钢结构焊热裂纹和冷裂纹预防措施

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1、钢结构焊热裂纹和冷裂纹预防措施　　建筑设计钢结构工件由于存在外形尺寸较大、形状多样、焊缝多、焊接位置不对称等因素，在加工过程中，常出现多种焊接问题，影响产品的质量，如局部变形和产生焊接裂纹等。　　焊接中的局部变形产生的原因很多，如加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变性不一致；或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。另外，加工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，会造成加工件变形的不一致。焊接时“咬肉”过大，会引起焊接应力集中和过量变形，而焊接放置不平，应力集中释放时也会引起变形。　　焊接局部变形的预防措

2、施，在程序控制方面:　　一是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缝；　　二是要制定合理的焊接顺序，以减少变形。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。对尺寸大焊缝多的工件，采用分段、分层、间断施焊，并控制电流、速度、方向一致。手工焊接较长焊缝时，应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，再进行装配焊接，以减少整体变形。在作业实施中，工件焊接时应

3、经常翻动，使变形互相抵消。对于焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理，如钢板v形坡口对接，在焊接前应将接口适当垫高，这样可使焊后变平。另外，还可通过外焊加固件，增大工件的刚性来限制焊接变形，这时，加固件的位置应设在收缩应力的反面。对已经变形的工件处理办法，如变形不大，可采用火烤矫正。如变形较大，采用边烤边用千斤顶顶的方法矫正。　　钢结构焊接常出现的另一质量问题是产生焊接裂纹。分为热裂纹和冷裂纹两类。　　热裂纹是指高温下所产生的裂纹，又称高温裂纹或结晶裂纹，通常产生在焊缝内部，有时也可能出现在热影响区，表现形式有：纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹弧坑裂纹和热影响

4、区裂纹。其产生原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层形式存在从而形成偏析，凝固以后强度也较低。当焊接应力足够大时，就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开，形成裂纹。此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开。总之，热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果。　　针对其产生原因，其预防措施如下：　　限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应控制硫、磷的含量和降低含碳，一般用于焊接的钢材中硫的含量不应大于0.045%，磷的含量不应大于0

5、.055%；另外钢材含碳量越离，焊接性能越差，一般焊缝中碳的含量控制在0.10%以下时，热裂纹敏感性可大大降低。二是调整焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝品粒，以提高其塑性，减少或分散偏析程度，控制低熔点共品的有害影响。三是采用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的杂质含摄，改善结晶时的偏析程度。适当提高焊缝的形状系数，采用多层多道焊接方法，避免中心线偏析，也可防止中心线裂纹。另外在操作时采用合理的焊接顺序和方向，采用较小的焊接线能超，整体预热和锤击法，收弧时填满弧坑等工艺措施，也能预防热裂纹的产生。　　冷裂纹一般是指焊缝在冷却过程中温度降到马氏体转变温度范围内(3

6、00～200℃以下)产生的裂纹。可以在焊接后立即出现，也可以在焊接以后的较长时间才发生，故也称为延迟裂纹。其形成的基本条件有3个：焊接接头形成淬硬组织；扩散氢的存在和浓集；存在着较大的焊接拉伸应力。　　冷裂纹的预防措施主要有几方面：　　一是选择合理的焊接规范和线能，改善焊缝及热影响区组织状态，如焊前预热、控制层间温度、焊后缓冷或后热等以加快氢分子逸出；　　二是采用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的扩散氧含量。　　三是焊条和焊剂在使用前应严格按照规定的要求进行烘干(低氢焊条300℃～350℃保温lh；酸性焊条l00℃～l50℃保温lh；焊剂200℃～250°保温2h)，认

7、真清理坡口和焊丝，汰除油污、水分和锈斑等脏物，以减少氢的来源。　　四是焊后及时进行热处理。一种是进行退火处理，以消除内应力，使淬火组织回火，改善其韧性；二是进行消氢处理，使氢从焊接接头中充分逸出。除此之外，选材上提高钢材质量，减少钢材中的层状夹杂物，工艺上采取可降低焊接应力的各种措施，也都是必要的。