焊接熱撕裂如何解決

1. 焊接接頭再熱裂紋產生原因、措施及方法！

近年來，特種設備上低合金高強材料的應用越來越普遍，這與鍋爐壓力容器高溫高壓的工況有關。但特種設備在製造過程中，往往發現焊縫在熱處理後發現裂紋，特別如2.25Cr-1Mo、13MoNiMoR等材料，這引起了製造廠的注意。

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焊接接頭中裂紋的種類很多

結晶裂紋： 焊接熔池凝固結晶時，在液相與固相並存的溫度區間，由於結晶偏析和收縮應力應變的作用，焊縫金屬沿一次結晶晶界形成的裂紋。

此類裂紋只發生在焊縫中(包括弧坑)。

液化裂紋： 焊接過程中，在焊接熱循環峰值溫度作用下，在多層焊縫的層間金屬與母材近縫區金屬中，由於晶間金屬/受熱重新熔化，在一定的收縮應力作用下，沿奧氏體晶界開裂的現象，有的文獻稱為「熱撕裂」。

高溫低塑性裂紋： 在液相結晶完成以後，焊接接頭金屬從材料的塑性恢復溫度開始冷卻，對於某些特殊的材料，當冷卻到一定的溫度范圍時，由於應變速率和某些冶金因素的相互作用，引起塑性下降，導致焊接接頭金屬沿晶界開裂。

一般發生在比液化裂紋的部位距熔合線更遠一些的熱影響區。

再熱裂紋： 焊接後，在消除殘余應力熱處理或不經任何熱處理的焊件，處於一定溫度下服役的過程中，在一定條件下產生的沿奧氏體晶界發展的裂紋。

事實上，再熱裂紋是低合金高強鋼焊接性要解決的主要問題之一，特別是某些含有較多碳化物形成元素如 Cr、Mo、V，並可產生沉澱碳化物的低合金高強鋼和熱強鋼厚板焊縫中，往往就會在焊後消除應力熱處理過程中產生再熱裂紋。

處理這些缺陷既費工又費時，對生產帶來很大影響。下面就再熱裂紋的形成機理和製造過程中的預防措施及檢驗方法進行簡析。

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再熱裂紋的機理

再熱裂紋的形成，簡單來說就是晶內由於強化強度很大而晶界強度較弱，在焊後熱處理時，應力鬆弛時的形變集中加在了晶界上，一旦晶界應變超出了晶界的強度極限時，會導致沿晶界開裂產生裂紋。

(1)再熱裂紋形成的內因 焊接時，熔合線附近的熱影響區被加熱到1200℃左右，尤其是厚板多次被加熱後，晶粒粗大，而在冷卻時強碳化物析出較慢。

同樣在埋弧焊時，由於線能量較大，焊縫中間的晶粒也較粗大，在隨後的SR處理(480～680℃)過程中，碳化物(V4C3、NbC、MoC等)在晶內彌散沉澱，從而強化了晶內(晶內熱強性好)，使熱處理時，應力鬆弛時的應變集中載入在晶界上;

晶粒粗大，使承載應變的晶界數銳減，同樣應變單位晶界應變數大大增加；

另外，在焊後SR處理時，低熔點雜質及B、Sb、Sn、As等微量元素偏析於晶界，減弱了晶界的塑性，應變超過晶界的塑性極限就形成開裂。

(2)再熱裂紋形成的外因  上面簡述了再熱裂紋的內因，但要產生再熱裂紋還需要外因的存在，外因的產生應該從焊接殘余應力和膨脹應力兩個部分來考慮。

焊後消應力熱處理時，焊接殘余應力通過鬆弛蠕變變形得以降低，當材料的變形難以滿足這種變形要求時，就會產生裂紋。

在焊接區，低熔點化合物、偏析及粗晶脆化區的存在，由於晶界強度、韌性不足，不能抵抗蠕變膨脹變形而產生裂紋失效。

蠕變變形 ，實際上是一個受熱膨脹的過程，在這個過程中是產生膨脹拉應力，來抵消一部分焊接過程中產生的壓應力，當冷卻收縮時產生收縮力來抵消部分焊接過程中產生的拉應力，從而使應力峰值降低。

因此，在焊接區內微缺陷氣孔、夾渣等應力集中區，當膨脹力與該區應力疊加後產生高峰值的拉應力，峰值大於材料的強度值時，原來維持不失效的平衡將被打破而產生裂紋。

這些應力集中的區域應力分布的狀態很復雜，受厚度位置的不同而存在差異，受周圍是否有接管等拘束的不同而不同。

比如，該種缺陷處於V型坡口焊接時的下部，這些缺陷受的是拉應力，處於上方時，受的是壓應力。這也是很多再熱裂紋多存在於焊接區的根部的原因。

復合堆焊過渡層由於是異種鋼的焊接，組織非常復雜，又處於拉應力的區域，故產生的再熱裂紋的傾向也是很大的。

預防措施： 從再熱裂紋的形成機理原因分析，預防的措施有以下幾個方面:

嚴格控制原材料： 在原材料的采購上，鋼中的Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等強碳化物形成元素，對再熱裂紋形成有很大影響，需嚴格控制，還有能形成硫磷共晶物的 S、P 含量，采購焊接材料時也要有同樣的要求，這樣的措施是解決產生再熱裂紋內因的較為有效的措施之一。

選擇熱裂紋敏感性低的焊接材料(嚴格控制S、P、 V、Nb等元素含量)，焊縫金屬強度取下限。

制定合理的焊接規范:

① 盡可能地降低焊接線能量，控制預熱層間溫度。這兩者決定了焊縫金屬的冷卻條件，焊縫區顯微組織有很大影響。

一般來講，採用小線能量多道多層並適當提高焊縫區的冷卻速度，有助於改善顯微組織、提高沖擊韌性、防止熱裂紋產生是有利的。

但過低的層間溫度，將不利於氫的逸出,有產生冷裂紋的危險，因此控製冷卻速度,獲取細化的晶粒應著重考慮從控制線能量的大小上著手。

② 採取適當的預熱措施。採取適當的預熱措施，可以軟化淬硬層的硬度、提高韌性、提高抗裂性。

控制焊接過程，減少微小缺陷量：

認真執行焊接規范，減少微小缺陷，減少熔敷金屬量,採用窄間隙焊也是控制再熱裂紋的有效措施。

通過上面的論述，這些微小缺陷，不超標的缺陷，由於是應力集中點，因此，在熱處理釋放應力過程中，有應力疊加的原因，造成再熱裂紋。因此，控制這些缺陷也是必要的。

控制焊接殘余應力：

焊接殘余應力在熱處理蠕變膨脹力作用下，特別是在應力疊加為拉應力的情況下，焊縫中的應力集中點，碳化物產生的沉澱硬化區後晶界的薄弱環節，抵抗不了應變造成開裂。

因此在熱處理前，減小殘余應力的手段也能減少再熱裂紋的產生。

①採用半道中間熱處理。

②採用高頻超聲波沖擊法。

這兩種手段都能有效地減少焊接殘余應力。

焊後熱處理:

