钢结构焊接裂纹的原因及防治措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防治措施标签：焊接裂纹;建筑;防治现阶段，随着市场经济的不断发展，建筑行业市场的竞争压力逐渐增加，这对部分建筑企业来说是一个很大的挑战。
为在激烈的竞争当中得以生存，工程质量情况逐渐得到越来越多建筑企业的重视，工程质量的提升不仅可以实现企业价值的最大化，还能在一定程度上把握对成本的管控。
因此，本文以建筑钢结构为基础，对焊接中裂纹的产生机理和防治进行研究。
一、裂纹的产生机理及特征建筑钢在焊接的过程中很容易产生裂纹，主要分为三种形式：热裂纹、冷裂纹、层状撕裂。
（一）热裂纹热裂纹是复杂钢结构中较容易出现的一种裂纹形式，其产生的主要原因是在焊接后结晶的过程中受到高温。
热裂纹通常会出现在焊接缝当中，并在缝隙当中呈现纵向分布，是焊接过程中经常出现的一种裂纹。
根据所受温度的不同，热裂纹呈现的形式也有所差异，主要分为三种：凝固裂纹。
这种裂纹又称结晶裂纹，主要在焊接快结束前脆性温度间的焊缝金属凝固所形成。
焊缝金属结晶的过程中，由于液层之间存在韧性较低的杂质，金属在冷却不均的情况下拉伸超过临界值，即导致热裂缝的出现。
液化裂缝。
这种热裂缝的产生是由于一些低熔点的金属或金属化合物在焊接中产生的热量引起晶界焊接热，从而影响液化而产生的裂纹。
塑料裂纹。
又被称为多层焊接，其产生原因主要是受焊接热循环的影响，导致金属材料塑性降低，受到拉应力在晶界进行二次结晶而形成的裂纹。
（二）冷裂纹冷裂纹通常在焊接结束后冷却的过程中出现，有的是直接出现，也有一部分是在经过一段时间后出现，这种产生后不会立即出现而是随着时间的推移慢慢显露出来的裂纹，被称为延迟裂纹。
冷裂纹大多为延迟裂纹，通常产生在低、中合金钢焊接的热影响区域，很少部分在焊接缝上，裂纹横纵不一，由于大部分冷裂纹都不是直接出现，因此具有一定的隐蔽性。
经相关统计显示，冷裂纹产生的主要原因分为以下几种：钢的淬硬趋势焊接头氢含量焊接头拘束度。
（三）层状撕裂层状撕裂在钢结构焊接的过程中主要分为两种，一种裂点出现在焊缝的根部附近，由根部向四周蔓延，另一种是出现在含热区，主要是焊接过程中在收缩应力具有很强拉伸性的情况下，由一些非金属的杂质扩散而成。
钢结构焊接裂纹的种类及对策
钢结构焊接裂纹的种类及对策根据裂纹发生的时间大致可以将裂纹分成高温裂纹和低温裂纹两大类。
1、低温裂纹根据裂纹是低温裂纹常见的一种形态，其产生原因如下：（1）主要是由于焊接金属含氢量较高所致氢的来源有多种途径，如焊条中的有机物，结晶水，焊接坡口和它的附近粘有水份、油污及来自空气中的水份等。
（2）焊接拉头的约束力较大，例如厚板焊接时接头固定不牢、焊接顺序不当等均有可能产生较大的约束应力而导致裂纹的发生。
（3）当母材碳当量较高，冷却速度较快，热影响区的硬化从而导致裂纹的发生。
对于根部裂纹的防止措施：（1）选用低氢或超低氢焊条或其他焊接材料。
（2）对焊条或焊剂等进行必要的烘焙，使用时注意保管。
（3）焊前，应将焊接坡口及其附近的水份、油污、铁锈等杂质清理干净。
（4）选择正确的焊接顺序和焊接方向，一般长构件焊接时最好采用由中间向两端对称施焊的方法。
（5）进行焊前预热及后热控制冷却速度，以防止热影响区硬化。
2、高温裂纹焊道下梨状裂纹是常见的高温裂纹的一种，主要发生在埋弧焊或二氧化碳气体保护焊中，手工电弧焊则很少发生。
焊道下梨状裂纹的产生原因主要是焊接条件不当，如电压过低、电流过高，在焊缝冷却收缩时使焊道的断面形状呈现梨形。
防止措施：选择适当的焊接电压、焊接电流；焊道的成形一般控制在宽度与高度之比为1：1.4较适宜。
