、 Control and prevention measures of layer tearing in steel structure thick plate（1）板材厚度均匀性控制：为了保证板材厚度的均匀性，应严格按照设计要求，按照规范的生产工艺生产板材，并且应在板材制作过程中，定期检测其厚度，确保其厚度的均匀性。

(1) Control of plate thickness uniformity: In order to ensure the uniformity of plate thickness, the plate should be produced according to the design requirements and the standard productionprocess, and the thickness should be tested regularly during the plate making process to ensure the uniformity of its thickness.（2）板材材料均匀性控制：为了保证板材材料的均匀性，应严格按照设计要求，按照规范的生产工艺生产板材，并且应在板材制作过程中，定期检测其材料，确保其材料的均匀性。

电力铁塔厚板防层状撕裂焊接工艺随着钢结构的快速发展，元件的横截面越来越大，钢板的厚度越来越厚，厚板会增加焊接中层状撕裂的风险。

电力铁塔塔脚钢板的厚度通常超过40mm，靴板厚度通常超过16mm，焊接接头具有T型接头和角接头。

在焊接过程中，塔脚底部厚度方向上承受较大的拉应力，这使得在钢板的轧制方向上容易开裂。

因此文章重点就电力铁塔厚板防层状撕裂焊接工艺展开分析。

标签：电力铁塔;防层状撕裂;焊接工艺1焊接技术在电力工程的应用随着科技的发展，各种机组制造水平不断提高，安装质量要求也随之提高，焊接作为电力工程施工的一个重要环节，也不断地提高改进。

由于新技术的不断增多，焊接技术的发展也更加有深度和广度。

一直以来，电力企业中使用的焊接技术基本为手工电焊和手工钨极氩弧焊两种为主，随着技术的不断更新换代，焊接技术也出现了自动化焊接和CO2气体保护焊技术，就气体保护焊而言，其是利用气体作为电弧介质，并对焊接区和电弧进行保护的焊接方法。

很多电力企业已开始尝试自动化焊接技术，这些技术都可实现高质量高效作业。

除了焊接技术以外，焊接工艺在电力工程中的应用也进一步得到了发展，新兴工艺如药芯焊丝焊接技术和镜面焊等。

此外，电力企业的焊接思想也出现了变化，过去的依靠焊工技能就可完成优质焊接的思想转变为了工艺和技艺相结合的思想，这也促进了焊接热处理专业的进步和发展。

电力企业为了适应时代的发展，也在不断提高自身的焊接水平和能力，努力掌握焊接方面的新工艺和新技术，从而确保自身企业具备核心竞争力，实现企业的可持续发展。

2电力铁塔厚板焊接工艺分析电力铁塔塔脚钢板材料通常是是包含少量合金元素的低合金钢，具有高硬度，焊接中容易出现裂纹。

2.1焊接材料①选择具有相同强度和塑性刚度的焊接材料，并在焊接前进行工艺评定测试，并在测试合格后进行正式焊接。

②二氧化气体保护焊：使用E71T-1或ER50-6焊丝。

CO2气体：CO2含量（V/V）应小于99.9%，水蒸气和乙醇的总含量（m/m）应不超过0.005%，不能检测出液态水。