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钢结构焊接裂纹的原因及预防措施

钢结构焊接裂纹的原因及预防措施,一般钢结构焊接加工中发生裂纹主要有2种,热裂纹和冷裂纹。

1热裂纹

 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、弧坑裂纹和热影响区裂纹。

热裂纹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。

针对热裂纹预防措施如下:

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0.055%;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;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;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,可防止中心线裂纹;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。

2冷裂纹

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(300-200℃以下)产生的,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。其预防措施主要有:

    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、控制层问温度、焊后缓冷或后热等以加快氢分子逸出;采用碱性焊条或焊剂,以降低焊缝中的扩散氧含量;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1h;酸性焊条100℃~l50℃保温1h;焊剂200℃~250℃保温2h),认真清理坡口和焊丝,去除油污、水分和锈斑等脏物,以减少氢的来源;焊后及时进行热处理.一是进行退火处理,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;提高钢材质量,减少钢材中的层状夹杂物;采取可降低焊接应力的各种工艺措施。