焊接裂纹成因分析及其防治措施

职业培训 培训职业 2024-12-04
焊缝或近缝区由于焊接作用,材料的原子结合被破坏,形成新的界面及缝隙,称为焊接裂纹。这些裂纹具有尖锐缺口和长宽比大的特征。根据产生时的温度和时间,裂纹可分为热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。焊接过程中裂纹的产生部位多样,有的出现在焊缝表面,有的隐藏在焊

焊缝或近缝区由于焊接作用,材料的原子结合被破坏,形成新的界面及缝隙,称为焊接裂纹。这些裂纹具有尖锐缺口和长宽比大的特征。

根据产生时的温度和时间,裂纹可分为热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。焊接过程中裂纹的产生部位多样,有的出现在焊缝表面,有的隐藏在焊缝内部,有的产生在焊缝上,有的则产生在热影响区内。延迟裂纹,即在焊件焊后放置或运行一段时间之后出现的裂纹,危害性更为严重。

焊接裂纹是一种严重的缺陷,它不仅降低焊接接头的承载能力,还因裂缝末端的尖锐缺口引起严重应力集中,促使裂缝扩展,最终导致焊接结构破坏,甚至引发严重事故。通常,焊接接头中裂缝是不允许存在的缺陷,一旦发现即应彻底清除,进行返修焊接。

焊接裂纹的产生原因和形成机理不同,以下分别讨论热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。

热裂纹通常在高温下(从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度)产生,又称高温裂纹或结晶裂纹。其产生原因包括焊接熔池在结晶过程中的偏析现象以及母材晶界上的低熔点共晶和杂质。防治措施包括控制母材及焊材有害元素、杂质含量,调整焊缝金属的化学成分,控制焊接规范等。

冷裂纹是指焊缝在冷却过程中至A3温度以下产生的裂缝,形成裂缝的温度通常为300~200℃以下。冷裂纹的产生与氢有关,也称为氢致裂缝。防治措施包括采用碱性焊条或焊剂,减少焊缝金属中的扩散氢含量,选择合理的焊接规范和线能量等。

再热裂纹起源于焊接热影响区的粗晶区,具有晶界断裂的特征。其产生原因是在再加热时,过饱和固溶的碳化物再次析出,造成晶内强化,使滑移应变集中于原先的奥氏体晶界。防治措施包括减小残余应力和应力集中,选择适当的焊接材料等。

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