探讨焊接施工中裂纹的预防与检验方法

[摘 要]通过了解焊接缺陷产生的原因，及时采取相应的预防措施，避免缺陷的产生或将缺陷控制在可以接受的最低限度，从而提高焊接接头的质量。
　　[关键词]手工电弧焊；缺陷；裂纹；预防措施
　　　　前言
　　焊接过程中，由于多种原因，往往会在焊接接头区域产生各种焊接缺陷。了解焊接缺陷产生的原因，及时采取相应的预防措施，避免缺陷的产生或将缺陷控制在可以接受的最低限度，从而提高焊接接头的质量。下面就将焊接接头缺陷之---“裂纹”，做下详细的讲解。
　　裂纹按其产生部位不同可分为纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、熔合区裂纹以及热影响区裂纹等：按其产生的温度和时间不同又可分为热裂纹、冷裂纹以及再热裂纹。
　　1 冷裂纹
　　1.1 冷裂纹产生的原因
　　形成冷裂纹的基本条件是：焊接接头形成淬硬组织，扩散氢的存在和浓集，存在较大的焊接拉伸应力。这三个条件相互促进，相互影响，在不同的情况下，三者中任何一个因素都可成为导致裂纹产生的主要因素，然而又不可能是唯一的因素。许多情况下，氢是诱发冷裂纹最活泼的因素。层状撕裂的主要原因是轧制钢材存在严重的层状非金属夹杂物，致使厚度方向上的拉伸塑性很差，以及在板厚方向上存在着高的拉应力。
　　1.2 冷裂纹的防止措施
　　主要从降低扩散氢含量、改善组织和降低焊接应力等方面来防止冷裂纹。具体措施如下：
　　选用碱性低氢型焊条和碱性焊剂，减少焊缝金属中扩散氢含量。焊条和焊剂应严格按规定的要求进行烘干，随用随取。否则在存放过程中能吸收空气中的水分，这些水分在电弧热的作用下分解产生氢气，从而增加金属中扩散氢的含量。选择合理的焊接规范及线能量，如焊前预热、控制层间温度、缓冷等措施改善焊缝及热影响区的组织状态。焊后立即进行消氢处理，使氢充分逸出焊接接头。焊后及时热处理，有些高强度钢、高合金钢等易淬火钢焊后不待其冷却应立即进行退火处理以消除内应力，去氢和使淬硬组织回火，改善其韧性。提高钢材质量，减少钢材中层状夹杂物，从结构设计和焊接工艺采取措施减少板厚方向上的焊接拉应力，可防止层状撕裂。采用降低焊接应力的各种工艺措施等。
　　2 热裂纹
　　热裂纹一般是指高温下（从凝固温度范围附近至A3以上温度）所产生的裂纹，又称高温裂纹。
　　2.1 热裂纹产生的原因
　　热裂纹经常发生在焊缝中，有时也出现在热影响区。由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，偏析出的物质多为低熔点共晶和杂质，他们在结晶过程中以液态间层存在，由于熔点低往往最后结晶凝固，而凝固以后的强度也极低。在一定条件下，当焊接拉伸应力足够大时，会将液态间层拉开或再在其凝固不久被拉断而形成裂纹。此外，如果母材的晶界上也存有低熔点共晶和杂质，当加热温度超过其熔点的和热影响区，这些低熔点化合物将熔化而形成液态间层，在一定条件下，当焊接拉伸应力足够大时，也会被拉开而形成热影响区液化裂纹。
　　2.2 热裂纹的防止措施
　　由于热裂纹的产生与冶金因素和力的因素有关，所以要从这两方面入手，采取以下措施：
　　①限制钢和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，特别是应当减少硫、磷等杂质元素的含量。一般认为，焊缝中碳含量控制在0.10%以上热裂纹敏感性可大大降低。②调节焊缝金属的化学成分，改善焊接组织，细化焊缝晶粒，以提高其塑性，减少或分散偏析程度，控制低熔点共晶的有害影响。③提高焊条或焊剂的碱度，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度。④控制焊接规范，适当提高焊缝形状系数，采用多层多道焊法，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹。⑤采取各种降低焊接应力的工艺措施。⑥断弧时采用收弧板，或逐渐断弧，并填满弧坑，可以减少弧坑裂纹的发生。⑦降低钢材中有害杂质的含量，细化钢材晶粒，改变有害杂质的形状和分布，采用尽量小的焊接线能量等措施，可以防止液化裂纹的产生。
　　3 再热裂纹
　　再热裂纹是指一些含有钒、铬、钼、硼等合金元素的低合金高强度钢、耐热钢、经受一次焊接热循环后，在再经受一次加热的过程中，发生在焊接接头热影响区的粗晶区、沿原奥氏体晶界开裂的裂纹。
　　3.1 再热裂纹产生的原因
　　一般认为是在再加热时，由于第一次热过程中过饱和固溶的碳化物再次析出，，造成晶内强化，使滑移应变集中于原先奥氏体晶界，当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程中所产生的应变时，就会产生再热裂纹。
　　3.2 再热裂纹的防止措施
　　①减少残余应力和应力集中，如提高预热温度、焊后缓冷、保持焊缝平滑过渡。②、在满足设计要求的前提下，选择高温强度低于母材的焊缝，让应力在焊缝中松弛，避免在热影响区产生裂纹。③在保证室温的接头强度情况下，提高消除应力退火温度，致使析出比较粗大的碳化物粒子，从而改善高温延性。
　　4 结论
　　焊接过程中，往往会在焊接接头区域产生各种焊接缺陷。裂纹按其产生部位不同可分为纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、熔合区裂纹以及热影响区裂纹等：按其产生的温度和时间不同又可分为热裂纹、冷裂纹以及再热裂纹。通过分析产生的原因，长期的摸索与实践，采用相应的控制措施可以很好的避免裂纹的产生。
　　参考文献
　　[1] 泰山出版社.《金属焊接作业安全与技术》.