在焊後熱處理過程中，控制升溫以及降溫的速度，以較緩慢均勻地膨脹、收縮,減小再熱裂紋的產生。

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檢驗檢測鑒別缺陷的方法

一般使用的表面探傷只能指定有無缺陷，要能確定缺陷產生的真正原因還需要用下列方法進行檢驗：

復型金相法： 復型金相法常用於現場的非破壞檢驗。當工件處於振動或部位窄小時，可用復型金相法。

製取的復型易長期保存，且能在試驗室用顯微鏡進行觀察分析和拍照。用大工件金相檢查儀與復型金相法配合使用效果更好。

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被檢部位表面試樣制備

復型材料可用1～2mm厚的有機玻璃片，也可用醋酸纖維或硝酸纖維薄膜(AC紙)。有機溶劑可用氯仿、丙酮、醋酸乙脂等。

先將薄膜按所需大小截成小塊。操作時，在已制備好的試樣表面上滴加適量的有機溶劑，並迅速覆蓋有機玻璃片或薄膜，用手指或膠皮輕輕壓緊，使其間的氣泡逸出。待其充分乾燥後，即可取下，進行觀察、拍照。 

為了增加組織襯度，被檢表面浸蝕可略深一些，或在有機溶劑中加入適量著色劑。

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用大工件金相檢查儀微觀檢驗

微觀檢驗包括浸蝕前的檢驗及浸蝕後的檢驗：浸前主要檢查試樣有無裂紋、非金屬夾雜物及制樣過程中所引起的缺陷；浸蝕後，主要檢驗試樣的顯微組織。

觀察時，一般先用顯微鏡的75～100倍觀察低倍組織全貌。需觀察細微的組織時,再選用適宜的高倍率。

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管道和部件的微觀檢驗

a 鑒別材料中非金屬夾雜物、顯微裂紋的類型，觀察其形態和分布，測量其數量和大小。

b 鑒別被檢件顯微組織的組成，各種組織的形貌、分布和數量。對晶粒度、帶狀組織、非金屬夾雜物、魏氏組織、球化組織、脫碳層等作出評定。

c 鑒別組織特徵，判定熱處理工藝狀態，必要時為重新制定熱處理工藝提供依據。

d 鑒別以上缺陷與所檢裂紋之間有無關聯等。

由於再熱裂紋不是在焊接過程產生，而是在熱處理或運行時產生的，因此再熱裂紋有一定的隱蔽性，進而出現事故具有不可預見性，進而會造成更大的損失。所以必須在特種設備的前期設計、製造、檢驗等各環節預先考慮到再熱裂紋的出現。

2. 焊縫熱裂紋產生的原因

問題一：簡述焊接熱裂紋和焊接冷裂紋的形成機理 並比較它們各自的特點。 1）熱裂紋。在焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋就是熱裂紋。
?形成：由於被焊接的材料大多數都是合金，而合金凝固自開始到最終結束，是在一定的溫度區間內進行的，這是熱裂紋產生的基本原因。焊縫中的許多雜質的凝固溫度都低於焊縫金屬的凝固溫度，這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點的雜質推擠到凝固結晶的晶粒邊界，形成了一層液體薄膜，又因為焊接時熔池的冷卻速度很大，焊縫金屬在冷卻的過程中發生收縮，使焊縫金屬內部產生拉應力，拉應力把凝固的焊縫金屬沿晶粒邊界拉開，又沒有足夠的液體金屬補充時，就會形成微小的裂紋，隨著溫度的繼續下降，拉應力增大，裂紋不斷擴大。當焊縫金屬中含有較多的低熔點雜質時，焊縫金屬極易產生裂紋。母材和焊接材料中含有的有害雜質，特別是硫元素，它是引起鋼材焊縫金屬中發生凝固裂紋的最主要元素。另外，鋼材中含碳量較高時，有利於硫在晶界處富集，因而也是促進形成凝固裂紋的原因，所以採用含碳量低的焊接材料有利於防止凝固裂紋的產生。
?熱裂紋的特徵：斷口呈藍黑色，即金屬在高溫被氧化的顏色，有時在熱裂紋里流入熔渣的跡象。再者，弧坑裂紋多為熱裂紋。
2）冷裂紋。冷裂紋指焊接接頭冷卻到較低溫度時產生的焊接裂紋。
?冷裂紋產生的原因：鋼材的淬火傾向，殘余應力，焊縫金屬和熱影響區的擴散氫含量。其中氫的作用是形成冷裂紋的重要因素。當焊縫和熱影響區的含量較高時，焊縫中的氫在結晶過程中向熱影響區擴散，當這些氫不能逸出時，就聚集在離熔合線不遠的熱影響區中；如果被焊材料的淬火傾向較大，焊後冷卻下來，在熱影響區可能形成馬氏體組織，該種組織脆而硬；在加上焊後的焊接殘余應力，在上述幾種因素的作用下，導致了冷裂紋的產生。
?冷裂紋與熱裂紋的主要區別就是：冷裂紋在較低的溫度下形成，一般在200-300℃以下形成；冷裂紋不是在焊接過程中產生的，而是在焊後延續一定的時間後才產生，如果鋼的焊接接頭冷卻到濕溫後並在一定的時間（幾小時、幾天、甚至十幾天以後）才出現的冷裂紋稱為延遲裂紋；冷裂紋多在焊接熱影響區內產生，如沿應力集中的焊縫根部形成的冷裂紋稱為焊根裂紋。沿應力集中的焊趾處形成的冷裂紋稱為焊趾裂紋。在靠近堆焊焊道的熱影響區內所形成的裂紋稱為焊道下裂紋。冷裂紋有時也在焊縫金屬內發生。一般焊縫金屬的橫向裂紋多為冷裂紋。冷裂紋與熱裂紋相比，冷裂紋的斷口無氧化色。

