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                【技术科普】热裂纹的主要产生原因及预?防措施

                2020-09-02

                裂纹是降低焊接结?构使用性能最危险的焊接?缺陷之一,焊缝中禁止出现?任何形式的裂纹。焊接裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,使材料的原子结合遭?到破坏,形成新界面而产生?的缝隙。按照焊接裂纹的产生条件,可以分为热?裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹,以下重点介绍最常见的?裂纹形式——焊接?热裂纹。


                一、什么是?热裂纹


                热裂纹是在高温和熔池凝固过程中产?生的裂纹,是焊接过程中最常见的裂纹类型,从低碳钢、低合金高强度钢,到奥氏体不锈钢、铝合金和镍基合金等都?有产生焊接热裂纹的?可能。热裂纹最常见于焊缝中心,属于结晶裂纹,其形成过?程主要与低熔点共晶物和拉应?力有关。

                1.png


                二、影响热裂纹的主要因素


                1、焊缝金属的化学成分

                焊缝金属?中C、S、P、Cu、Zn等低熔点元素及其化合物较多?时,会促使形成热?裂纹。在焊缝凝固?过程期间,这些低熔点物质?容易在焊缝中央聚集偏析,当焊缝边缘结晶凝固时,焊缝中心晶粒间杂质仍处于液态膜状态,在焊缝收缩产生的应力作用下产生裂纹。


                2、焊缝横截面形?状

                当焊?缝深度比宽度大时,会使凝固颗粒增长垂直于焊接中心,容易产生热裂纹,特别是高熔深的埋弧焊和?药芯焊丝气保焊用于厚板窄间隙焊接?时更容易发生。建议焊道宽?深比(焊缝宽度/焊缝深度)在1~1.4之间有利于提高抗裂性。


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                此外,凹形焊缝比凸形焊缝更容易产生裂纹,而高电压、焊接?速度过快是凹形焊缝的主要成因,应尽量避免。


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                3、焊接应力

                焊?件刚性大,装配和焊接时产生较大的焊接应力,会促使形成热裂纹。



                三、预防热裂纹的主要措施


                1、冶金控制方面

                ⑴控制焊缝中有害杂质含量

                严格限制?母材和焊接材料中的C、P、S等有?害杂质含量。


                ⑵改善焊缝结晶组织?

                碳钢和低合金钢主要通过向焊?缝添加某些合金元?素,如Mo、V、Ti等,以改变结晶组织形态?,细化晶粒从而提高抗裂性。不锈钢则通过加入Cr、Mo等铁素体形?成元素,使焊缝中形成适量铁素体,以减少P、S等有害元素在晶界上的分布,同时?细化晶粒,从而有效防止裂纹产?生。


                ⑶限制稀释率

                对于一些易于向焊缝转移某些有害杂质的母材,焊接时必须尽?量减少稀释率,如开大坡口、减小熔深、堆焊隔离层等,尤其是?中碳钢、高碳钢以及异种金属焊接时。


                2、应?力控制方面

                ⑴选择合理的接头形式


                ⑵确定合理的焊接顺序

                总体原则是尽量使大多数焊缝在较?小的刚度条件下?焊接,避免焊接结构产生较大的拘束应力。


                ⑶确定合理的焊?接参数

                焊接工艺参数直接影响焊缝的横断面形状,适当减小电?流可以减少焊缝厚度,改善?焊缝形状;采?用低电压有利于形成凸形焊缝;避免高速焊接可减小稀释率并促?进形成凸形焊缝;必要时采取预热可以降低冷却速度并减少?应力,也有助于减少?热裂纹。


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