钢材焊接裂缝问题研究及预防

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1、钢材焊接裂缝问题研究及预防摘要：为了及时预防钢材焊接工作中裂缝的产生，本文针对冶金过程中最常见的热裂纹和冷裂纹形成原因及防止措施进行了下列具体阐述，具有极大的实践应用价值。关键词：钢材焊接热裂缝冷裂缝预防1、引言焊接，作为当代制造业中最重要的材料加工和成型技术之一，即通过应用物理和化学手段，使得分离的材料产生分子或者原子结合体，最终得到具备一定性能特性的整体。但是在钢材的整个施焊过程中，由于钢材和焊接材料的组成成分、焊接规范和工艺等原因的存在,将会产生多种缺陷，焊接裂缝要数其中最危险缺陷。根据冶金过程来分，可分为热裂缝和冷裂缝等。所以，为了保证焊接质量，确保

2、焊接结构安全可靠的工作，焊接工人应在工作中，要结合自身的工作条件和钢的种类、接头的结构和形式特点等，准确掌握操作技巧，最大限度的避免焊接裂缝的产生[1]。本文主要针对冶金过程中最常见的热裂纹和冷裂纹形成原因及防止措施进行了下列具体阐述。2、焊接热裂纹成因及其预防2.1热裂纹焊接热裂纹简单的说即焊接过程中，焊缝和热影响区的金属冷却到固相线附近的高温区时产生的焊接裂纹，如图1所示为某钢件顶部热裂纹。热裂缝的产生与焊缝金属的焊道形状和化学成分有密不可分的关系。在高温区的金属焊缝凝固时，裂缝沿金属奥氏体边界开裂并向外扩展,其特点是沿焊缝呈直线状，且出现在焊缝中间位置

3、[2]。2.2热裂纹的形成原因分析热裂纹产生的原因往往与被焊接的钢材和所用焊接材料其化学成份和焊接操作中的焊接工艺有直接关系。通常，含金属量较高的钢材出现热裂纹缺陷的比重比较大，但有些时候金属中磷、硫含量不是很高，却在焊缝边缘半熔化区偏析严重或钢材中有夹层，也会出现热裂纹。另外在实际焊接操作中，由于焊接规范过大，没有摆动焊丝，熔池的热量中心积于一处，使得低熔点的结晶体偏析集聚，造成了热裂纹。2.3热裂纹的预防措施针对以上热裂缝产生原因分析,我们可以提前采取以下三种措施予以预防：1.注意焊接所使材料和焊接材料的元素组成成分。钢材中硫，碳和磷含量的多少往往是裂缝

4、形成的重要因素，这些元素的含量越高，裂缝就越容易产生。所以，首先需要控制和减少焊接材料和钢材中硫，碳和磷元素的含量，尽量不采用含有硫，碳和磷元素偏析比较多的钢材。2.从焊接工艺采取措施。一般焊接钢材中含杂质较多，但焊条和焊丝等焊接材料往往较纯，特别在焊接含硫元素较多或含硫等偏析焊接钢材时，可以使用浅熔深和小规范的焊接手段，减少焊缝中熔入焊接钢材的比重，可以一定程度防治热裂纹的形成3.布局合理的焊道形状。由于焊接接头的形式大不相同，因此影响着焊缝的结晶条件、受力状态和热的分布等，使得焊缝裂纹的倾向也不同。熔深较浅的焊接和表面堆焊有较好的接焊裂缝的抗裂性，熔深较

5、大的焊接对接焊缝和角焊缝抗裂性能较差，所以，在实际的焊接工作中应注意这一点。3、焊接冷裂纹的成因及其预防3.1冷裂纹所谓冷裂纹，即焊接低合金钢时经常出现的一种裂纹，但其产生常常有延迟，所以亦称为延迟裂纹。由于延迟裂缝的形成温度较低，裂缝端部出现细尖的特征，冷裂纹示意图如图2所示[3]。3.2冷裂纹的形成原因分析冷裂缝出现的原因主要可从下列两个部分来分析：首先，施焊钢材的淬硬性倾向就一定程度上决定了低塑性组织处于焊接热循环环境下，钢材热影响区的高温容易促使马氏体等淬硬性组织产生，形成了出现裂缝的有利条件。其次，延迟冷裂纹的出现主要是由于氢原子的扩散和富集，诱发

6、裂缝产生。3.3冷裂纹的预防措施为防止冷裂纹缺陷的产生,一般情况下我们可采取下列措施预防：1.使用高度抗裂性的碱性和低氢焊条或是合适的焊剂，确保焊条和焊剂的烘干温度,并且保证焊丝的使用时间，坡口表面要仔细去除油、锈等，精确控制预热的温度和层间温度并进行连续施焊。对于厚度比较大的焊接结构,焊后要尽快实施热处理或焊后进行“消氢处理”来消除内应力。2.焊接冷裂缝的形成，同焊接接头金相组织密切相关，但是悍接接头有什么形式的金相组织，不仅受焊接金属和焊接钢材化学成分的影响，而且还受焊接接头冷却速度的限制。所以，操作工应尽量控制焊缝金属合理的冷却速度，最终达到预防冷裂纹

7、出现的目的。4、结语通过本文对焊接结构破坏中最危险缺陷，即焊接裂缝的成因分析和预防措施的提出，我们知道大多数的焊接裂缝是可以在施焊工作中避免的，值得我们加以重视。但对于很多大型结构,例如大型的球型容器、水轮机涡壳等,由于工作需要，必须在工地装焊,结构预热困难大,并且焊后无法实施整体热处理,对于此类情况,防止钢材热裂纹和冷裂纹的产生仍然存在很多问题,尚需进一步深入研究解决。参考文献：[1]李晓延，武传松等.中国焊接制造领域学科发展研究[j].机械工程学报，2012(3).[2]张辉.浅谈钢材焊接裂纹成因与防治措施[j].科技创新与应用，2012(5).[3]孙

8、志刚.低碳钢产生焊接裂纹的分析及预防[j].安装，2