問題二：焊接時冷裂紋和熱裂紋的產生 1、冷裂紋
冷裂紋的特徵
多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中，多為穿晶裂紋。
冷裂紋無氧化色彩。
冷裂紋發生於碳鋼或合金鋼，高的含碳量和合金含量。
冷裂紋具有延遲性質，主要是延遲裂紋。
冷裂紋產生原因
焊接接頭(焊縫和熱影響區及熔合區)的淬火傾向嚴重，產生淬火組織，導致接頭性能脆化。
焊接接頭含氫量較高，並聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化；磷含量過高同樣產生冷裂紋。
存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊後需延遲一段時間才出現。由於是氫所誘發的，也叫氫致裂紋。
防止冷裂紋的措施
選用鹼性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。
焊條焊劑要烘乾，焊縫坡口及附近母材要去油、水、除銹，減少氫的來源。
工件焊前預熱，焊後緩冷（大部分材料的溫度可查表），可降低焊後冷卻速度，避免產生淬硬組織，並可減少焊接殘余應力。
採取減小焊接應力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等，焊後進行清除應力的退火處理。
焊後立即進行去氫（後熱）處理，加熱到250℃，保溫2～6h，使焊縫金屬中的散氫逸出金屬表面。
2、熱裂紋（又稱結晶裂紋）
熱裂紋的特徵
熱裂紋可發生在焊縫區或熱影響區,沿焊縫長度方向分布。
熱裂紋的微觀特徵是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，
有氧化色彩。
焊後立即可見。
熱裂紋產生原因。
焊縫金屬的晶界上存在低熔點共晶體（含硫、磷、銅等雜質）。
接頭中存在拉應力。
防止措施
選用適宜的焊接材料，嚴格控制有害雜質碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔點共晶，其熔點為988℃，很容易產生熱裂紋。
嚴格控制焊縫截面形狀，避免突高，扁平圓弧過渡。
縮小結晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。
確定合理的焊接工藝參數，減緩焊縫的冷卻速度，以減小焊接應力。如採用小線能量，焊前預熱，合理的焊縫布置等。

問題三：焊縫裂紋出現的主要原因有哪些 這個原因太多了，可以做好幾個課題。
一般有冷裂紋，熱裂紋，和延遲裂紋
普通結構鋼，碳鋼，一般是冷裂紋，結構原因，坡口設計太窄等都可能；
熱裂紋一般不銹鋼比較多，原因是低熔點共晶的存在，就是坡口沒清理干凈；
延遲裂紋在耐熱鋼中很常見，也很難處理，關鍵要做好焊前預熱，控制層間溫度，焊後保溫緩冷；
這個是 *** 焊接10年的總結，細節上具體情況就需要具體分析了。

問題四：什麼叫熱裂紋，它是怎樣產生的 焊接件中最常見的一種嚴重缺陷。金屬的焊接性中包括了兩大類的問題：一類是焊接引起的材料性能變壞，使焊件失掉了材料原來特有的性能，如不銹鋼焊後失掉其耐蝕性等；另一類是在焊接接頭或其附近的母材內產生裂紋和氣孔等缺陷。裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險的工藝缺陷。焊接裂紋不僅發生於焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產生於焊後的再次加熱過程中。焊接裂紋根據其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。
熱裂紋 多產生於接近固相線的高溫下，有沿晶界（見界面）分布的特徵；但有時也能在低於固相線的溫度下，沿「多邊形化邊界」形成。熱裂紋通常多產生於焊縫金屬內，但也可能形成在焊接熔合線附近的被焊金屬（母材）內。按其形成過程的特點，又可分為下述三種情況。
結晶裂紋 產生於焊縫金屬結晶過程末期的「脆性溫度」區間，此時晶粒間存在著薄的液相層，因而金屬塑性極低，由冷卻的不均勻收縮而產生的拉伸變形超過了允許值時，即沿晶界液層開裂。消除結晶裂紋的主要冶金措施為通過調整成分，細化晶粒，嚴格控制形成低熔點共晶的雜質元素等，以達到提高材料在脆性溫度區間的塑性；此外，從設計和工藝上盡量減少在該溫度區間的內部拉伸變形。
液化裂紋 主要產生於焊縫熔合線附近的母材中，有時也產生於多層焊的先施焊的焊道內。形成原因是由於在焊接熱的作用下，焊縫熔合線外側金屬內產生沿晶界的局部熔化，以及在隨後冷卻收縮時引起的沿晶界液化層開裂。造成這種裂紋的情況有二：一是材料晶粒邊界有較多的低熔點物質；另一種是由於迅速加熱，使某些金屬化合物分解而又來不及擴散，致局部晶界出現一些合金元素的富集甚至達到共晶成分。防止這類裂紋的原則為嚴格控制雜質含量，合理選用焊接材料，盡量減少焊接熱的作用。
多邊化裂紋 是在低於固相線溫度下形成的。其特點是沿「多邊形化邊界」分布，與一次結晶晶界無明顯關系；易產生於單相奧氏體金屬中。這種現象可解釋為由於焊接的高溫過熱和不平衡的結晶條件，使晶體內形成大量的空位和位錯，在一定的溫度、應力作用下排列成亞晶界（多邊形化晶界），當此晶界與有害雜質富集區重合時，往往形成微裂紋。消除此種缺陷的方法是加入可以提高多邊形化激活能的合金元素,如在Ni-Cr合金中加入W、Mo、Ta等;另一方面是減少焊接時過熱和焊接應力。
冷裂紋 根據引起的主要原因可分為淬火裂紋、氫致延遲裂紋和變形裂紋。
淬火裂紋 產生在鋼的馬氏體轉變點()附近(見過冷奧氏體轉變圖)或在200以下的裂紋，主要發生於中、高碳鋼，低合金高強度鋼以及鈦合金等，主要產生部位在熱影響區以及焊縫金屬內。裂紋走向為沿晶或穿晶。形成冷裂紋的主要因素有:①金屬的含氫量偏高;②脆性組織或對氫脆敏感的組織；③焊接拘束應力（或應變）。
氫致延遲裂紋 焊接過程中溶於焊縫金屬內的氫向熱影響區擴散、偏聚，特別是在容易啟裂的三軸拉應力集中區富集，引起氫脆，即降低金屬在啟裂位置（或裂紋前端）的臨界應力，當此處的局部應力超過此臨界應力時，就造成開裂。這種裂紋的形成有明顯的時間延遲的特徵，其原因在於氫擴散富集需要時間(孕育期)。產生此種裂紋的條件是存在著氫和對氫敏感的組織，同時又有較大的拘束應力。因此，它常產生在嚴重應力集中的焊件根部和縫邊，以及過熱區。防止的措施包括：①降低焊縫中的含氫量，例如採用低氫焊條，嚴格烘乾焊接材料等；②合理的預熱及後熱；③選用碳當量較低的原材料；④減小拘束應力，避免應力集中(見金屬中氫)。
變形裂紋 這種裂紋的形成不一定是因為氫含量偏高......>>

問題五：熱裂紋和冷裂紋產生的原因 1）熱裂紋的特徵
熱裂紋常發生在焊縫區，在焊縫結晶過程中產生的叫結晶裂紋，也有發生在熱影響區中，在加熱到過熱溫度時，晶間低熔點雜質發生熔化，產生裂紋，叫液化裂紋。
特徵：沿晶界開裂（故又稱晶間裂紋），斷口表面有氧化色。
（2）熱裂紋產生原因：
① 晶間存在液態間層
焊縫：存在低熔點雜質偏析 } 形成液態間層