弧坑裂纹也是高温裂纹的一种，其产生原因主要是弧坑处的冷却速度过快，弧坑处的凹形未充分填满所致。
防止措施是安装必要的引弧板和引出板，在焊接因故中断或在焊缝终端应注意填满弧坑。
焊接裂纹的修补措施如下：（1）通过超声波或磁粉探险伤检查出裂纹的部位和界限。
（2）沿焊接裂纹界限各向焊缝两端延长50mm，将焊缝金属或部分母材用碳弧气刨等刨去。
（3）选择正确的焊接规范，焊接材料，以及采取预热、控制层间温度和后热等工艺措施进行补焊。
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施
建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施建筑钢结构是目前常见的建筑结构之一，它具有高强、轻量、简洁美观等优点。
然而，在实际使用中，钢结构存在一些问题，其中之一就是焊接裂纹的产生。
本文将探讨建筑钢结构焊接裂纹的产生机理及防止措施。
一、焊接裂纹的产生机理焊接裂纹主要可分为热裂纹、冷裂纹、应力裂纹。
1.热裂纹焊接时，由于局部加热，使钢材产生热变形。
当其塑性变低且残余应力积累时，钢材易于出现裂纹。
热裂纹主要是由于热应力造成的。
2.冷裂纹一般在焊后自然冷却时出现，这种裂纹的发生对于焊接工艺、材料和钢结构的使用情况等很敏感。
冷裂纹主要是由于低温下的脆性造成的。
3.应力裂纹应力裂纹主要是由于因材料、尺寸和结构等造成永久性变形产生的应力，使焊缝发生断裂。
这种裂纹的主要表现是在进行负载、温度等变化时，在原有断口处产生裂纹。
二、焊接裂纹的防止措施1.材料选择焊接材料的选择并不是随便选用，应根据实际情况选择专业的材料并在正确的离子层选择。
2.焊接工艺合理的焊接工艺非常重要。
在焊接的过程中，应该注意控制焊接的速度和节奏，以避免局部高温、局部残余应力的发生。
此外，焊接的工艺应掌握得当，包括电极的选择、焊接电流、焊接时间、频率等，以确保焊接缝有足够的强度。
3.质量控制如果缺乏质量控制，很容易忽略焊接过程中的每个细节，如使用的电极、焊接速度和温度控制等，这将极大地影响焊接接头的质量。
因此，应及时检查焊缝的质量，减少焊接裂纹等质量问题的发生。
4.故障修复当发现要素问题后，应及时进行修复。
例如，当发现焊接过程中电极受到污染时，应停止焊接并更换电极。
当发现焊接过程中有缺陷时，应及时纠正，以确保焊接的质量。
5.不断改进工艺不断改进工艺也是防止焊接裂纹的重要措施。
随着科技的不断进步，随着工艺的提高，新的焊接方法和材料的出现，改进工艺是防止焊接裂纹的重要手段。
总之，建筑钢结构焊接裂纹对建筑钢结构的使用具有一定的影响，为防止焊接裂纹的发生，应注意材料的选择、焊接工艺的合理性、质量控制等多个方面，并不断改进工艺。
浅析钢结构焊接裂纹的产生原因及防止措施
浅析钢结构焊接裂纹的产生原因及防止措施引言随着科学技术不断发展，科学技术不断提高，为了跟上社会的发展脚步，建筑钢结构得到了广泛的运用。
目前我国的建筑钢结构的造型越来越新颖，空间结构也越来越复杂，所以在选择材料的时候对钢材料的要求也是很高的，但是这些要求很高的钢材料运用到实际工作中，会给钢结构焊接技术造成很大的难度，相应的焊接缺陷发生可能性就会增加。
1、钢结构焊接的难点在钢材料的选材方面大多数采用的低合金高强钢作为材料，这类钢具有强度大，硬度大等特点，但是由于钢结构连接点之间形状复杂，焊缝密集，所以焊接接头的钢约束性大，使焊缝无法自由收缩[1]。
加上在焊接的过程中由于操作不当产生就会双向力或者三向力，可能刚开始力的作用不大，但是在钢结构持续的焊接过程中，很多的力集中在一起，就会行成一个很强的力，增加了焊接接头产生裂纹、层状撕裂的可能性。
