焊接位置断裂原因分析
焊缝横向裂纹产生的原因和解决方法
焊缝横向裂纹产生的原因和解决方法一、概述在工业生产中，焊接是一种常见的连接方法，它在机械制造、建筑工程、航空航天等领域都有广泛的应用。
然而，在焊接过程中，随之而来的焊接缺陷也是一个不容忽视的问题。
其中，焊缝横向裂纹是一种常见的缺陷，它不仅会影响焊接质量，还可能引发安全事故。
了解焊缝横向裂纹产生的原因和解决方法具有重要的意义。
二、焊缝横向裂纹的原因1. 焊接材料的选择不当在进行焊接时，选用的焊接材料可能会对焊接质量产生重要影响。
如果选择的焊接材料强度不足或者与母材的化学成分不匹配，就会导致焊接过程中出现应力集中，从而容易产生横向裂纹。
2. 焊接工艺参数不合理焊接工艺参数是影响焊接质量的重要因素之一。
如果焊接电流、电压、速度等参数设置不合理，就会造成焊接过程中的温度分布不均匀，从而引起焊缝横向裂纹的产生。
3. 材料表面不洁净焊接前需要对要焊接的材料表面进行清洁处理，以保证焊接质量。
如果没有进行彻底的清洁处理，就会导致焊接材料表面附着有杂质，这些杂质会影响焊接的质量，增加裂纹的产生可能性。
4. 焊接残余应力在焊接过程中，由于温度的变化和热量的不均匀分布，容易产生残余应力。
这些残余应力会导致焊接部位的局部变形，最终导致焊缝横向裂纹的产生。
5. 设计缺陷在一些情况下，焊接工件的设计本身存在缺陷，比如焊缝的设计不合理、板材的厚度悬殊等，都会增加焊缝横向裂纹的发生。
三、焊缝横向裂纹的解决方法1. 优化焊接材料的选择在进行焊接前，需对焊接材料进行严格的选择，确保其与母材的化学成分匹配，且具有足够的强度。
对于使用对焊材料的情况，需要对搭铁焊接材和母材的化学成分及性能进行检测。
2. 合理设置焊接工艺参数合理设置焊接工艺参数是避免焊缝横向裂纹产生的重要手段。
在进行焊接前，需要根据具体的情况合理地设置焊接电流、电压、速度等参数，确保温度的均匀分布和焊接的质量。
3. 加强材料表面清洁处理在进行焊接前，需要对焊接材料表面进行严格的清洁处理。
中压蒸汽管道焊缝断裂原因分析
中压蒸汽管道焊缝断裂原因分析
a 失效法兰 b失效20G管
图1 失效件取样
测问题及时有效解决，保障城市轨道交通消防系统功能
为了保证城市轨道交通消防系统的功能可靠和运营
安全，就必须提高城市轨道交通消防设施检测的质量。
本文所述的消防检测过程中实际存在的问题，应引起有
a焊缝侧断口全貌 b管侧断口全貌
焊缝裂纹源断口形貌 d管裂纹源断口形貌
焊缝裂纹源对面断口形貌 f管裂纹源对面断口形貌
图2 断口宏观形貌
200X 500X 200X 500X （a）20G管母材区显微组织 （b）20G管热影响区显微组织
夹渣100X 层间未熔合100X 100X 500X （c）焊缝缺陷 （d）焊缝显微组织
100X 200X 100X 500X
（e）法兰热影响区显微组织 （f）法兰母材显微组织
图显微组织
100X 500X a管侧断口微观形貌
100X 500X b焊缝侧断口形貌
图4 断口微观形貌。
钢管氩弧焊焊缝裂纹
钢管氩弧焊焊缝出现裂纹是焊接过程中常见的问题，可能由多种因素引起。
以下是导致焊缝裂纹的一些原因及相应的解决办法：1. 材料匹配问题：如果焊接材料的选择与被焊接的钢管材质不匹配，可能会导致焊缝无法承受焊接后的应力拉伸或收缩，从而产生裂纹。
解决这个问题需要进行工艺评定，选择最合适的焊接材料。
2. 焊接工艺参数不当：电流过大或过小都可能导致焊缝裂纹。
电流过大时，热输出量大，应力大；电流过小时，熔深浅，受力小，容易产生裂纹。
解决办法是进行工艺评定，测试并确定最合理的焊接参数。
3. 操作技巧问题：操作收弧时如果没有掌握好，可能会导致收弧处产生气孔或裂纹。
为了避免这种情况，可以在收弧处多添加一些焊接材料，或者如果设备有电流缓降功能，可以设置电流缓慢降低。
4. 焊接应力和拘束力：焊接过程中由于热胀冷缩，自然会使焊接结构产生应力。