熱影響區：過熱區晶界存在低熔點雜質
② 存在焊接拉應力
（3）熱裂紋的防止措施：
冶金因素
} 熱裂紋
拉應力
① 限制鋼材和焊材的低熔點雜質，如S、P含量。
② 控制焊接規范，適當提高焊縫成形系數（即焊道的寬度與計算厚度之比）棗焊縫成形系數太小，易形成中心線偏析，易產生熱裂紋。
③ 調整焊縫化學成分，避免低熔點共晶物；縮小結晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性，減少偏析。
④ 減少焊接拉應力
⑤ 操作上填滿弧坑
4.3.2.2 冷裂紋
（1）冷裂紋的形態和特徵
焊縫區和熱影響區都可能產生冷裂紋，常見冷裂紋形態有三種，如圖6-2-17
冷裂紋形態 { 焊道下裂紋：在焊道下的熱影響區內形成的焊接冷裂紋，常平行於熔合線發展
焊指裂紋：沿應力集中的焊址處形成的冷裂紋，在熱影響內擴展
焊根裂紋：沿應力集中的焊縫根部所形成的冷裂紋，向焊縫或熱影響發展
圖5-2-17 焊接冷裂紋
a-焊道下裂紋； b-焊趾裂紋；c-焊根裂紋
特徵：無分支、穿晶開裂、斷口表面無氧化色。
最主要、最常見的冷裂紋為延遲裂紋（即在焊後延遲一段時間才發生的裂紋-------因為氫是最活躍的誘發因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發裂紋需要一定的時間）。
（2）延遲裂紋的產生原因
① 焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。
② 擴散氫含量較高，使接頭性能脆化，並聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力。（氫是誘發延遲裂紋的最活躍因素，故有人將延遲裂紋又稱氫致裂紋）
③ 存在較大的焊接拉應力
（3）防止延遲裂紋的措施
① 選用鹼性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性
② 減少氫來源棗焊材要烘乾，接頭要清潔（無油、無銹、無水）
③ 避免產生淬硬組織棗焊前預熱、焊後緩冷（可以降低焊後冷卻速度）
④ 降低焊接應力棗採用合理的工藝規范，焊後熱處理等
⑤ 焊後立即進行消氫處理（即加熱到250℃，保溫2～6左右，使焊縫金屬中的擴散氫逸出金屬表面）。

問題六：焊接缺陷（裂紋）概念 、形成缺陷原因、解決措施！！！（字越多越好、越詳細越好！） 5分 1、產生裂紋的概念：
焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成後在焊接區域中出現的金屬局部破裂的表現。
焊縫金屬從熔化狀態到冷卻凝固的過程經過熱膨脹與冷收縮變化，有較大的冷收縮應力存在，而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過程而產生組織應力，更加上母材非焊接部位處於冷固態狀況，與焊接部位存在很大的溫差，從而產生熱應力等等，這些應力的共同作用一旦超過了材料的屈服極限，材料將發生塑性變形，超過材料的強度極限則導致開裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強度，並且焊縫裂紋的尖端也成為承載後的應力集中點，成為結構斷裂的起源。
裂紋可能發生在焊縫金屬內部或外部，或者在焊縫附近的母材熱影響區內，或者位於母材與焊縫交界處等等。根據焊接裂紋產生的時間和溫度的不同，可以把裂紋分為以下幾類：
a.熱裂紋（又稱結晶裂紋）：
產生於焊縫形成後的冷卻結晶過程中，主要發生在晶界上，金相學中稱為沿晶裂紋，其位置多在焊縫金屬的中心和電弧焊的起弧與熄弧的弧坑處，呈縱向或橫向輻射狀，嚴重時能貫穿到表面和熱影響區。熱裂紋的成因與焊接時產生的偏析、冷熱不均以及焊條（填充金屬）或母材中的硫含量過高有關。
b.冷裂紋：
焊接完成後冷卻到低溫或室溫時出現的裂紋，或者焊接完成後經過一段時間才出現的裂紋（這種冷裂紋稱為延遲裂紋，特別是諸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金鋼種容易產生此類延遲裂紋，也稱之為延遲裂紋敏感性鋼）。冷裂紋多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中，其取向多與熔合線平行，但也有與焊道軸線呈縱向或橫向的冷裂紋。冷裂紋多為穿晶裂紋（裂紋穿過晶界進入晶粒），其成因與焊道熱影響區的低塑性組織承受不了冷卻時體積變化及組織轉變產生的應力而開裂，或者焊縫中的氫原子相互結合形成分子狀態進入金屬的細微孔隙中時將造成很大的壓應力連同焊接應力的共同作用導致開裂（稱為氫脆裂紋），以及焊條（填充金屬）或母材中的磷含量過高等因素有關。
c.再熱裂紋：
焊接完成後，如果在一定溫度范圍耿對焊件再次加熱（例如為消除焊接應力而採取的熱處理或者其他加熱過程，以及返修補焊等）時有可能產生的裂紋，多發生在焊結過熱區，屬於沿晶裂紋，其成因與顯微組織變化產生的應變有關。
2、產生裂紋的原因：
（1）焊件含有過高的碳、錳等合金元素。
（2）焊條品質不良或潮濕。
（3）焊縫拘束應力過大。
（4）母條材質含硫過高不適於焊接。
（5）施工准備不足。
（6）母材厚度較大，冷卻過速。
（7）電流太強。
（8）首道焊道不足抵抗收縮應力。
3、解決措施：
（1）使用低氫系焊條。
（2）使用適宜焊條，並注意乾燥。
（3）改良結構設計，注意焊接順序，焊接後進行熱處理。
（4）避免使用不良鋼材。
（5）焊接時需考慮預熱或後熱。
（6）預熱母材，焊後緩冷。
（7）使用適當電流。
（8）首道焊接之焊著金屬須充分抵抗收縮應力。

問題七：高溫合金產生焊接熱裂紋的原因是什麼 高溫使合金偏析，結晶變大，使晶體結合力大幅下降。

問題八：焊接熱、冷裂紋各有哪些基本特點？ 熱裂紋：沿晶開裂，一般發生在近焊縫或焊縫區。有氧化色彩，五金屬光澤。主要分為結晶裂紋，高溫液化裂紋和多變化裂紋三類。
冷裂紋：有時穿晶開裂有時沿晶開裂，一般發生在焊接熱恭響區的熔合區或物理化學不均勻的氫聚集的局部地帶。冷裂紋是具有金屬光澤的脆性斷口。主要分為延遲裂紋，淬硬脆化裂紋和低塑性脆化裂紋三類。

