焊接裂紋的成因及控制舉措探析

摘要：焊接裂紋是現(xiàn)階段常見的焊接缺陷問題，其造成的后果較為嚴(yán)重，直接影響設(shè)備的質(zhì)量，甚至引發(fā)安全事故，因此應(yīng)加強(qiáng)重視力度，從多個(gè)角度創(chuàng)新，提升焊接的質(zhì)量。本文從當(dāng)前常見的幾種焊接裂紋入手，深入開展分析，探索焊接裂紋的產(chǎn)生原因，以此為基礎(chǔ)提出針對(duì)性的控制策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：焊接裂紋;類型;成因;控制

0 ?引言

焊接過程中，受多種因素影響可能造成裂紋出現(xiàn)，如鋼的淬硬性因素、氫因素、焊縫根部的塑性因素、應(yīng)力因素以及雜質(zhì)因素等，均可以導(dǎo)致裂紋。近年來，我國因?yàn)楹附恿鸭y因素造成的安全事故呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢(shì)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此如何降低與控制焊接裂紋成為行業(yè)的主要任務(wù)，以保證焊接水平提升。

1 ?常見的焊接裂紋類型

焊接裂紋主要是指在焊縫內(nèi)或者焊縫的表面出現(xiàn)的細(xì)小縫隙，產(chǎn)生的破壞較為嚴(yán)重，其產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，主要是因?yàn)楹附咏宇^中局部金屬在焊接過程中受焊接應(yīng)力的因素影響造成一定的破壞，金屬原子結(jié)合力產(chǎn)生的破壞較為嚴(yán)重，進(jìn)而形成一種新界面的裂紋，具體來說常見的裂紋主要有以下幾種：

第一種，熱裂紋，熱裂紋主要產(chǎn)生在高溫環(huán)境中，在焊縫凝固時(shí)，相線附近的高溫區(qū)沿著奧氏體晶界開裂，造成明顯的裂紋。在焊接完成后，其裂紋立刻出現(xiàn)，并且常見于焊縫的中心位置，沿著焊縫的長度方向呈現(xiàn)縱向分布。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生該情況的原因在于焊接熔池中存在的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，受其熔點(diǎn)因素的影響造成結(jié)晶的凝固時(shí)間縮短，整體的塑性與強(qiáng)度降低，因此當(dāng)外界的結(jié)構(gòu)約束力增大時(shí)，將造成焊縫位置的金屬凝固收縮呈現(xiàn)出不均勻，最終產(chǎn)生開裂情況，同時(shí)造成明顯的氧化特征，降低整體質(zhì)量[1]。

第二種，冷裂紋，該裂紋通常情況下產(chǎn)生在低溫的環(huán)境中，由于焊接過程中產(chǎn)生焊接熱，造成當(dāng)前的組織產(chǎn)生淬硬組織，在焊縫中產(chǎn)生大量的擴(kuò)散氫，造成接頭產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力，因此該類裂紋的出現(xiàn)時(shí)間可能在焊接后立即出現(xiàn)，也可能在焊接后的數(shù)天內(nèi)出現(xiàn)，呈現(xiàn)出不確定性，由此也被人們稱為縱向裂紋，通常情況下為縱向裂紋，部分特殊時(shí)候也可能出現(xiàn)橫向裂紋，其斷口存在明顯的脆性，無氧化特征[2]。

第三種，再熱裂紋，該裂紋主要是指在合金結(jié)構(gòu)鋼焊接的消除應(yīng)力退火中產(chǎn)生的裂紋，在加熱到一定溫度后受其熱度影響產(chǎn)生明顯的裂紋，通常情況下其裂紋的方向沿著融合線的方向，影響其焊接質(zhì)量[3]。

第四種，層狀撕裂，高強(qiáng)度鋼焊接過程中，由于焊接產(chǎn)生的熱影響造成母材自身的平行與垂直鋼板軋制方向產(chǎn)生明顯的臺(tái)階式層狀裂紋，該裂紋的形式較為特殊，最終降低焊接效果。

