第16讲焊接热裂纹

焊接热裂纹气孔缺陷成因及解决方法焊接热裂纹和气孔缺陷是焊接过程中常见的质量问题，其成因和解决方法如下所述：焊接热裂纹的成因：1. 金属材料的热裂敏感性：某些金属材料在焊接过程中易产生热裂纹，例如低合金钢、不锈钢等。

2. 焊接残余应力：焊接过程中产生的残余应力超过材料的承受能力，导致热裂纹的产生。

3. 高温区热处理：焊接过程中，高温区域的快速冷却和热应力可以引起热裂纹。

焊接热裂纹的解决方法：1. 选择适当的焊接材料：对于易产生热裂纹的材料，应选择抗裂纹性好的焊接材料。

2. 控制焊接热输入：通过控制焊接参数，如预热温度、焊接速度等，控制焊接热输入，减少热裂纹的产生。

3. 采用合理的焊接顺序：合理的焊接顺序可以减小残余应力，降低热裂纹的风险。

4. 进行后热处理：合适的后热处理可以减小残余应力，降低热裂纹的产生。

气孔缺陷的成因：1. 气体溶解度：焊接过程中，溶解在焊池中的气体（如氮气、氧气等）在加热过程中难以消除，形成气孔。

2. 气体污染：焊接材料表面或环境中存在杂质或油污等物质，会导致气体释放，形成气孔。

3. 不稳定的焊接电弧：不稳定的电弧容易引入空气，形成气孔。

气孔缺陷的解决方法：1. 提高焊接材料的清洁度：在焊接前应确保焊接材料表面干净，避免油污和杂质的存在。

2. 使用合适的保护气体：在焊接过程中使用合适的保护气体，如纯氩气或二氧化碳气体，以减少气体溶解度。

3. 控制焊接电弧的稳定性：通过调整焊接电流和电弧稳定器等，保持焊接电弧的稳定性，减少气孔的产生。

4. 加大气孔检测力度：使用超声波扫描、X射线检测等方法对焊接接头进行检测，及时发现并修复气孔缺陷。

5. 选择适当的焊接工艺和焊接参数，以提高焊接质量。

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）101-0075-020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。

热力管道焊接裂纹产生原因分析及修复工艺摘要：随着北方城镇集中供热模式的发展，城镇供热管网的建设规模得到大力发展。

由于供热管道安装多为地下埋管，对其安装质量提出更高的要求。

而在供热管网安装工程中，管道组对焊接是关键技术，也是确保管道安装质量的关键工序，因此，确保管道焊接质量成为工程的重中之重。

鉴于此，文章对热力管道焊接中存在的裂纹类型和形成原因进行了分析，然后介绍了相应的裂纹修复工艺，并提出了防止焊接裂纹出现的措施，以供参考。

关键词：热力管道；焊接裂纹；修复工艺1热力管道焊接裂纹类型1.1冷裂纹热力管道的冷裂纹，主要产生于熔合线部位。

由于管道焊接接头处存在淬硬组织，导致熔合线处的性能脆化。

此外，在热影响区域内存在大量的氢气分子。

这些氢气分子也会降低焊接处的韧性，并聚集在钢管焊接的缺陷部位，给缺陷部位造成局部化的压力，进而产生冷裂纹。

在冷裂纹类型中，最常见的要属延迟裂纹。

这种裂纹也是在钢管焊接后的一段时间内发生的，在氢元素的扩散下，诱导发生裂纹。

1.2热裂纹热裂纹，就是指管道在高温的环境下产生的裂纹。

这种裂纹一般发生在焊缝内部，有的裂纹会分布在热力天然气钢管的热影响区域。

热裂纹的表现形式是多样的，比如纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹等，每种裂纹的形式都离不开结晶的影响。

在焊接工艺中，若管道材质中存在一些杂质，会形成裂纹现象。

另外，熔池结晶过程中会存在偏析情况，在较大的焊接应力作用下，熔池产生的结晶将被拉开，进而形成裂纹。

1.3再热裂纹热力管道的再热裂纹，就是指在焊接好的焊件中，在恒定的温度环境下，再次给予加热条件。

在再次受热的环境下，管道裂纹得以产生。

再热裂纹一般发生在焊接的融合线处，并且在其附近的粗晶区域内。

从焊趾到结晶区域范围内，管道及其焊接部位，会受到温度服役及预应力的影响，在热处理的晶体发展中产生裂纹。

1.4层状撕裂裂纹层状撕裂裂纹的产生，主要是源于钢管材料内部掺入了杂物。

因此，在热力管道进行焊接的同时，在轧制的垂直方向，会产生一定的应力。

焊接热裂纹产生的原因一、引言焊接是现代工业生产中常用的加工方法之一。

在焊接过程中，热裂纹是一个常见的问题，会导致焊接件的损坏和失效。

因此，了解热裂纹产生的原因对于提高焊接质量和可靠性具有重要意义。

二、热裂纹的定义热裂纹是指在焊接过程中或后期使用过程中由于温度变化而引起的材料开裂。

它通常出现在高强度合金钢、不锈钢、铝合金等材料上。

三、热裂纹产生的原因1. 组织不均匀性组织不均匀性是导致热裂纹产生的主要原因之一。

当材料中存在缺陷或组织不均匀时，其内部应力分布也会不均匀。

在焊接过程中，由于受到加热和冷却的影响，这种应力分布会发生变化，从而导致材料出现开裂。

2. 焊接参数不当焊接参数包括电流密度、电压、速度等多个方面。

如果这些参数设置不当，就会导致局部过热或过快的冷却，从而引起热裂纹的产生。

3. 残余应力残余应力是指焊接后材料内部的应力。

在焊接过程中，由于加热和冷却的影响，焊接件内部会产生应力。

如果这些应力没有得到合理的处理，就会在后期使用中导致材料发生开裂。

4. 材料选择不当不同材料具有不同的物理性质和化学成分。

如果选择不当的材料进行焊接，就会导致组织不均匀、化学成分变化等问题，从而引起热裂纹的产生。

5. 焊接工艺不合理焊接工艺包括预热、焊接顺序、后续处理等多个方面。

如果这些工艺设置不当或者操作不规范，就会导致局部过热或者过快冷却等问题，从而引起热裂纹的产生。

四、热裂纹防治措施1. 优化组织结构通过对原材料进行特殊处理或者采用合适的退火工艺可以改善材料组织结构，并减少组织不均匀性带来的影响。

2. 合理设置焊接参数通过合理设置焊接参数，如电流密度、电压、速度等，可以控制焊接过程中的温度和冷却速度，减少热裂纹的产生。

3. 处理残余应力通过对焊接件进行退火或者热处理等工艺可以处理残余应力，并减少热裂纹的产生。

4. 合理选择材料在选择材料时应根据具体情况选择合适的材料，并进行必要的预热和后续处理等工艺，以减少热裂纹的产生。

焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。

下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。

1．热裂纹在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。

根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。

目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。

1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si 缝偏高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。

这种裂纹是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。

防治措施：在冶金因素方面，适当调整焊缝金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊缝金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。

2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。

它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。

这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。

特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。

3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。

这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。

2、再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。