如果焊接结构本身存在拘束力和刚性，也可能导致焊缝开裂。
因此，需要正确分析出开裂的主要因素和次要因素，然后采取相应措施解决。
5. 焊缝清洁度：母材表面的清洁度不足也可能导致焊缝裂纹。
在焊接前，确保焊缝和母材表面清洁，无油污、锈蚀等杂质。
6. 预热和后热处理：适当的预热可以减少焊接应力，而后热处理可以消除焊接过程中产生的残余应力，两者都是防止焊缝裂纹的有效方法。
7. 焊接速度：过快或过慢的焊接速度都可能影响焊缝的成形质量，应根据实际情况调整焊接速度。
8. 多层焊接：在多层焊接中，如果层间温度控制不当，也可能导致焊缝裂纹。
应注意控制层间温度，避免过高或过低。
9. 焊接技术：焊工的技术水平也是一个重要因素，经验丰富的焊工能够更好地控制焊接过程，减少裂纹的产生。
10. 环境因素：环境温度、湿度等也可能影响焊接质量，应在适宜的环境中进行焊接作业。
总之，钢管氩弧焊焊缝裂纹是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素，并采取相应的预防和补救措施。
在实际操作中，应根据具体情况进行分析和处理，以确保焊接质量。
焊接结构的脆性断裂及预防措施
焊接结构的脆性断裂及预防措施一、脆性断裂的原因焊接结构之所以发生脆性断裂，是因为焊缝接头处几何的不连续性形成或多或少的焊接缺陷，从而引起应力集中，形成断裂源。
另外，还由于焊接接头处的力学性质的不均匀，使附近热影响区材料性质变脆，以及焊缝接头处总是不可避免地要产生焊接变形及焊接残余应力。
所有这些都可能成为焊接结构破坏的直接原因或间接原因。
特别是一些直接承受动载荷的焊接结构，或是处于低温工作环境时，焊接结构更易发生脆性断裂。
二、脆性断裂的特征脆性断裂在工程结构上是一种非常危险的破坏。
其特点是裂纹扩展迅速，能量的消耗远小于韧性断裂，以低应力破坏为重要特征。
它是靠结构内部蓄积的弹性能的释放而自动传播导致破坏的，因而很少发现可见的塑性变形，断裂之前没有明显的预兆，而是突然发生的，所以说这种断裂往往会造成巨大的损失。
一般来说，金属脆性断裂时，无论是具有解理形断口，还是呈光泽的结晶状外观断口，都与板面大体垂直，而且板厚方向上的变形很小，在表面上附有一层剪切壁，呈无光泽灰色纤维状的剪断形，材料越脆，断裂的剪切壁越薄，断口上花样的尖端总是指向启裂点的方向，形成山形花样，追踪这个花样可以找到启裂点。
三、焊接结构防止脆性断裂的设计原则脆性断裂往往是瞬间完成的，其原因是构件中存在着焊接或冶金缺陷。
首先产生一小的裂纹，而后该裂纹以极快的速度扩展，部分或全部贯穿于结构中，造成脆性失效。
因此．防止焊接结构脆性破坏事故有效的设计方法是要使焊接结构最薄弱的部位具有抵抗脆性裂纹产生的能力。
同时，如果这些部位产生了脆性小裂纹时，其周围母材有将其迅速止住的能力。
在上述设计方法中，一般主要着眼点放在焊缝接头的抗脆性裂纹产生的能力上，以此作为设计的依据。
对于中低强度钢来说，由于残余应力的作用，焊缝接头处一旦产生脆性裂纹，通常向母材方向扩展，因此需要母材有一定的止裂性能。
这时，对于防止结构的脆性断裂是有意义的。
而对于高强度钢来说，裂纹的产生和扩展主要发生在焊缝中，这是因为由于母材强度的提高，接头中更易出现焊接缺陷，产生裂纹。
焊接裂纹_精品文档
3、防止结晶裂纹的措施
1）、冶金方面
①控制焊缝中有害杂质的含量， 限制S、P、C含量S、P<0.03-0.04 焊丝C<0.12% (低碳钢) 焊接高合金钢，焊丝超低碳焊丝 ②改善焊缝的一次结晶 细化晶粒，加入Mo、V、Ti、Nb、Zr、
Al
2)、工艺方面（减少拉应力）
应变率 , E ↑、
↑应变率 ↓
例如：强度为600MPa焊条研究
焊缝成分分析
焊缝 C
S
Ｐ Ｍn Si Cr Ni
成分
Ao 0.10 0.037 0.017 0.94 0.54 0.20 0.87
