钢结构焊接裂纹的原因及防治措施

作者:武卫华;李艳艳;张秀全;胡瑞芬 刊名:中国机械 上传者:温铁军

【摘要】本文基于焊接产生裂纹的理论知识,通过实践经验,对钢结构裂纹产生的内外在原因进行了深入分析。

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学术 钢结构焊接裂纹的原因及防治措施 安阳钢铁集团有限责任公司建安分公司 一武卫华 \李艳艳 \张秀全 \胡瑞芬 摘 要 : 本文基于焊接产生裂纹的理论知识 ,通过实践经验 ,对钢结构裂纹产生的内外在原 因进行了深入分析。 前 言 焊接裂纹是钢结构在制造过程 出现的危害 最严重的缺陷 ,我公司主要承担 为安阳钢铁备 件制造、安装及系统检修 ,在钢结构的制造过 程 中 ,有 时焊缝会出现焊接裂纹 ,给工程施工 带来一定的影响 ,具体表现在 :裂纹能引起严 重的应力集中 ,降低焊接接头 的承载能力 ,任 其发展 的话最终会 导致焊接结构 的破坏 ,降低 工程质量 ,缩短结构寿命 ,严重时可能造成安 全事故 ,间接延误工期并增加施工成本 ,影响 公司的形象 .所 以说裂纹在钢结构的制造过程 中一经发现必须彻底清除 ,进行修补 ,确保产 品质量 .以下对钢结构制造过程中裂纹产生的 原因及其防治措施进行分析 ,供大家参与 . 1.内在原因分析及相应 的预防措施 一 般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为 热裂纹、冷裂纹和再热裂纹 1.1.热 裂纹 热裂纹是指在焊接过程中 ,焊缝和热影响 区金属冷却到固相线附近的高温 区时产生 的裂 纹 ,故又称为高温裂纹 .其产生的原因是 由于 焊接熔池在结晶过程 中存在偏析现象 ,偏析出 的物质 多为低熔点共晶和杂质 .它们在结 晶过 程中以液态间层形式存在 ,凝 固以后的强度也 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低熔点共晶和杂质 ,则 在加热温度超过其熔点的热影响区 ,这些低熔 点化合物将熔化而形成液态间层 ,在一定条件 下 ,焊接应力足够大时也会被拉开形成所谓热 影响区液化裂纹 .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 .热裂纹特征 是 :多贯穿在焊缝表面 ,且断 1:3被氧化成氧化 色 .它主要的表现形式 :纵向裂纹、横向裂纹、 根部裂纹、弧坑裂纹及热影响区裂纹 .针对其 产生的原因采取 以下预防措施 :a)限制钢材和 焊材 中的硫、磷元素的质量分数 .b)改善熔池 金属的一次结 晶 ,细化 晶粒提高焊缝金属的抗 裂性 :广泛采用的方法是 向焊缝金属 中加入细 化 晶粒 的元素 .c)控制焊接工艺参数 ,适当提 高焊缝成型系数 :可采用多层多道焊法 ,避免 中心线偏析 ,可防止中心线裂纹 . 1.2.冷裂纹 IO0 Machine China中国机械 冷裂纹 是焊接接 头冷却 到较低温 度时产 生 的焊接裂 纹 .它 与热裂 纹不 同 ,是在 焊后 较低温度 下产生的 ,可 以焊后立 即出现 ,有时 要经过一段时间才能出现 ,这种拖后一段时 间 才能出现的裂纹也称 为延迟裂纹 .冷裂纹主要 发生在中碳钢、高碳钢、低合金钢或中合金钢 中 ,产生 的原因主要有三个因素 :1)钢 的淬硬 倾 向大 :2)焊接接头受到的拘束应力 :3)较 多 的扩散氢的存在和浓集 .这三个条件同时存在 时 ,就容 易产生冷裂纹 .在许多情况 下 ,氨是 诱 发冷裂纹 的最活 跃的 因素 .冷裂纹 的特征 是 断裂表面 没有氧 化色彩 ,这 表 明与 热裂纹 不 一样 ,它 多产生在 热影 响区或热影 响区与 焊缝 交界 的熔合线 上 ,但也有 可能发 生在焊 缝 上 .防止 冷裂纹 主要从 降低扩 散氢 含量、 改善组织和 降低焊 接应力 等几方面 解决 ,主 要的措 施有 :a)选 用低氢 型焊 条 ,可 减少 焊 缝的氢 .b)焊条 焊剂应

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