3. 焊接時裂紋產生的原因

問題一：焊接缺陷（裂紋）概念 、形成缺陷原因、解決措施！！！（字越多越好、越詳細越好！） 5分 1、產生裂紋的概念：
焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成後在焊接區域中出現的金屬局部破裂的表現。
焊縫金屬從熔化狀態到冷卻凝固的過程經過熱膨脹與冷收縮變化，有較大的冷收縮應力存在，而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過程而產生組織應力，更加上母材非焊接部位處於冷固態狀況，與焊接部位存在很大的溫差，從而產生熱應力等等，這些應力的共同作用一旦超過了材料的屈服極限，材料將發生塑性變形，超過材料的強度極限則導致開裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強度，並且焊縫裂紋的尖端也成為承載後的應力集中點，成為結構斷裂的起源。
裂紋可能發生在焊縫金屬內部或外部，或者在焊縫附近的母材熱影響區內，或者位於母材與焊縫交界處等等。根據焊接裂紋產生的時間和溫度的不同，可以把裂紋分為以下幾類：
a.熱裂紋（又稱結晶裂紋）：
產生於焊縫形成後的冷卻結晶過程中，主要發生在晶界上，金相學中稱為沿晶裂紋，其位置多在焊縫金屬的中心和電弧焊的起弧與熄弧的弧坑處，呈縱向或橫向輻射狀，嚴重時能貫穿到表面和熱影響區。熱裂紋的成因與焊接時產生的偏析、冷熱不均以及焊條（填充金屬）或母材中的硫含量過高有關。
b.冷裂紋：
焊接完成後冷卻到低溫或室溫時出現的裂紋，或者焊接完成後經過一段時間才出現的裂紋（這種冷裂紋稱為延遲裂紋，特別是諸如14MnMoVg、18MnMoNbg、14MnMoNbB等合金鋼種容易產生此類延遲裂紋，也稱之為延遲裂紋敏感性鋼）。冷裂紋多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中，其取向多與熔合線平行，但也有與焊道軸線呈縱向或橫向的冷裂紋。冷裂紋多為穿晶裂紋（裂紋穿過晶界進入晶粒），其成因與焊道熱影響區的低塑性組織承受不了冷卻時體積變化及組織轉變產生的應力而開裂，或者焊縫中的氫原子相互結合形成分子狀態進入金屬的細微孔隙中時將造成很大的壓應力連同焊接應力的共同作用導致開裂（稱為氫脆裂紋），以及焊條（填充金屬）或母材中的磷含量過高等因素有關。
c.再熱裂紋：
焊接完成後，如果在一定溫度范圍耿對焊件再次加熱（例如為消除焊接應力而採取的熱處理或者其他加熱過程，以及返修補焊等）時有可能產生的裂紋，多發生在焊結過熱區，屬於沿晶裂紋，其成因與顯微組織變化產生的應變有關。
2、產生裂紋的原因：
（1）焊件含有過高的碳、錳等合金元素。
（2）焊條品質不良或潮濕。
（3）焊縫拘束應力過大。
（4）母條材質含硫過高不適於焊接。
（5）施工准備不足。
（6）母材厚度較大，冷卻過速。
（7）電流太強。
（8）首道焊道不足抵抗收縮應力。
3、解決措施：
（1）使用低氫系焊條。
（2）使用適宜焊條，並注意乾燥。
（3）改良結構設計，注意焊接順序，焊接後進行熱處理。
（4）避免使用不良鋼材。
（5）焊接時需考慮預熱或後熱。
（6）預熱母材，焊後緩冷。
（7）使用適當電流。
（8）首道焊接之焊著金屬須充分抵抗收縮應力。

問題二：鋼材在焊接時產生裂紋是什麼原因 裂紋是多種原因造成的.比如預熱溫度不夠、層間溫度過高、母材自身不合格、焊材和母材不匹配、焊接速度過快、焊接產生變形等等都可能引起焊接裂紋的產生.具體是什麼原因要示你當時的情況來決定了

問題三：焊接時冷裂紋和熱裂紋的產生 1、冷裂紋
冷裂紋的特徵
多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中，多為穿晶裂紋。
冷裂紋無氧化色彩。
冷裂紋發生於碳鋼或合金鋼，高的含碳量和合金含量。
冷裂紋具有延遲性質，主要是延遲裂紋。
冷裂紋產生原因
焊接接頭(焊縫和熱影響區及熔合區)的淬火傾向嚴重，產生淬火組織，導致接頭性能脆化。
焊接接頭含氫量較高，並聚集在焊接缺陷處形成大量氫分子，造成非常大的局部壓力，使接頭脆化；磷含量過高同樣產生冷裂紋。
存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間，所以冷裂紋在焊後需延遲一段時間才出現。由於是氫所誘發的，也叫氫致裂紋。
防止冷裂紋的措施
選用鹼性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中氫的含量，提高焊縫金屬塑性。
焊條焊劑要烘乾，焊縫坡口及附近母材要去油、水、除銹，減少氫的來源。
工件焊前預熱，焊後緩冷（大部分材料的溫度可查表），可降低焊後冷卻速度，避免產生淬硬組織，並可減少焊接殘余應力。
採取減小焊接應力的工藝措施，如對稱焊，小線能量的多層多道焊等，焊後進行清除應力的退火處理。
焊後立即進行去氫（後熱）處理，加熱到250℃，保溫2～6h，使焊縫金屬中的散氫逸出金屬表面。
2、熱裂紋（又稱結晶裂紋）
熱裂紋的特徵
熱裂紋可發生在焊縫區或熱影響區,沿焊縫長度方向分布。
熱裂紋的微觀特徵是沿晶界開裂，所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成，
有氧化色彩。
焊後立即可見。
熱裂紋產生原因。
焊縫金屬的晶界上存在低熔點共晶體（含硫、磷、銅等雜質）。
接頭中存在拉應力。
防止措施
選用適宜的焊接材料，嚴格控制有害雜質碳、硫、磷的含量。Fe和FeS易形成低熔點共晶，其熔點為988℃，很容易產生熱裂紋。
嚴格控制焊縫截面形狀，避免突高，扁平圓弧過渡。
縮小結晶溫度范圍，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，提高塑性減少偏析。
確定合理的焊接工藝參數，減緩焊縫的冷卻速度，以減小焊接應力。如採用小線能量，焊前預熱，合理的焊縫布置等。

問題四：產生冷裂紋的因素有哪些 冷裂紋產生的原因是:
(1)焊縫中的氫在結晶過程中要向熱影響區擴散、聚集。
(2)如果被焊材料的淬透性較大，則焊後冷卻下來時，在熱影響區形成馬氏體組織，其性脆而硬。
(3)焊接時的殘余應力。
這三個因素(氫、淬硬組織和應力)的綜合作用，就會導致冷裂紋的產生。氫在金屬里的擴散速度有快有慢，因此冷裂紋產生的時間也不同。有的在焊後冷卻過程中產生，有的甚至放置一段時間後才產生，故又稱為延遲裂紋。
防止冷裂紋的措施有:
(l)焊前預熱和焊後緩冷。
(2)採用減少氫的工藝措施。
(3)合理選用焊接材料。
(4)採用適當的工藝參數。
(5)選用合理的裝焊順序。
(6)進行焊後熱處理。

問題五：焊介面出現裂紋是什麼原因造成的？ 你也說的不是很詳細，焊接裂紋產生的具體原因是有很多的，比如說焊接參數，焊材等等。據我猜測你是不是兩種異型鋼材進行的焊接啊，具體選擇什麼類型的焊條是有講究的，應該是按照材料強度要求高的那種類型進行焊接，你是不是焊條選擇錯了呢?

