钢结构焊接裂纹、变形的原因及预防处理措施

作者:武云飞 刊名:《陕西建筑》 上传者:雪雁鸣

【摘要】针对钢结构在焊接过程中容易产生的局部变形和裂纹问题,本文分析了其产生的原因,并提出了预防措施。

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2014年5月总第227期 陕西建筑 23 钢结构焊接裂纹、变形的原因及预防处理措施 武云飞 (陕西省建筑科学研究院 710082 西安 ) 摘 要 :针对钢结构在焊接过程 中容易产生的局部 变形和裂纹问题 ,本文分析 了其产生的原 因,并提 出 了预 防措施 。 关键词 :钢结构 ;局部 变形 ;裂纹 ;预 防措施 钢 结 构 工 件 一 般 外 形 尺 寸 较 大、形状 多样 、焊缝多 、焊接 位置不对称 ,所 以在 加工过程 中 会出现多种问题 ,如局部变形 和 焊接裂纹等,进而影响产品的质 量。 钢 结 构 焊 接 过 程 中产 生 的 焊接裂纹分为热裂纹和冷裂纹两 种。 热 裂 纹 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 。其产生原 因是 由于焊接熔池 在结 晶过程中存在偏析现象 , 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 。针对其产生原 因,其 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 降低含碳量,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%,钢材 含碳 量越大 ,焊接性能越差 ,一 般焊缝 中碳含量控制在0.10%以下 时,热裂纹敏感性可大大降低。 二是调整焊缝金属的化学成分, 改善 焊缝组 织 ,细化焊缝 晶粒 , 以提高塑性 ,减少或分散偏析程 度 ,控 制 低 熔 点 共 晶 的有 害影 响。三是采用碱性焊条或焊剂 , 以降低焊缝中的杂质含量 ,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 ,也可 防止 中心线裂纹 。另外在操作时 采用合理 的焊接顺序和方 向 ,采 用较小的焊接电流,整体预热和 锤击法,收弧时填满弧坑等工艺 措施 ,也能预防热裂纹的产生。 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 (3o0℃一200oC),由于氢 元素 (主要是空气中的水分 ,污 物中的含氢有机物 )渗入导致氢 脆 ,产生的裂纹 。可 以在焊接后 立 即出现 ,也可以在焊接后的较 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。 冷裂纹 的预防措施主要有:一 陕西建筑 2014年5月总第227期 是选择合理 的焊接规范和电流,改 善焊缝及热影响区组织状态,如焊 前预热 、控制层 间温度 、焊后缓 冷或后热等以加快氢分子逸出。 二是 采用碱性焊条或焊剂 ,以降 低 焊缝 中的扩散氧含量 。三是焊 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~(2—350℃保 温1小时 ,酸性焊 条 100℃~150℃保温 1小时 ,焊剂 200℃~250℃保 温2小时 ),认真 清理坡 口和焊丝 ,去 除油污 、水 分

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