另外低合金高强钢中的碳含量非常高，使钢的硬度非常大，焊接性能差，在焊接过程中很容易出现延迟性的裂纹，由于高空操作更加增强了焊接的难度。
2、裂纹的种类和产生原因在建筑钢结构中焊接裂纹的产生通常會有三种形式，其中冷裂纹和热裂纹主要出现在复杂钢结构中，还有一种层状撕裂主要在厚板工程中出现。
2.1冷裂纹冷裂纹一般是在焊接过程后的冷却过程中产生的，有些在焊接后很快就会出现，有的则要过一段时间才会出现。
冷裂纹大多数为延迟裂纹主要发生在低合金高强钢的焊接热影响区，很少出现在焊缝上，由于冷裂纹不是焊后立即出现，而是经过一段时间的冷却之后才出现，所以这类裂纹出现后具有很大的隐蔽性。
冷裂纹出现的原因主要有三个因素（1）钢材淬硬倾向，低合金高强钢的淬硬倾向主要取决于钢材的化学成分、焊接工艺、冷却条件。
钢材的淬硬倾向越大就越容易产生裂纹，由于焊接是一个加热--冷却的过程，对钢结构加热之后冷却就会使钢变得硬度高、脆性大，很容易产生裂纹。
（2）焊接接头含氢量，在焊接的过程中大量的溶解于熔池中，焊接结束之后进入冷却的环节，氢就会极力的逸出，但是由于冷却速度较快有些氢不能很快的逸出而保留在金属中，是钢内部出现中空的现象，也会导致钢结构脆性很大。
钢结构焊接工艺常见质量通病及控制措施
钢构造焊接工艺常见质量通病及控制措施未焊透、未熔合焊接时, 接头根部未完全熔透旳现象, 称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象, 称为未熔合。
未焊透或未熔合是一种比较严重旳缺陷, 由于未焊透或未熔合, 焊缝会出现间断或突变, 焊缝强度大大减少, 甚至引起裂纹。
未焊透和未熔合旳产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。
焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除洁净, 或在焊接时该处流入熔渣阻碍了金属之间旳熔合或运条手法不妥, 电弧偏在坡口一边等原因, 都会导致边缘不熔合。
防止未焊透或未熔合旳是对旳选用坡口尺寸, 合理选用焊接电流和速度, 坡口表面氧化皮和油污要清除洁净；封底焊清根要彻底, 运条摆动要合适, 亲密注意坡口两侧旳熔合状况。
焊接裂纹焊接裂纹是一种非常严重旳缺陷。
构造旳破坏多从裂纹处开始, 在焊接过程中要采用一切必要旳措施防止出现裂纹, 在焊接后要采用多种措施检查有无裂纹。
一经发现裂纹, 应彻底清除, 然后予以修补。
焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。
焊缝金属由液态到固态旳结晶过程中产生旳裂纹称为热裂纹, 其特性是焊后立即可见, 且多发生在焊缝中心, 沿焊缝长度方向分布。
热裂纹旳裂口多数贯穿表面, 展现氧化色彩, 裂纹末端略呈圆形。
产生热裂纹旳原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS 等)。
由于这些杂质熔点低, 结晶凝固最晚, 凝固后旳塑性和强度又极低。
因此, 在外界构造拘束应力足够大和焊缝金属旳凝固收缩作用下, 熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开, 或在凝固后很快被拉开, 导致晶间开裂。
焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时, 也易产生热裂纹。
防止产生热裂纹旳措施是: 一要严格控制焊接工艺参数, 减慢冷却速度, 合适提高焊缝形状系数, 尽量采用小电流多层多道焊, 以防止焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程, 选用合理旳焊接程序, 以减小焊接应力。