問題六：常見的焊接缺陷有哪幾種？產生原因有哪些 ①氣孔：焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而殘留下來所形成的空穴。氣孔可分為條蟲狀氣孔、針孔、柱孔，按分布可分為密集氣孔，鏈孔等。
氣孔的生成有工藝因素，也有冶金因素。工藝因素主要是焊接規范、電流種類、電弧長短和操作技巧。冶金因素，是由於在凝固界面上排出的氮、氫、氧、一氧化碳和水蒸汽等所造成的。
②夾渣：焊後殘留在焊縫中的溶渣，有點狀和條狀之分。產生原因是熔池中熔化金屬的凝固速度大於熔渣的流動速度，當熔化金屬凝固時，熔渣未能及時浮出熔池而形成。它主要存於焊道之間和焊道與母材之間。
③未熔合：熔焊時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間未完全熔化結合的部分；點焊時母材與母材之間未完全熔化結合的部分，稱之。
未熔合可分為坡口未熔合、焊道之間未熔合（包括層間未熔合）、焊縫根部未熔合。按其間成分不同，可分為白色未熔合（純氣隙、不含夾渣）、黑色未熔合（含夾渣的）。
產生機理：a.電流太小或焊速過快（線能量不夠）；b.電流太大，使焊條大半根發紅而熔化太快，母材還未到熔化溫度便覆蓋上去。C.坡口有油污、銹蝕；d.焊件散熱速度太快，或起焊處溫度低；e.操作不當或磁偏吹，焊條偏弧等。
④未焊透：焊接時接頭根部未完全熔透的現象，也就是焊件的間隙或鈍邊未被熔化而留下的間隙，或是母材金屬之間沒有熔化，焊縫熔敷金屬沒有進入接頭的根部造成的缺陷。
產生原因：焊接電流太小，速度過快。坡口角度太小，根部鈍邊尺寸太大，間隙太小。焊接時焊條擺動角度不當，電弧太長或偏吹（偏弧）
⑤裂紋（焊接裂紋）：在焊接應力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面而產生縫隙，稱為焊接裂紋。它具有尖銳的缺口和大的長寬比特徵。按其方向可分為縱向裂紋、橫向裂紋，輻射狀（星狀）裂紋。按發生的部位可分為根部裂紋、弧坑裂紋，熔合區裂紋、焊趾裂紋及熱響裂紋。按產生的溫度可分為熱裂紋（如結晶裂紋、液化裂紋等）、冷裂紋（如氫致裂紋、層狀撕裂等）以及再熱裂紋。
產生機理：一是冶金因素，另一是力學因素。冶金因素是由於焊縫產生不同程度的物理與化學狀態的不均勻，如低熔共晶組成元素S、P、Si等發生偏析、富集導致的熱裂紋。此外，在熱影響區金屬中，快速加熱和冷卻使金屬中的空位濃度增加，同時由於材料的淬硬傾向，降低材料的抗裂性能，在一定的力學因素下，這些都是生成裂紋的冶金因素。力學因素是由於快熱快冷產生了不均勻的組織區域，由於熱應變不均勻而導至不同區域產生不同的應力聯系，造成焊接接頭金屬處於復雜的應力――應變狀態。內在的熱應力、組織應力和外加的拘束應力，以及應力集中相疊加構成了導致接頭金屬開裂的力學條件。
⑥形狀缺陷
焊縫的形狀缺陷是指焊縫表面形狀可以反映出來的不良狀態。如咬邊、焊瘤、燒穿、凹坑（內凹）、未焊滿、塌漏等。
產生原因：主要是焊接參數選擇不當，操作工藝不正確，焊接技能差造成。

問題七：焊接後焊件出現裂紋是什麼原因 你說的材料應該是0cr13吧。復合鋼管應該先焊接基層，再過渡層、再復層。你管子多大？要是打得話，開內坡口，先j507焊基層，然後用A302焊過渡層，不預熱，控制層溫小於60攝氏度，採用小規范操作。一直焊至蓋面。

問題八：J421電焊條焊接時出現裂紋。 10分 你好，從你的圖片看，裂紋很長，基本貫通，而且都基本在焊縫的中間，沒有什麼好疑問的，就是熱裂紋。最好焊前預熱，預熱的時候范圍稍微大一點，保證溫度場的均勻。
望採納，謝謝。

4. 對於焊縫裂紋,原則上要怎麼做並作怎麼處理

原則上方法：

①限制鋼材及焊接材料中易偏析元素和有害雜質的含量。特別是減少硫、磷等雜質的含量及降低碳的含量。

②調節焊縫的化學成分，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點共晶的影響。

③提高焊條的鹼度，以降低焊縫中的雜質的含量。

④控制焊接規范，適當提高焊縫系數，用多層多道焊法，避免中心偏析，可防止中心線裂紋。

⑤採取降低焊接應力的措施，收弧時填滿弧坑。

處理：收縮裂紋一般在收弧的時候產生，所以在收弧的時候有收弧動作（多點焊幾次，填滿弧坑）就可以避免。

(4)焊接熱撕裂如何解決擴展閱讀：

焊接裂紋不僅發生於焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產生於焊後的再次加熱過程中。焊接裂紋根據其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。

按焊縫結合形式不同可分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫五種。

1）對接焊縫。在焊件的坡口面間或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫。

2）角焊縫。沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。

3）端接焊縫。構成端接接頭所形成的焊縫。

4）塞焊縫。兩零件相疊，其中一塊開圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫，只在孔內焊角恆縫者不為塞焊。

5）槽焊縫。兩板相疊，其中一塊開長孔，在長孔中焊接兩板的焊縫，只焊角焊縫者不為槽焊。

5. 薄板焊接件震動試驗後，工件被撕裂，請問高手有什麼辦法改善焊接工藝，提高性能。

是焊接熱輸入太大，焊縫完整說明焊接熔合區問題不大，我才斷裂的准確位置應該是在焊縫的邊緣和母材連接處斷裂的，如果是這樣說明焊縫發生了區域偏析，而且比較嚴重，所以應力全集中在那部分，一：工藝參數；二：換焊絲；三：進行回火處理，即用火考下焊縫及其兩旁30~50mm處，溫度不易太高300~400度（鋼）100~180度（鋁）就可以了，因為你的工件比較薄，溫度可以在適當低點；四，用小錘適當輕輕敲打焊縫處及其周圍也可以減小焊接應力，試試吧！

6. 焊接裂紋成因分析及其防治措施

焊縫或近縫區由於焊接作用，材料的原子結合被破壞，形成新的界面及縫隙，稱為焊接裂紋。這些裂紋具有尖銳缺口和長寬比大的特徵。

根據產生時的溫度和時間，裂紋可分為熱裂紋、冷裂紋、應力腐蝕裂紋和層狀撕裂。焊接過程中裂紋的產生部位多樣，有的出現在焊縫表面，有的隱藏在焊縫內部，有的產生在焊縫上，有的則產生在熱影響區內。延遲裂紋，即在焊件焊後放置或運行一段時間之後出現的裂紋，危害性更為嚴重。

