論述各種焊接裂紋的特征、形成條件、防治方法及焊接結(jié)構(gòu)的危害

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1、論述各種焊接裂紋的特征、形成條件、防治方法及焊接結(jié)構(gòu)的危害焊接裂就其本質(zhì)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、熱裂紋是在焊接時高溫下產(chǎn)生的，故稱熱裂紋，它的特征是沿原奧氏體晶界開裂。根據(jù)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(chǎn)生熱裂紋的形態(tài)、溫度區(qū)間和主要原因也各不相同。目前，把熱裂紋分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊裂紋等三大類。1：結(jié)晶裂紋主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中（含S，P，C，Si騙高）

2、和單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些鋁合金焊逢中。這種裂紋是在焊逢結(jié)晶過程中，在固相線附近，由于凝固金屬的收縮，殘余液體金屬不足，不能及時添充，在應力作用下發(fā)生沿晶開裂。防治措施為：在冶金因素方面，適當調(diào)整焊逢金屬成分，縮短脆性溫度區(qū)的范圍控制焊逢中硫、磷、碳等有害雜質(zhì)的含量；細化焊逢金屬一次晶粒，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(qū)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(fā)生于HAZ近縫區(qū)或?qū)娱g。它的成因一般是由于焊

3、接時近縫區(qū)金屬或焊縫層間金屬，在高溫下使這些區(qū)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(jié)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，由于高溫時的塑性很低造成的。這種裂紋并不常見，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。再熱裂紋通常發(fā)生于某些含有沉淀強化元素的鋼種和高

4、溫合金（包括低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、沉淀強化高溫合金，以及某些奧氏體不銹鋼），他們焊后并未發(fā)現(xiàn)裂紋，而是在熱處理過程中產(chǎn)生了裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)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并配合以后熱措施，選用低匹配的焊接材料，避免應力集中。2、冷裂紋主要發(fā)生在高、中碳鋼、低、中合金鋼的焊接熱影響區(qū)，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(fā)生在焊縫中。一般情況下，鋼種的淬硬傾向、焊

5、接接頭含氫量及分布，以及接頭所承受的拘束應力狀態(tài)是高強鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素。焊后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。他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，對于高冷裂傾向的材料也可選用奧氏體焊材；合理控制線能量、預熱和后熱處理是防治冷裂的工藝措施。在焊接生產(chǎn)中由于采用的鋼種、焊接材料不同，結(jié)構(gòu)的類型、鋼

6、度，以及施工的具體條件不同，可能出現(xiàn)各種形態(tài)的冷裂紋。然而在生產(chǎn)上經(jīng)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——這種裂紋起源于母材與焊縫交界處，并有明顯應力集中部位。裂紋的走向經(jīng)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(jīng)常發(fā)生在淬硬傾向較大、含氫量較高的焊接熱影響區(qū)。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(tài)，主要發(fā)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，起源于焊縫根部應力集中最大的部位。

7、根部裂紋可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶段，也可能出現(xiàn)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(tài)是高強鋼焊接時產(chǎn)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(lián)系和相互促進的。鋼種的淬硬傾向主要決定于化學成分、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(chǎn)生裂紋。為什么鋼淬硬之后會引起開裂呢？可歸納為以下兩方面。1：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于晶格之中，使鐵原子偏離平衡位置，晶格發(fā)生較大的畸變，致使組織處

8、于硬化狀態(tài)。特別是在焊接條件下，近縫區(qū)的加熱溫度很高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴重長大，當快速冷卻時，粗大的奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮鸟R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(fā)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，裂紋易于形成和擴展。2：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(qū)的熱應變量增加，在應力和