钢结构焊接施工中裂纹和气孔的形成原因及预防措施

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1、钢结构焊接施工中裂纹和气孔的形成原因及预防措施作者：陈临泉（中国水利水电第三工程局有限公司)摘要：本文通过阐述，详细介绍了焊接施工中焊缝常见的裂纹与气孔缺陷的分类以及产生原因，从而深入浅出的为上述缺陷提出较为详细的预防措施，并谨以此为焊接施工提供一点技术经验，以供各位同行批评指正。关键词：热裂纹冷裂纹气孔产生原因防治措施一、裂纹它是焊接施工中比较普遍的而又十分严重的缺陷，它是在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部区域的金属原子结合力遭到破坏而使焊接面产生裂纹，实质上，就是焊接后焊口在冷却过程产生的热应力超过材料强度所导

2、致的裂纹。裂纹的分类：裂纹的分法多，按其产生温度可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹。按部位可以分为纵裂纹、横裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、熔合线裂纹等等。这里主要介绍一下冷裂纹和热裂的产生、特点和预防。1、热裂纹的产生及预防1.1、热裂纹的产生原因：因为焊件及焊条内含硫、铜等低熔点杂质或多或少的存在，使得结晶凝固晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在焊接熔池在结晶过程中存在偏析现象，偏析出的这些低熔点共晶和杂质，由于低熔点共晶熔点低，往往是最后结晶，在晶界以液态夹层的方式存在，这时，当外界结构约束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池

3、中低熔点杂质在凝固过程中被拉开，被拉开的液态夹层产生的间隙己没有足够的低熔点液态金属来填充形成了裂纹，或在是在凝固后不久被拉开，造成开裂，这就是热裂纹产生的机理。1.2、热裂纹的特征：1.2.1、多贯穿在焊缝表面，裂口多数贯穿表面，并断口被氧化色彩，裂纹末端略呈圆形；1.2.2、多在焊缝中心位置，沿焊缝长度方向分布，极少数也产生在热影响区；1.2.3、微观特征一般是沿晶界开裂，故又称之为晶间裂纹；1.2.4、并在焊后立即可见，多可以用肉眼看见，第5页共5页1.1、热裂纹的防止措施：1.3.1、限制或减小硫、磷等有害元素的含量，用含

4、碳量较低的焊条焊接；1.3.2、改善熔池的一次结晶，由于细化晶粒可以提高焊缝中的抗裂性，所以广泛采用向焊缝中加入细化晶粒的元素，如钛、铝、锆、硼、或稀土金属铈等。1.3.3、控制焊接工艺参数，适当提高焊缝成形系数，如采用多层多道焊，避免偏析的产生等。1.3.4、采用碱性焊条和焊剂，由于碱性焊条脱硫、磷效果好，抗热裂纹的效果好，一般对于热裂纹倾向较大的构件，一般都采用碱性焊条进行焊接。1.3.5、采用适当的断弧方式，如埋弧焊采用断弧板，焊条电弧焊采用断弧焊或填满弧坑的方法来防止热裂纹的产生。1.3.6、合理选用焊接规范，严格控制焊接

5、工艺参数，并采用预热和后热，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；1.3.7、采用熔深较浅的焊缝，改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中；1.3.8、采用合理的装配次序，减小焊接应力，降低残余应力，避免应力集中。1、冷裂纹的产生及预防：2.1、冷裂纹的产生原因：冷裂纹主要产生在中碳钢、高碳钢、低合金钢和中合金高强度钢中。产生冷裂的原因主要有三个方面：钢的淬硬倾向，焊接应力，较多的氢的存在和聚集。许多情况下，氢是诱发冷裂纹最活跃因素之一。当焊缝中淬硬倾向和焊接应力过大

6、，使热影响区存在显微缺陷时，氢会在这些缺陷处聚集，并由原子态转为分子态，加上焊接应力的作用，使显微缺陷扩大，从而形成冷裂纹。2.2、冷裂纹的特征：2.2.1、冷裂纹断面表面没有氧化色彩，它是较低温度产生的，（200~300度以下）一般不可以用肉眼看到，要做着色才可以看到。2.2.2、冷裂纹一般产生在热影响区或焊缝与热影响区的熔合线上，也有极少数产生在焊缝上。2.2.3、冷裂纹一般为穿晶裂纹，少数也有可能沿晶界发生。第5页共5页2.2.1、冷裂纹一般在焊后并不立即出现，而是在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。2.1、冷裂纹的防止措

7、施：2.3.1、选用碱性低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；2.3.2、严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，焊条和焊剂应按规定烘干，随用随取，谨防受潮；2.3.3、保护气体要控制其纯度，严格清理焊条、焊件的油、锈、水分并控制焊接环境的湿度，从而减少氢的来源；2.3.4、改善焊缝金属性能。如加入一些合金元素可以提高焊缝中的塑性。2.3.5、根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，正确的选择焊接工艺参数和线能量，例如：采用焊前预热，焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等，改善焊缝热影响区的组织，去氢和消

8、除焊接应力。2.3.6、焊后紧急热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；2.3.7、采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，减少焊接变形和焊接应力。一、气孔焊缝中的气孔是焊接缺陷之一，对一般非压力容器构件来说，不认为是重要缺陷，往往被