焊接裂紋是一種嚴重的缺陷，它不僅降低焊接接頭的承載能力，還因裂縫末端的尖銳缺口引起嚴重應力集中，促使裂縫擴展，最終導致焊接結構破壞，甚至引發嚴重事故。通常，焊接接頭中裂縫是不允許存在的缺陷，一旦發現即應徹底清除，進行返修焊接。

焊接裂紋的產生原因和形成機理不同，以下分別討論熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。

熱裂紋通常在高溫下（從凝固溫度范圍附近至鐵碳平衡圖上的A3線以上溫度）產生，又稱高溫裂紋或結晶裂紋。其產生原因包括焊接熔池在結晶過程中的偏析現象以及母材晶界上的低熔點共晶和雜質。防治措施包括控制母材及焊材有害元素、雜質含量，調整焊縫金屬的化學成分，控制焊接規范等。

冷裂紋是指焊縫在冷卻過程中至A3溫度以下產生的裂縫，形成裂縫的溫度通常為300~200℃以下。冷裂紋的產生與氫有關，也稱為氫致裂縫。防治措施包括採用鹼性焊條或焊劑，減少焊縫金屬中的擴散氫含量，選擇合理的焊接規范和線能量等。

再熱裂紋起源於焊接熱影響區的粗晶區，具有晶界斷裂的特徵。其產生原因是在再加熱時，過飽和固溶的碳化物再次析出，造成晶內強化，使滑移應變集中於原先的奧氏體晶界。防治措施包括減小殘余應力和應力集中，選擇適當的焊接材料等。