A１ 0.09 0.015 0.014 1.25 0.44 0.19 0.83
注：A１ 焊缝中加入轻稀土１％
图2 焊缝冲击断口扫描形貌
b)、C
i)、C<0.1% C↑结晶温度区间↑,裂纹↑
ii)、C>0.16% Mn/S↑无效,加剧P有害作
用 裂↑
iii)、C>0.51% 初生相
初生相
S、P在小相中溶解度低，析
出S、P集富在晶界上，裂纹↑
c)、Mn
Mn具有脱S作用
其中Mn熔
点高，早期结晶星球状分布，抗裂↑
含碳量C<0.016% S↑裂↑但加入Mn↑裂↓
结 晶 裂 纹
2）、熔池各阶段产生结晶裂纹的 倾向
在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物 被排挤在晶界，形成一种所谓的“液态薄膜” ，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带 开裂，产生结晶裂纹。
产生结晶裂纹原因：①液态薄膜
②拉伸应力
液态薄膜—根本原因
拉伸应力—必要条件
以低碳钢焊接为例可把熔池的结晶分 为以下三个阶段
焊接裂纹地分析报告与处理
焊接裂纹的分析与处理我们在厂修车体、车架、转向架构架时经常会遇到焊缝或母材的裂纹。
我们已经讲过裂纹的判断，判断出裂纹以后就需要对裂纹进展处理。
如果我们在处理之前对裂纹没有一个准确的分析，就不可能制定出最优的处理方案。
因此必须要对裂纹进展认真的分折。
根据焊接生产中采用的钢材和结构类型不同，可能遇到各种裂纹，裂纹多产生在焊缝上，如焊缝上的纵向裂，焊缝上的横向裂。
也可以产生在焊缝两侧的热影响区，焊缝热影响区的纵向裂，焊接影响的横向裂纹，焊接热影响区的焊缝贯穿裂纹，有时产生在金属外表，有时产生在金属内部，如焊缝根部裂、焊趾裂，有的裂纹用肉眼可以看到，有的如此必须借助显微镜才能发现，有的裂纹焊后立即出现，有的如此是放置或运行一段时间之后才出现。
根据裂纹的本质和特征，可分为五种类型：即热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂与应力腐蚀裂纹。
热裂纹是在高温情况下产生的，而且是沿奥氏体晶界开裂，就目前的理解，把裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹三类。
〔1〕结晶裂纹—结晶裂纹的形成期，是在焊缝结晶过程中且温度处在固相线附近的高温阶段，即处于焊缝金属的凝固末期固液共存阶段，由于凝固金属收缩时残存液相不足，致使沿晶开裂，故称结晶裂纹，由于这种裂纹是在焊缝金属凝固过程中产生的，所以也称为凝固裂纹。
结晶裂纹的特征：存在的部位主要在焊缝上，也有少量的在热影响区，最常见的是沿焊缝中心长度方向上开裂，即纵向裂，断口有较明显的氧化色，外表无光泽，也是结晶裂纹在高温下形成的一个特征。
〔2〕液化裂纹—焊接过程中，在焊接热循环峰值温度作用下，在多层焊缝的层间金属以与母材近缝区金属中，由于晶间层金属被重新熔化，在一定的收缩应力的作用下，沿奥氏体晶界产生的开裂，称为“液化裂纹〞也称“热撕裂〞。
液化裂的特征：①易产生在母材近缝区中紧靠熔合线的地方〔局部溶化区〕，或多层焊缝的层间金属中。
②裂纹的走向，在母材近缝区中，裂纹沿过热奥氏体晶间开展；在多层焊缝金属中，裂纹沿原始柱状晶界开展，裂纹的扩展方向，视应力的最大方向而定，可以是横向或纵向；并在多层焊焊缝金属中，液化裂纹可以贯穿层间；在近缝区中的液化裂纹可以穿越熔合线进入焊缝金属中。
焊接芯轴断裂失效分析
焊接芯轴断裂失效分析一、背景资料1.1 失效件断口形貌某公司送来断裂失效芯轴样品，据该公司相关人员介绍断裂失效发生在焊缝位置。
送检断裂芯轴样品宏观形貌如图1和图2所示。
要求分析套筒与芯轴焊缝在使用过程中发生断裂的原因。
限于断裂后失效件的采集受限，厂方仅送检一半失效件（芯轴）；另外从已焊接完成而未断的实际产品上线切割制取了含完整焊缝的试样，如图3所示。
