海洋钢结构常见裂纹形式和预防措施

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1、海洋钢结构常见裂纹形式和预防措施　　摘要：近些年来，我国的海洋事业发展较快，有效的推动了我国经济的发展。在钢结构焊接中因为种种原因会导致种种裂纹的出现，严重的影响到了钢结构物的质量。本文主要探讨了海洋钢结构常见的裂纹的形式以及相关的措施。关键词：海洋钢结构；裂纹；预防措施中图分类号：TU391文献标识码：A引言随着国民经济的快速发展，钢结构工程在建设中所占比重越来越大。焊接是钢结构连接的主要方式之一，焊接质量在钢结构工程中极为重要。但在焊接施工中一些焊接缺陷问题却普遍存在，其中焊接裂纹是其中危害最大而且是最普遍的一种。1、焊缝裂纹的分类8目前，随着国民

2、经济的快速发展，钢结构工程在建设中所占比重越来越大。焊接是钢结构连接的主要方式之一，焊接质量在钢结构工程中极为重要。但在焊接施工中一些焊接缺陷问题却普遍存在，例如：焊接裂纹、气孔、夹渣、未熔合、形状缺陷等，其中焊接裂纹是其中危害最大而且是最普遍的一种，可能成为构件脆断、疲劳破坏和腐蚀破坏的起因，严重影响钢结构工程的质量和施工进度，如焊接裂纹未被发现和处理，还会危及钢结构工程的安全。焊接裂纹按照产生机理可分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂四大类。2、焊接中的局部变形的原因及预防措施2.1、产生原因。施工人员操作不当，焊接电流、速度、方向不一致，加上未

3、对称分层、分段、间断施焊都会造成加工件变形；加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变性不一致；加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大；焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形；焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。2.2、预防措施。8制定合理的焊接顺序减少变形。如先焊主焊缝后焊次要焊缝，先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝，先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝，先焊对接焊缝后焊角焊缝；对焊缝多尺寸大的工件，采用分段、分层、间断施焊，并控制电流、速度、方向一致；设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝减少交叉和密集焊

4、缝；工件焊接时应经常翻动，使变形互相抵消；手工焊接较长焊缝要采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形；大型工件如形状不对称，应将小部件组焊矫正完变形后，在进行装配焊接；对于焊后易产生角变形的零部件，在焊前进行预变形处理把接口适当垫高，这样可使焊后变平；通过外焊加固件增大工件的刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。2.3、处理方法对已变形的工件，如变形较大，采用边烤边用千斤顶顶的方法矫正。如变形不大，可采用火烤矫正。3、各种裂纹出现的原因3.1、冷裂纹形成冷裂纹的三大因素是：钢材的

5、淬硬组织、焊接接头的含氢量和焊接接头的拘束应力。3.1.1、焊接接头形成淬硬组织因为钢种化学成分和偏析的原因，在焊接条件下，近缝区的加热温度很高(达1350℃~1400℃)，使奥氏体晶粒发生严重长大，而当冷却速度较快时，粗大的奥氏体将转变为马氏体脆硬组织，这个马氏体脆硬组织具有脆硬的特性即强度高而塑性差、抗裂性能低。而且，脆硬区会形成更多的空位和位错的晶格缺陷，在应力作用下会发生移动和聚集，遂形成裂缝源。3.1.2、含氢量的影响8氢是引起高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有延迟特征。在焊接过程中，由于电弧的高温作用，焊接金属中熔解了很多氢，冷却时，氢

6、会进行扩散逸出，除向焊缝表面逸出外还向母材热影响区扩散。钢板金属内部是有微观缺陷的，扩散氢会向这些缺陷处聚集，使这个部位的扩散氢浓度很快升高，当氢的浓度达到一定时，一方面产生较大的应力，另一方面阻碍位错移动而使该处变脆，当应力进一步加大时，促使缺陷扩展而形成裂纹，这种过程可周而复始断续进行，视氢的含量逸出和内部的能量而定，焊接延迟裂纹就是由许多单个微裂纹集合而形成的宏观裂纹。3.2、热裂纹分析结晶裂纹较多地发生在碳钢，低、中合金钢，奥氏体钢，铝及镍基合金中，所以现将结晶裂纹作为热裂纹的典型进行分析。结晶裂纹形成的原因：以认为焊缝是凝固了的焊接熔池，熔池

7、金属冷却凝固过程也是晶核生长和长大的过程。当熔池金属开始结晶时，总是从近熔合线处母材的晶粒表面开始形成晶核，并以柱状形态由熔池周边向焊缝中心长大。先结晶的金属较纯而后结晶的金属含杂质较多，并富集在晶界，这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点，随着焊接金属不断地凝固结晶，低熔点共晶被不断长大的柱状晶排挤到他们相交的中间部位。低熔点共晶因其熔点较低仍然以液态形式存在，我们称之“液态薄膜”。这样，液态薄膜便成了焊缝中最薄弱区，当受到拉伸应变时即产生开裂。3.3、再热裂纹分析8些重要构件需要消除残余应力，而高温回火是目前最常用的消应力方法。在构件回火或高温长期工

8、作中产生的裂纹称为再热裂纹。再热裂纹产生的原因主要有两个：(1)过饱和固熔的碳化物再次加热时析