08.26 焊接熱裂紋產生的原因及解決方法

焊接熱裂紋產生的原因及解決方法

焊接裂紋是最危險的焊接缺陷,嚴重地影響著焊接結構的使用性能和安全可靠性,許多焊接結構的破壞事故,都是焊接裂紋引起的。裂紋除了降低焊接接頭的強度外,不因裂紋的末端有一個尖銳的缺口,將引起嚴重的應力集中,促使裂紋的發展和焊接結構破壞。

根據形成焊接裂紋的溫度可分為熱裂紋和冷裂紋,根據裂紋發生的位置可分為焊縫金屬中的裂紋和熱影響中的裂紋。

熱裂紋

在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。

1)熱裂紋的形成

在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由於被焊接的材料大多都是合金,而合金凝固自開始到最終結束,是在一定的溫度區間內進行的,,這是熱裂紋產生關係到的基本原因。焊縫金屬中的許多雜質的凝固溫度都低於焊縫金屬的凝固溫度,這樣首先凝固的焊縫金屬把低熔點的雜質推擠到凝固結晶的晶粒邊界,形成了一層液體薄膜,又因為焊接時熔池的冷卻速度很大,焊縫金屬在冷卻的過程中發生收縮,使焊縫金屬內產生拉應力,拉應力把凝固的焊縫金屬沿晶粒邊界拉開,又沒有足夠的液體金屬補充時,就會形成微小的裂紋,隨著溫度的繼續下降,拉應力增大,裂紋不斷擴大,這就是凝固裂紋。

焊接熱裂紋產生的原因及解決方法

當焊縫金屬中含有較多的低熔點雜質時,焊縫金屬極易產生凝固裂紋,母材和焊接材料中含有害雜質,特別是硫。硫在鋼中與鐵化合形成硫化亞鐵(FeS),硫化亞鐵義與鐵發牛反應形成一種共晶物質,凝固溫度為988°遠低丁鋼鐵的凝固溫度,所以硫足引起鋼材焊縫金屬中發生凝固裂紋的最主要的元素。另外,鋼材中含碳量較高時,有利於硫在晶界處富集,因而也是促進形成凝固裂紋的原因,所以採用含碳量低的焊接材料有利於防止凝固裂紋的產生。

在熱影響區熔合線附近產生的熱裂紋稱為液化裂紋或稱熱撕裂。多層焊時,前一焊層的一部分即為後一焊層的熱影響區,所以液化裂紋也可能在焊縫層間的融化線附近產生。液化裂紋產生的原因基本與凝固裂紋相似。這種裂紋可以成為冷裂紋的裂紋源,所以危害也很大。

熱裂紋顯著的特徵是斷面呈藍黑色,即金屬中高溫被氧化的顏色。 有的在熱裂紋中由流入熔渣的痕跡。再者,孤坑裂紋多為熱裂紋。

防止熱裂紋產生的措施

①錳具有脫硫作用 母材和燼接材料若含碗量及含碳量高,而含錳量不足時,易產生熱裂紋。一般要求母材、焊條、焊絲的含硫量不應超過0.04% 。低碳鋼和低合金網用焊條和焊絲,含碳量一般不應超過0.12%。焊條電弧焊時,正確選用焊條的型號,使用合格、優質的電焊條是防止熱裂紋產生的重要措施。

②對鍘性大的焊件,因焊接時立生的變形小,結果使焊接應力增大,促使熱裂紋的產生。在焊接時選擇合適的焊接規範,必要時應採取預熱和緩冷措施,合埋地安排焊接方問和焊接順序,以減小焊接應力。

③調整焊縫金屬的合金成分,如焊接鉻鎳不鏽鋼時.適當提高焊縫金屬的含鉻量,可顯著提高燭縫金屬的抗熱裂紋性能。在焊縫金屬中加入可使晶粒細化的元素,如鉗、釩、鐵、鈮、錯、鋁等,有利於消除集中分佈的液態薄膜有效地防止熱裂紋的產生。

④熱裂紋板易在孤坑產生,即弧坑裂紋;焊條電弧焊時,一定要注意填滿弧坑。在不加填充焊絲的鎢極氬弧焊中,收弧時,焊接電流要逐漸變小,等焊接熔他的體積減少到很小時,再切斷焊接電流。焊接難以消除弧坑裂紋的材料時,應使用引出板把弧坑引出。

焊接熱裂紋產生的原因及解決方法


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