图1 送检样品宏观形貌图2 送检样品图1中的局部放大ABAB（a）焊缝正面（b）含完整焊缝试样的侧面图3 含完整焊缝的试样1.2 失效件成分及性能套筒材料为27SiMn钢，芯轴材料为20#钢，其化学成分以及力学性能由该公司提供，具体数值见下表。
表1 27SiMn钢的化学成分（质量分数）（%）试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu保证值0.24~0.321.1~1.41.1~1.4≤0.035≤0.035≤0.25 ≤0.30 ≤0.25 表2 27SiMn钢的力学性能试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z一般值980 835 40 12表3 20#钢化学成分（质量分数）（%）试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu保证值0.17~0.240.35~0.650.17~0.37≤0.035≤0.035≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 表4 20#钢的力学性能试验项目σb（MPa）σs（MPa）A（%）Z一般值370-520 215 27 241.3 失效件的结构套筒与芯轴的焊接结构如图所示，坡口形式见图。
焊接采用Φ1.2焊丝JM-58，焊接时适宜的焊接参数为I=235~300A，U=28~32V，Q=15~20L/min。
图4 芯轴套筒焊接结构形式剖面图二、断裂失效分析的思路[1]1.现场基本情况调查，调查了解断裂失效件的有关情况和使用历史情况。
2.失效分析的初步判断，根据失效件的使用情况、工作环境、宏观特征等进行初步的判断，为后续的实验分析做准备。
焊接件断裂的原因及预防措施
气体保护焊常见焊接缺陷及防止措施
气体保护焊的异常现象和焊接缺陷的 产生，所涉及的因素比较复杂。可关系 到焊接材料、焊接规范、焊前准备等等， 同时也与焊工的操作手法和熟练程度有 关。为此要对不良的焊接缺陷原因加以 分析、归纳，并指出其防止措施，在施 焊中加以注意，才能获得满意稳定的焊 接质量。
5、减小焊丝的伸出长度
咬边
缺陷形成原因
防止措施
1、焊接速度太高 1、减慢焊接速度
2、电弧电压太高 2、降低电压
3、电流过大
3、降低送丝速度
4、停留时间不足 4、增加在熔池边缘的停留时 5、焊枪角度不正确 间
5、改变焊枪角度使电弧力推 动金属流动
未熔合
缺陷形成原因
防止措施
1、焊缝区表面 1、在焊接之前清理全部坡口面和焊缝 有氧化膜或锈皮 区表面上的轧制氧化皮或杂质
3、导电嘴磨损严 重
飞溅
缺陷形成原因
防止措施
1、电弧电压过高 1、根据焊接电流仔细调节电压；
或过低
采用一元化调节焊机
2、焊丝与工件清 2、焊前仔细清理焊丝及坡口处
理不良
3、检查压丝轮和送丝软管（修
3、焊丝不均匀 理或更换）
4、导电嘴磨损严 4、更换新导电嘴
重
5、对于整流式焊机应调节直流
5、焊机动特性不 电感；对于逆变式焊机须调节控
夹渣
缺陷形成原因
防止措施
1、采用多道焊短 1、在焊接后续焊道之前，清除
路过渡（熔焊渣 掉焊缝边上的渣壳
型夹杂物）
2、减小行走速度；采用含脱氧
2、高的行走速度 剂较高的焊丝；提高电弧电压
（氧化膜型夹杂
物）
气孔
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提高焊接结构疲劳强度的方法
2.1 降低应，有： ① 合理设计构件的结构形式，减少应力集中。 ② 尽量选择应力集中系数小的焊接接头形式，并 保证母材与焊缝之间平缓过渡。 2.2 减少、调整焊接应力 对于焊接接头，减小、消除残余拉应力或使该处 产生残余应力都可提高疲劳强度。 2.3 焊缝表面打磨、抛光，表面强化处理