7. 焊接裂紋產生原因及防治措施

背景
焊接裂紋就其本質來分,可分為熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂等。下面僅就各種裂紋的成因、特點和防治辦法進行具體的闡述。
1.熱裂紋
在焊接時高溫下產生的,故稱熱裂紋,它的特徵是沿原奧氏體晶界開裂。
根據所焊金屬的材料不同(低合金高強鋼、不銹鋼、鑄鐵、鋁合金和某些特種金屬等),產生熱裂紋的形態、溫度區間和主要原因也各不相同。
目前,把熱裂紋分為結晶裂紋、液化裂紋和多邊裂紋等三大類。
1)結晶裂紋主要產生在含雜質較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中(含S,P,C,Si縫偏高)和單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些鋁合金焊縫中。
這種裂紋是在焊縫結晶過程中,在固相線附近,由於凝固金屬的收縮,殘余液體金屬不足,不能及時添充,在應力作用下發生沿晶開裂。
防治措施:在冶金因素方面,適當調整焊縫金屬成分,縮短脆性溫度區的范圍控制焊縫中硫、磷、碳等有害雜質的含量;細化焊縫金屬一次晶粒,即適當加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工藝方面,可以通過焊前預熱、控制線能量、減小接頭拘束度等方面來防治。
2)近縫區液化裂紋是一種沿奧氏體晶界開裂的微裂紋,它的尺寸很小,發生於HAZ近縫區或層間。
它的成因一般是由於焊接時近縫區金屬或焊縫層間金屬,在高溫下使這些區域的奧氏體晶界上的低熔共晶組成物被重新熔化,在拉應力的作用下沿奧氏體晶間開裂而形成液化裂紋。
這一種裂紋的防治措施與結晶裂紋基本上是一致的。
特別是在冶金方面,盡可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶組成元素的含量是十分有效的;在工藝方面,可以減小線能量,減小熔池熔合線的凹度。
3)多邊化裂紋是在形成多邊化的過程中,由於高溫時的塑性很低造成的。
這種裂紋並不常見,其防治措施可以向焊縫中加入提高多邊化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2、再熱裂紋
通常發生於某些含有沉澱強化元素的鋼種和高溫合金(包括低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、沉澱強化高溫合金,以及某些奧氏體不銹鋼),他們焊後並未發現裂紋,而是在熱處理過程中產生了裂紋。
再熱裂紋產生在焊接熱影響區的過熱粗晶部位,其走向是沿熔合線的奧氏體粗晶晶界擴展。
防治再熱裂紋從選材方面,可以選用細晶粒鋼。
在工藝方面,選用較小的線能量,選用較高的預熱溫度並配合以後熱措施,選用低匹配的焊接材料,避免應力集中。
3、冷裂紋
主要發生在高、中碳鋼、低、中合金鋼的焊接熱影響區,但有些金屬,如某些超高強鋼、鈦及鈦合金等有時冷裂紋也發生在焊縫中。
一般情況下,鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及分布,以及接頭所承受的拘束應力狀態是高強鋼焊接時產生冷裂紋的三大主要因素。焊後形成的馬氏體組織在氫元素的作用下,配合以拉應力,便形成了冷裂紋。
它的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂紋一般分為焊趾裂紋、焊道下裂紋、根部裂紋。
防治冷裂紋可以從工件的化學成分、焊接材料的選擇和工藝措施三方面入手。
應盡量選用碳當量較低的材料;焊材應選用低氫焊條,焊縫應用低強度匹配,對於高冷裂傾向的材料也可選用奧氏體焊材;合理控制線能量、預熱和後熱處理是防治冷裂的工藝措施。
在焊接生產中由於採用的鋼種、焊接材料不同,結構的類型、鋼度,以及施工的具體條件不同,可能出現各種形態的冷裂紋。
然而在生產上經常遇到的主要是延遲裂紋。
延遲裂紋有以下三種形式:
1)焊趾裂紋——這種裂紋起源於母材與焊縫交界處,並有明顯應力集中部位。裂紋的走向經常與焊道平行,一般由焊趾表面開始向母材的深處擴展。
2)焊道下裂紋——這種裂紋經常發生在淬硬傾向較大、含氫量較高的焊接熱影響區。一般情況下裂紋走向與熔合線平行。
3)根部裂紋——這種裂紋是延遲裂紋中比較常見的一種形態,主要發生在含氫量較高、預熱溫度不足的情況下。這種裂紋與焊趾裂紋相似,起源於焊縫根部應力集中最大的部位。根部裂紋可能出現在熱影響區的粗晶段,也可能出現在焊縫金屬中。
鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及其分布,以及接頭所承受的拘束應力狀態是高強鋼焊接時產生冷裂紋的三大主要因素。這三個因素在一定條件下是相互聯系和相互促進的。
鋼種的淬硬傾向主要決定於化學成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。焊接時,鋼種的淬硬傾向越大,越易產生裂紋。為什麼鋼淬硬之後會引起開裂呢?可歸納為以下兩方面。
a:形成脆硬的馬氏體組織——馬氏體是碳在ɑ鐵中的過飽和固溶體,碳原子以間隙原子存在於晶格之中,使鐵原子偏離平衡位置,晶格發生較大的畸變,致使組織處於硬化狀態。
特別是在焊接條件下,近縫區的加熱溫度很高,使奧氏體晶粒發生嚴重長大,當快速冷卻時,粗大的奧氏體將轉變為粗大的馬氏體。
從金屬的強度理論可以知道,馬氏體是一種脆硬的組織,發生斷裂時將消耗較低的能量,因此,焊接接頭有馬氏體存在時,裂紋易於形成和擴展。
b:淬硬會形成更多的晶格缺陷——金屬在熱力不平衡的條件下會形成大量的晶格缺陷。這些晶格缺陷主要是空位和位錯。
隨焊接熱影響區的熱應變數增加,在應力和熱力不平衡的條件下,空位和位錯都會發生移動和聚集,當它們的濃度達到一定的臨界值後,就會形成裂紋源。
在應力的繼續作用下,就會不斷地發生擴展而形成宏觀的裂紋。
氫是引起高強鋼焊接冷裂紋重要因素之一,並且有延遲的特徵,因此,在許多文獻上把氫引起的延遲裂紋稱為「氫致裂紋」。
試驗研究證明,高強鋼焊接接頭的含氫量越高,則裂紋的敏感性越大,當局部地區的含氫量達到某一臨界值時,便開始出現裂紋,此值稱為產生裂紋的臨界含氫量
cr。
各種鋼產生冷裂的
cr值是不同的,它與鋼的化學成分、鋼度、預熱溫度,以及冷卻條件等有關。
1:焊接時,焊接材料中的水分、焊件坡口處的鐵銹、油污,以及環境濕度等都是焊縫中富氫的原因。
一般情況下母材和焊絲中的氫量很少,而焊條葯皮的水分和空氣中的濕氣卻不能忽視,成為增氫的主要來源。
2:氫在不同金屬組織中的溶解和擴散能力是不同的,氫在奧氏體中的溶解度遠比鐵素體中的溶解度大。
因此,在焊接時由奧氏體向鐵素體轉變時,氫的溶解度發生突然下降。
與此同時,氫的擴散速度恰好相反,由奧氏體向鐵素體轉變時突然增大。
焊接時在高溫作用下,將有大量的氫溶解在熔池中,在隨後的冷卻和凝固過程中,由於溶解度的急劇降低,氫極力逸出,但因冷卻很快,使氫來不及逸出而保留在焊縫金屬中形成擴散氫。
4、層狀撕裂
一種內部的低溫開裂。僅限於厚板的母材金屬或焊縫熱影響區,多發生於「L」、「T」、「+」型接頭中。
其定義為軋制的厚鋼板沿厚度方向塑性不足以承受該方向上的焊接收縮應變而發生於母材的一種階梯狀冷裂紋。
一般是由於厚鋼板在軋制過程中,把鋼內的一些非金屬夾雜物軋成平行於軋制方向的帶狀夾雜物,這些夾雜物引起了鋼板在力學性能上的各向導性。
防治層狀撕裂在選材上可以選用精練鋼,即選用z向性能高的鋼板,也可以改善接頭設計形式,避免單側焊縫、或在承受z向應力的一側開出坡口。
層狀撕裂與冷裂不同,它的產生與鋼種強度級別無關,主要與鋼中的夾雜量和分布形態有關。
一般軋制的厚鋼板,如低碳鋼、低合金高強鋼,甚至鋁合金的板材中也會出現層狀撕裂。根據層狀撕裂產生的位置大體可以分為三類:
第一類是在焊接熱影響區焊趾或焊根冷裂紋誘發而形成的層狀撕裂。
第二類是焊接熱影響區沿夾雜開裂,是工程上最常見的層狀撕裂。
第三類遠離熱影響區母材中沿夾雜開裂,一般多出現在有較多MnS的片狀夾雜的厚板結構中。
層狀撕裂的形態與夾雜的種類、形狀、分布,以及所處的位置有密切關系。
當沿軋制方向上以片狀的MnS夾雜為主時,層狀撕裂具有清晰的階梯狀,當以硅酸鹽夾雜為主時呈直線狀,如以Al 夾雜為主時呈不規則的階梯狀。
厚板結構焊接時,特別是T型和角接接頭,在剛性拘束的條件下,焊縫收縮時會在母材厚度方向產生很大的拉伸應力和應變,當應變超過母材金屬的塑性變形能力時,夾雜物與金屬基體之間就會發生分離而產生微裂,在應力的繼續作用下裂紋尖端沿著夾雜所在平面進行擴展,就形成了所謂「平台」。
影響層狀撕裂的因素很多,主要有以下幾方面:
1:非金屬夾雜物的種類、數量和分布形態是產生層狀撕裂的本質原因,它是造成鋼的各向異性、機械性能差異的根本所在。
2:Z向拘束應力 厚壁焊接結構在焊接過程中承受不同的Z向拘束應力、焊後的殘余應力及載荷,它們是造成層狀撕裂的力學條件。
3:氫的影響 一般認為,在熱影響區附近,由冷裂誘發成為層狀撕裂,氫是一個重要的影響因素。
由於層狀撕裂的影響很大,危害也甚為嚴重,因此需要在施工之前,對鋼材層狀撕裂的敏感性作出判斷。
常用的評定方法有Z向拉伸斷面收縮率和插銷Z向臨界應力法。為防止層狀撕裂,斷面收縮率 應不小於15%,一般希望 =15~20%為宜,當25%時,認為抗層狀撕裂優異。
防止層狀撕裂應主要從以下方面採取措施:
第一,精練鋼 廣泛採用鐵水先期脫硫的辦法,並用真空脫氣,可以冶煉出含硫只有0.003~0.005%的超低硫鋼,它的斷面收縮率(Z向)可達23~25%。
第二,控制硫化物夾雜的形態 是把MnS變成其他元素的硫化物,使在熱軋時難以伸長,從而減輕各向異性。目前廣泛使用的添加元素是鈣和稀土元素。經過上述處理的鋼,可製造出Z向斷面收縮率達50~70%的抗層狀撕裂鋼板。
第三,從防止層狀撕裂的角度出發,在設計和施工工藝上主要是避免Z向應力和應力集中,具體措施按下例參考:
1)應盡量避免單側焊縫,改用雙側焊縫可緩和焊縫根部區的應力狀態,為防止應力集中。
2)採用焊接量少的對稱角焊縫代替焊接量大的全焊透焊縫,以免產生過大的應力。
3)應在承受Z向應力的一側開坡口。
4)對於T型接頭,可在橫板上預先堆焊一層低強的焊接材料,以防止焊根裂紋,同時亦可緩和焊接應變。
5)為防止由冷裂引起的層狀撕裂,應盡量採用一些防止冷裂的措施,如減少氫量、適當提高預熱、控制層間溫度等。