弧坑裂紋的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

在壓力容器定期檢驗過程中，對于空氣儲罐及制冷設(shè)備進(jìn)行磁粉探傷，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在焊接收弧處，存在弧坑裂紋。基于這種裂紋的常見性及危害性，下面對這種裂紋的特性、產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行總結(jié)。

一、弧坑裂紋的特點

1、弧坑裂紋都產(chǎn)生在焊縫收弧處，其類型一般如下：

2、外觀特征：裂紋有的可用肉眼看到（一般經(jīng)過磁粉探傷就清晰可見），有的在x射線底片上看到，其形狀有明顯的鋸齒狀.也常有不明顯鋸齒狀，但有較粗長的影像。

3、產(chǎn)生的時間：這種裂紋是在焊縫凝固過程中產(chǎn)生，并且在凝固后的冷卻過程中.還有可能繼續(xù)發(fā)展。它的發(fā)生和發(fā)展都處在高溫下，從時間上來說是處在焊接過程中.屬于熱裂紋的一種。

二、收弧處產(chǎn)生裂紋的原因

1.焊接過程中，當(dāng)焊縫金屬處于熔融狀態(tài)時，就焊接熔池而言，由于熱膨脹焊縫金屬及其相毗鄰的高溫下的母材受到周圍處于“冷”態(tài)金屬給予的壓應(yīng)力作用，隨著結(jié)晶冷卻，收縮焊縫金屬逐漸從受壓應(yīng)力轉(zhuǎn)為受拉應(yīng)力狀態(tài)。如果此時構(gòu)件抗形變能力較低，在焊縫的中心部位容易產(chǎn)生裂紋。而對于這些容器，其直徑較小.抗形變的能力相對較低.因而易產(chǎn)生裂紋。

2.對整條焊縫形成而言，當(dāng)起弧焊接時必將引起板的撓曲，其表現(xiàn)為收弧處對接間隙增大。隨著焊縫的形成，為滿足平衡條件必然在收弧處產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而易產(chǎn)生裂紋。

3.焊縫金屬從液相到固相的冷卻過程中，一般來說，在液態(tài)金屬中由于擴(kuò)散容易，化學(xué)成份均勻性問題可以得到解決。但是在固相晶體中，由于擴(kuò)散困難，不易達(dá)到平衡條件所要求的化學(xué)成份的均勻性，這樣導(dǎo)致了元素的偏析。在實際冷卻中，如果冷速過大就會加重這種結(jié)晶偏析，從而其結(jié)晶裂紋傾向增加，易產(chǎn)生裂紋。

4.在焊縫形成過程中，雜質(zhì)及低溶組分被沖積到收弧處，在凝固中柱狀晶體交遇于中

心部位時，雜質(zhì)及低溶組分被堆集于該處，使得晶粒與晶粒之同的結(jié)合力大為減弱。

5.焊縫金屬凝固期間由于熱脹冷縮存在較大的拉應(yīng)力，被拉開的縫隙沒有足夠的液態(tài)金屬來填充，因此產(chǎn)生弧坑裂紋.

從上述分析可以看出弧坑裂紋是熱裂紋的一種，這是由于焊接工藝不當(dāng)而造成的，因而對薄壁容器焊接應(yīng)采取如下措施加以避免：

1.由于弧坑裂紋是因為斷弧時溶池中心是在沒有熱源的條件下凝固，在冷卻時產(chǎn)生了較大冷卻速度。因此在焊接弧處焊縫時不要采用過高的焊接速度，在收弧時采用收弧板并逐漸斷弧，以降低冷速。

2. 可進(jìn)行預(yù)熱能減小焊接熔池的冷卻速度，降低焊接應(yīng)力。隨著母材含碳量或碳當(dāng)量的增加，應(yīng)適當(dāng)增高預(yù)熱溫度。

3.由于在收弧處雜質(zhì)及低溶組分聚集在該處加之溶池攪拌不強烈等綜合因素形成所謂的“脆斷面”。為減少這種影響在焊接工藝上，應(yīng)使該處溶池變得寬而淺，采用適當(dāng)?shù)暮附悠驴诤秃附臃椒?，提高焊縫成形系數(shù)。同時嚴(yán)格控制母材和焊材中S、P等有害元素的含量，應(yīng)選用含錳、硅量較高的焊材、焊劑來避免在焊縫中心部位聚集較多的低溶共晶雜質(zhì)，減少焊縫的裂紋傾向。

4.由于收弧處焊縫金屬凝固過程處于拉應(yīng)力狀態(tài)，而拉應(yīng)力又是產(chǎn)生此裂紋的外因。因此可采用預(yù)應(yīng)力辦法，即在收弧處施加預(yù)壓應(yīng)力；或者選擇合理的焊接順序和焊接方向，即在雙面焊時采取筒體內(nèi)焊縫和外焊縫施焊方向相反；以減少收弧處的拉應(yīng)力，防止裂紋的產(chǎn)生。

5.對于壁厚較大的設(shè)備應(yīng)采用多層焊，這樣既對之前的焊接的焊縫進(jìn)行了焊后熱處理，也對之后的焊接進(jìn)行了預(yù)熱，可有效降低冷卻速度，減少拉應(yīng)力。

總之，為了減少設(shè)備的弧坑裂紋，應(yīng)對容器制造過程中的焊接工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，以防止容器焊縫收弧裂紋的產(chǎn)生，同時對在用容器的定期檢驗也應(yīng)重點檢驗收弧處焊縫，以消除制造過程中遺留下的這類裂紋，防止生產(chǎn)中斷及事故的發(fā)生。