2.焊接结构脆性断裂的防治
1. 焊接结构脆性断裂的原因 • ① 由大量破坏、失效事故的分析研究中发 现，焊接结构低应力脆断破坏的根本原因 在于结构中存在着各种缺陷和裂纹。 • ② 这些裂纹和缺陷的产生一部分是在结构 的加工制造过程中。另一部分是在使用过 程中如疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹。 • ③ 其中裂纹是最严重的缺陷，而焊接则是 产生裂纹的主要原因。
焊接过程引起的两种脆化
• ① 焊接时由于加热、冷却引起接头区冶金 组织变化，冷却过程中形成的高碳马氏体 和粗大晶粒等金相组织将使焊接接头区韧 性降低，另外，微量有害元素偏聚和氢含 量增加也是导致韧性降低的原因。 • ② 焊接热循环过程中产生的塑性应变会引 起热应变脆化。
焊接结构脆性断裂的防治方法
3 焊接结构疲劳断裂的防治方法
1.焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素 疲劳断裂是在循环应力、拉应力和塑性 应变这三者的共同作用下发生的低应力破 坏。由于焊接结构易于存在焊接缺陷和较 严重的应力集中，所以焊接结构的疲劳往 往是从焊接接头处产生。
焊接结构疲劳断裂的原因和影响因素
1.应力的影响 ① 增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压 缩应力则可提高疲劳强度。 ② 焊接残余应力会降低焊接接头的疲劳强度， 这时构件的平均应力随之提高，应力比增大， 裂纹扩展速率会增加。 2.接头形式及应力集中的影响 3.焊接缺陷的影响 4.热影响区金属性能变化的影响
焊接结构断裂失效的分类及危害
疲劳断裂失效 金属材料及其结构因受交变载荷而 发生损坏或断裂的现象，称为 疲劳断裂。 疲劳断裂过程一般由三个阶段组成： ① 初始疲劳裂纹在应力集中区孕育、 萌生； ② 裂纹亚临界扩展或稳定扩展； ③ 失稳扩展，以至与断裂。
焊接结构断裂失效的分类及危害
应力腐蚀断裂失效 腐蚀是材料与周围介质作 用产生的物理化学过程。 而应力腐蚀是指敏感金 属或合金在一定的拉应 力和一定腐蚀介质环境 共同作用下所产生的腐 蚀断裂过程。
Chapter 4 焊接结构的断裂失效与防治
本章重点：1.焊接结构断裂失效的分类及危害 2.焊接脆性断裂的防治方法 3.焊接疲劳断裂的防治方法 4.焊接应力腐蚀断裂防治方法 本章难点：1.焊接结构断裂失效的分类及危害 2.焊接脆性断裂的防治方法
1.焊接结构断裂失效的分类及危害
5.1 焊接结构断裂失效的分类及危害 焊接结构断裂失效中，最为严重的是脆性断裂 失效、疲劳断裂失效和应力腐蚀断裂失效三种类 型。 1. 脆性断裂失效 脆性断裂---通常称为低应力脆断。一般都在应力 低于结构的设计应力和没有显著的塑性变形的情 况下发生的。
1 降低结构局部区域的应力水平 ① 设计过程中的控制措施 ②制造工艺中的控制措施 ③消除焊接残余应力
焊接结构脆性断裂的防治方法
2 减少结构缺陷 ① 合理设计 ② 优化制造工艺
焊接结构脆性断裂的防治方法
3 改善材料的断裂韧性 ① 正确的设计选材 应采用“等韧性”或“等性能”原则，才 能保证 焊缝区不成为结构的薄弱环节， 以避免脆 性断裂。 ② 优化焊接工艺 ③ 合理制订、严格执行耐压试验规程
4.焊接结构应力腐蚀断裂的防治
1 应力腐蚀裂纹产生的机理和影响因素 1.1 定义： 应力腐蚀：指敏感金属或合金在一定拉应 力和一定腐蚀介质环境共同作用下所引起 的腐蚀断裂过程。 1.2 两种机理： 1.2.1 电化学应力腐蚀机理 1.2.2 机械破裂应力腐蚀开裂机理
防止和控制焊接结构产生应力腐蚀 的措施
2 防止和控制焊接结构产生应力腐蚀的措施 2.1 设计方面的控制 2.2 制造工艺过程中的控制 ① 焊接材料选择 ② 焊接工艺条件的控制 ③ 控制冷作变形