簡析鋼結構產生焊接裂紋的原因及其處理方法

賈全倉 楊淑霞

【摘 要】焊接中的各種因素是鋼結構產生裂紋的主要原因，本文分析了焊接裂紋產生的主要因素，并提出防止措施。

【關鍵詞】裂紋；類型；產生原因；防止方法

中圖分類號： TG115 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）05-0042-002

【Abstract】Welding of various factors are the main reasons for the steel structure cracks， this paper analyzes the welding crack are the main factors， and prevention measures are put forward.

【Key words】The crack；Type；The reasons causing；Prevent method

焊縫中的裂紋主要由于焊縫存在著夾渣、氣孔等隱陷；焊縫的收縮應力超過鋼材極限強度；焊接技術不好及使用中承受的各種力大于鋼材的極限強度和疲勞強度等。

1 焊接裂紋的類型

焊接裂紋按其產生部位不同分為熔合線裂紋、縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋以及熱影響區裂紋等；按產生裂紋的溫度及時間不同分為熱裂紋和冷裂紋。

1.1 熱裂紋

當焊接溫度在1000～1350°時，焊波凝結末期晶體之間的液態和半液態層，由于柱狀晶體是垂直于冷卻面而生長的，在狹窄而深度大的熔池中兩個相反方向就留下了會合面，此會合面由于兩旁受力處于最脆弱的地方，因此容易產生熱裂紋，如圖1（a）所示。熱裂紋的表現形式是在焊縫表面或斷面顯現黑色。另外，在晶體凝結過程中，偏析出來的雜質被正在成長中的晶體推向前端，這種有害雜質的聚積現象也產生熱裂紋，如圖1（b）所示。

1.2 冷裂紋

這是一種與液態層間無關的晶內裂紋，是當溫度冷卻到比形成熱裂紋低時，出現由奧氏體轉化成馬氏體而產生很大的結晶應力所致。

1.3 藍脆現象

當溫度冷卻到200～300°時，鋼會發生相當于藍色淬火，沖擊韌性顯著降低，強度提高，塑性降低，形成焊接裂紋的起因。這種現象在焊接低碳鋼沸騰鋼時尤其突出。

2 焊接裂紋產生的原因

2.1 材質引起

一般與焊縫（包括焊條、焊絲、溶劑等）的化學成分及焊件的可焊性有關，如果含碳量較高，含硫、磷量過多，則容易產生焊接裂紋。

2.2 操作引起

例如焊接時熱規范控制不當，操作基本功不好等。

（1）電流太大焊穿了；電流太小未焊透。

（2）電壓低，焊條融化慢，不能與焊件很好的沾合；電壓太高，焊條熔化太快，滴在焊件上也不能很好的沾合。

（3）坡口太大，填充焊水多，收縮量大；坡口太小，沒有焊透。

（4）鈍邊太大，焊不透；鈍邊小，易焊穿。

（5）運條偏，易咬邊，焊縫不在中，施焊角度不對。

（6）焊波不夠高或過高，焊渣未清除干凈就施焊等。

以上情況有不會立即產生裂紋，但在使用中都是裂紋的起因（見圖2）。

2.3 結構引起

裂紋的產生也常與結構在焊接后所產生的應力和變形有關。由于結構上的原因而產生焊接裂紋有以下幾點：

（1）焊接結構設計不合理。例如焊縫過于集中，如圖3（c）所示；焊縫正處在力變換比較頻繁的點上，如圖3（b）所示，這兩種情況都有可能產生裂紋。合理的焊縫應為圖3（a）（d）所示。

（2）焊縫結構剛性過強，收縮應力超過焊縫金屬極限強度。

（3）焊接順序不適當而造成強大的收縮應力。

3 焊接裂紋防止的方法

如上所說，焊接裂紋的產生會影響鋼結構的質量，嚴重時甚至會使鋼結構遭到破壞，因此必須加以防止。防止焊接裂紋的方法，歸納起來有如下幾點：

（1）焊前要抓住三點：檢查鋼材的可焊性，凈化焊縫，烘干焊條和焊劑。

（2）防止熱裂紋的方法時應減少結晶過程中的拉應力，例如避免焊縫在一起；采取預熱，消除晶際液態間層。利用冶金特性，選用含碳含硫低而含錳量高的焊條。如果是采用埋弧焊施焊則可使用低硅焊劑，促使無定向組織出現。

（3）防止冷裂紋的方法是應采用均勻冷卻或提高鋼的塑形。

（4）遵守操作規程，練好基本功，加強責任心，發現問題不能馬虎，應及時回修好。

（5）選擇合理的結構形式和正確的焊接順序。

4 結束語

鋼結構產生裂紋的原因很多，但焊縫中的裂紋是其最危險的缺陷，大部分鋼結構被破壞的原因是由于裂紋所造成的，因此焊縫中不能允許裂紋存在。這點在生產中必須給予足夠的重視。

【參考文獻】

[1]鄧洪軍.焊接結構生產[M].北京：機械工業出版社，2012.