2 ?焊接裂紋的成因分析

2.1 焊鋼原因

焊鋼的原因主要是指其自身的淬硬性，尤其是當(dāng)焊鋼的淬硬性較強(qiáng)時(shí)，其產(chǎn)生的后果更為嚴(yán)重，通過合理的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的焊縫與近縫位置的硬度較大，造成馬氏體組織產(chǎn)生，進(jìn)而在焊縫根部位置產(chǎn)生明顯的縱向裂紋[4]。

2.2 氫原因

相對(duì)來說，氫也是產(chǎn)生根部裂紋的重要原因，并且焊接過程中氫的來源范圍較廣，如鋼材冶金中殘留的氫、焊條等表面存在水分、焊接接頭表面的碳?xì)浠衔锏?，均?duì)焊接產(chǎn)生影響。在焊接過程中焊接的熔敷金屬受氫影響產(chǎn)生反應(yīng)，同時(shí)由于空氣濕度影響加快其反應(yīng)，熔池凝固速度較快，造成氫擴(kuò)散不及時(shí)，最終造成明顯的裂紋，降低焊接質(zhì)量[5]。

2.3 焊縫根部原因

焊縫根部的塑性因素也是影響裂紋的主要因素，當(dāng)焊縫具有不合理的合金成分，其焊縫將具有良好的塑性，但強(qiáng)度過高，無法保證其焊縫根部的抗裂紋的性能。因此焊接過程中需要保證工作人員深入了解焊縫的機(jī)械性能，以根據(jù)合理的情況處理，避免由于填充金屬的因素造成抗裂性與塑性變差。

2.4 應(yīng)力原因

現(xiàn)階段在焊接過程中通常存在明顯的內(nèi)應(yīng)力、裝配應(yīng)力、結(jié)構(gòu)剛性等造成一定的組織應(yīng)力，受此因素影響根部的塑性更容易產(chǎn)生裂紋，造成嚴(yán)重的后果。

3 ?焊接裂紋的控制措施

3.1 合理進(jìn)行焊前預(yù)熱與焊后熱處理

通過合理的預(yù)熱與熱處理可以有效的降低焊接后其位置的冷卻速度，達(dá)到延長冷卻時(shí)間的目的，進(jìn)而促使其氫可以得到充分的釋放，降低焊縫中的氫含量，避免出現(xiàn)材料的硬化與冷裂現(xiàn)象，提升整體的焊接質(zhì)量。通常情況下，現(xiàn)階段的板厚度越厚，其預(yù)熱的溫度越高，當(dāng)氣溫較低時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提升溫度，以保證其焊接質(zhì)量與效果。以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況開展預(yù)熱，促使其存在的氫充分逸出，進(jìn)而在一定程度上促使其殘余應(yīng)力降低，保證材料的淬硬性更合理。靈活根據(jù)要求利用焊后熱處理的優(yōu)勢(shì)促使溫度得到彌補(bǔ)，解決現(xiàn)階段存在的預(yù)熱溫度不足情況，營造良好的焊接環(huán)境，同時(shí)促使當(dāng)前的預(yù)熱溫度穩(wěn)定降低，但應(yīng)保證焊后熱處理溫度在合理的范圍，避免出現(xiàn)溫度過高情況，通常情況下需要低于材料的脆性溫度，最佳范圍為200-250℃[6]。

