手工电弧焊中焊缝裂纹产生原因分析及预防措施

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1、手工电弧焊中焊缝裂纹产生原因分析及预防措施1、焊接裂纹形成原因焊接中的常见焊接裂纹一般分为三大种类型：1.1热裂纹:热裂纹是在高温下产生的，而且都是沿奥氏体晶界开裂，它的主要形态是结裂纹。即焊缝在结晶过程中，在固相线附近由于凝固金属的收缩，晶粒间的液态薄膜承受不了拉力，以致沿晶界开裂。1.2冷裂纹:是在相当低的温度（即在钢的马氏体转变温度附近，约200-300°C）由于约束应力，淬硬组织和氢的作用，焊接接头产生裂绞，即属于冷裂纹。1.3脆裂:在温度急剧下降时由于金属及焊缝变脆;而发的低应力破坏的现象，即称为脆裂。根据金属裂断前的总变形量（宏观变形），可把断裂分为延性断裂和脆性断裂两

2、大类。延性断裂，金属在断裂前和断裂中发生显著塑性变形，一般在应力超过金属的强度极限｛超载｝后发生断裂。而脆性断裂，在断裂前几乎不产生明显塑性变形，通常在不超过金属屈服强度即断裂，因此亦称低应力破坏从以上讨论可以知道，在各种具体情况下产生裂纹的原因是不同的，有时可能是几种因素共同作用的结果。然而，不管是热裂纹，冷裂纹，脆裂，它们都具有一个共同的规律，即、焊接时由于各种原因在熔池内部常发生变化，在一定条件下会发生作用而形成裂纹。在手工电弧焊中我们要通过裂纹的特征来判断裂纹的类型，找出裂纹形成的原因，从而采取相应措施。2、影响生成裂纹的因素及防止措施2.1热裂纹。主要讲结晶裂纹，它是热裂

3、纹的一种普遍形态。影响结晶裂纹主要有下列因素：2.1.1结晶温度区的范围愈大，则增加脆性温度区，即增加裂纹倾向。结晶温度区大小与合金含量有很大关系;即随着合金成份的增加，结晶温度区间也增大。2.1.2碳当量愈大，则增加裂纹倾向，因为各种元素对结晶裂纹的影响不同，例如严重影响结晶裂纭纹的元素有C，S，P,Cn,Ni;少量影响不大，多量则促使裂纹的元素有Si，Mn，Cr等。为了相对判断焊缝金属裂纹倾向，建立了碳当量的计算方式，以便相应进行考°2.1.3残液m形态，如为薄膜状则裂纹倾向大，如为球粒状则裂纹倾向小。2.1.4一次结晶组织，如粗大则裂纹倾向大，如为球粒状则裂纹倾向小。2.1.

4、5力的因素对产生结晶裂纹也有影响，当焊的拉伸应力在某一温度区间超过了金属的晶间强度，即会产生晶向裂纹。2.2冷裂纹。冷裂纹可以在焊后立即出现，也可以是延迟裂纹,而后一种是冷裂纹中的比较普遍的形态。冷裂纹的产生与钢的碎硬倾向;焊接接头的氢含量及其分布;焊接接头的拘束应力有直接关系。并且这三者是相互促进和相互影响，在不同情况下，其中任何一个便可能为主要因素，但不是唯一因素:2.2.1钢的淬硬倾向，主要取决于钢种的化学成分，其次是焊接工艺，结构钢板厚度及冷却条件。钢种的淬硬倾向愈大，则愈容易产生冷裂纹。这是由于:容易产生冷裂纹。这是由于:容易形成脆性组织，如马氏体组织便是一种脆硬性组织，

5、在一定应力作用下会发生脆性断裂。冷却速度愈快愈容易加大钢的淬硬性倾向:淬硬性倾向愈大的钢材，会产生较多的晶格缺陷，如空位和位错，这些都会在焊接应力的作用下，发生移动和聚集,达到一定程度，便会产生裂纹源。2.2.2氢的作用，氢对冷裂纹的影响极为显著，氢在焊道或影响区的存在;可以形成氢脆;试验表明氢脆是冷裂纹的重要原因;在正常情况下钢中氢含量是极低的，但当焊接时，如果焊件处理不当，焊条中所含的水伤，焊接坡口附近的油污，其中铁锈(mFeO3•nH2O)的影响特别大。加热时铁锈进行下列反应由于增加氧化作用，在结晶时就会促使生成H2气。铁锈中的结晶水(H2O),在高温时分解出氢气

6、，增加了生成氢气孔的倾向。由此可见，铁锈是一个极其有害的杂质，对于氢气有敏感性，尤其在碱性焊条施焊的情况下，焊件表面氧化皮和铁锈、油污等杂质的清理要比酸性焊条要求更为严格，否则使焊缝产生氢，这些氢在电弧高殒温作用下，分解成氢原子，不断进入焊接的熔池中。金属在熔融状态下熔氢量是比较高皈，但是在液相凝固时溶氢量则急剧降低，这时氢原子结合成氢分子而逸出。然而由亍焊接接头处冷却速度是极快的，大部分氢未来得及逸出而以过饱私状态熔于凝固了的焊缝中。溶于钢中的氢原子在应力梯度的推动下扩散至此，聚集形成裂纹源。裂纹源渐渐就形成宏观裂纹。2.2.3应力作用，裂纹是在应力超过材料强度极限时，在材料内部

7、发生的一种破断，因此任何裂纹都离不开应力。所以应力成为主要矛盾。因此必须设法保证焊接质量，要合理考虑设计接头,以避免裂纹的出现。防止冷裂纹一般应采取如下措施:选择合适的填充材料,即焊条，如选用碱性低氢型焊条，以减少从填充材料中带入氢。焊缝的强度要与母材相适应;采取减少氢的措施，如严格控制焊条的烘干温度，碱性焊条对氢的敏感性大，故需要更高的烘干温度350〜450°C,保温1〜2小时。而酸性焊条烘干到150〜200°C，保温1〜2小时即可，改善接头设计，减少应力集中;调节