3.2 對(duì)焊接材料進(jìn)行合理的清潔與干燥處理

針對(duì)現(xiàn)階段的焊接材料來說，其質(zhì)量直接影響當(dāng)前的焊接質(zhì)量，因此工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好合理的處理工作，例如，對(duì)于現(xiàn)階段的焊劑與焊條來說，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好存儲(chǔ)與保管工作，注意不能出現(xiàn)受潮情況，如果受潮則容易造成其焊接質(zhì)量降低。在焊接前需要對(duì)焊條進(jìn)行烘干處理，尤其是堿性焊條，需要根據(jù)實(shí)際情況處理，以保證其符合焊接要求。通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著烘干的溫度逐漸提升，焊條中擴(kuò)散氫的含量逐漸降低，一般情況下當(dāng)溫度達(dá)到400℃時(shí)其自身的擴(kuò)散氫的含量已經(jīng)達(dá)到最低值。為避免由于高溫的原因?qū)Σ牧显斐蓳p害，工作人員通常可以將焊條放在350℃的溫度下烘干兩個(gè)小時(shí)最佳，烘干后的焊條存儲(chǔ)在保溫桶中，可以隨時(shí)取用，以杜絕其出現(xiàn)吸潮情況。嚴(yán)格避免使用未經(jīng)烘干的焊條或者焊劑，以保證焊接質(zhì)量。焊接人員必須配備完善的保溫筒，進(jìn)而保證焊條始終處于干燥狀態(tài)，為焊接的質(zhì)量提升奠定良好的基礎(chǔ)。

3.3 保證裝配質(zhì)量提升

在焊接過程中，工作人員應(yīng)盡量保證裝配質(zhì)量，以此來降低過大裝配間隙或者過大錯(cuò)邊情況的發(fā)生幾率，同時(shí)杜絕出現(xiàn)夾渣、未焊透、焊縫成形不合理等情況，減少焊接缺陷。避免使用夾具強(qiáng)行開展裝配，以此來杜絕約束應(yīng)力過大情況與裝配應(yīng)力過大情況，降低裂紋的發(fā)生幾率[7]。

3.4 優(yōu)化焊縫設(shè)計(jì)創(chuàng)新現(xiàn)有的次序

現(xiàn)階段由于熔深較大，造成對(duì)接焊縫抗裂性較差，可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行處理，將現(xiàn)階段的原來的鋼板坡口轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?duì)稱的X型坡口，以滿足當(dāng)前的焊接需求。通過該方式的處理，可以有效的降低側(cè)焊縫的熔敷金屬量，對(duì)封底焊道的焊肉厚度合理控制，以此來保證其焊接質(zhì)量，提升焊接效果。在焊接過程中，還應(yīng)根據(jù)要求保證其施焊次序合理，符合實(shí)際的焊接要求，從根本上降低現(xiàn)階段存在的焊接變形與焊接殘余應(yīng)力，減少約束應(yīng)力產(chǎn)生的影響，降低出現(xiàn)裂紋的幾率，滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求。如針對(duì)幾個(gè)構(gòu)件的焊接連接，應(yīng)注意焊縫的集中問題，避免出現(xiàn)焊縫三向相交情況，以保證其焊接質(zhì)量。盡量保證焊縫位置的對(duì)稱性，利用對(duì)稱布置保證其焊接效果。做好焊縫尺寸的控制，其尺寸不易過大，方便工作人員開展操作，既能避免出現(xiàn)仰焊情況，全方面提升焊接質(zhì)量。與此同時(shí)，在焊接過程中還應(yīng)合理提升其焊接工藝順序，優(yōu)化現(xiàn)有的焊接技術(shù)，充分發(fā)揮出技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從多個(gè)角度創(chuàng)新，解決當(dāng)前焊接過程中存在的不足，探索全新的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打造優(yōu)質(zhì)的焊接環(huán)境，降低產(chǎn)生裂紋的幾率，滿足實(shí)際的焊接要求。

4 ?結(jié)論

綜上所述，焊接裂紋對(duì)整體的焊接質(zhì)量產(chǎn)生的影響較大，是現(xiàn)階段焊接接頭中常見的一種焊接缺陷，容易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此施工焊接人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理的處理，明確焊接裂紋產(chǎn)生的原因與影響，根據(jù)實(shí)際情況針對(duì)性處理，采取合理的措施解決存在的裂紋，從根源上杜絕裂紋現(xiàn)象，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定施工，將產(chǎn)生裂紋的幾率降到最低，保證焊接的整體效果。

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作者簡介：李佰（1987-），湖南常德人，工程師，本科，研究方向?yàn)楹附恿鸭y。