焊接热裂纹产生的原因
焊接热裂纹产生的原因一、引言焊接是现代工业生产中常用的加工方法之一。
在焊接过程中，热裂纹是一个常见的问题，会导致焊接件的损坏和失效。
因此，了解热裂纹产生的原因对于提高焊接质量和可靠性具有重要意义。
二、热裂纹的定义热裂纹是指在焊接过程中或后期使用过程中由于温度变化而引起的材料开裂。
它通常出现在高强度合金钢、不锈钢、铝合金等材料上。
三、热裂纹产生的原因1. 组织不均匀性组织不均匀性是导致热裂纹产生的主要原因之一。
当材料中存在缺陷或组织不均匀时，其内部应力分布也会不均匀。
在焊接过程中，由于受到加热和冷却的影响，这种应力分布会发生变化，从而导致材料出现开裂。
2. 焊接参数不当焊接参数包括电流密度、电压、速度等多个方面。
如果这些参数设置不当，就会导致局部过热或过快的冷却，从而引起热裂纹的产生。
3. 残余应力残余应力是指焊接后材料内部的应力。
在焊接过程中，由于加热和冷却的影响，焊接件内部会产生应力。
如果这些应力没有得到合理的处理，就会在后期使用中导致材料发生开裂。
4. 材料选择不当不同材料具有不同的物理性质和化学成分。
如果选择不当的材料进行焊接，就会导致组织不均匀、化学成分变化等问题，从而引起热裂纹的产生。
5. 焊接工艺不合理焊接工艺包括预热、焊接顺序、后续处理等多个方面。
如果这些工艺设置不当或者操作不规范，就会导致局部过热或者过快冷却等问题，从而引起热裂纹的产生。
四、热裂纹防治措施1. 优化组织结构通过对原材料进行特殊处理或者采用合适的退火工艺可以改善材料组织结构，并减少组织不均匀性带来的影响。
2. 合理设置焊接参数通过合理设置焊接参数，如电流密度、电压、速度等，可以控制焊接过程中的温度和冷却速度，减少热裂纹的产生。
3. 处理残余应力通过对焊接件进行退火或者热处理等工艺可以处理残余应力，并减少热裂纹的产生。
4. 合理选择材料在选择材料时应根据具体情况选择合适的材料，并进行必要的预热和后续处理等工艺，以减少热裂纹的产生。
焊接裂纹产生原因及防治措施
焊接裂纹产生原因及防治措施焊接裂纹是指在焊接过程中，焊缝或焊接接头出现的裂纹现象。
焊接裂纹的产生原因有很多，主要包括材料选择不当、焊接工艺参数不合理、应力集中、焊接变形等因素。
为了防止焊接裂纹的产生，需采取相应的防治措施。
一、材料选择不当是造成焊接裂纹的主要原因之一。
不同材料的热膨胀系数、熔点和强度等性质差异较大，若选择不当，会导致焊接时产生较大的残余应力，从而引发焊接裂纹。
因此，在焊接前应对材料进行仔细选择，确保焊接材料的相容性和相似性。
二、焊接工艺参数不合理也是引起焊接裂纹的重要原因。
焊接过程中，焊接电流、电压、速度等参数的选择不当，容易造成焊接热输入过大或过小，从而导致焊接裂纹的产生。
因此，需要根据焊接材料的厚度、形状和焊接位置等因素，合理调整焊接工艺参数，以减少焊接残余应力的产生。
三、应力集中也是焊接裂纹的重要原因之一。
焊接过程中，由于材料的热膨胀和收缩不均匀，会导致焊接接头处应力集中，从而造成焊接裂纹的产生。
为了减少应力集中，可以采取适当的预热和后热处理措施，使焊接接头的温度均匀分布，减少残余应力的产生。
四、焊接变形也是引起焊接裂纹的常见原因。
焊接过程中，由于热膨胀和收缩的影响，焊接接头会发生一定的变形，如果变形过大，就会产生焊接裂纹。
为了控制焊接变形，可以采用适当的夹具和焊接顺序，使焊接接头得到良好的约束，减少变形的发生。
为了预防焊接裂纹的产生，可以采取以下防治措施：1.合理选择焊接材料，确保材料具有相似的熔点和热膨胀系数，减少焊接时的残余应力。
2.合理调整焊接工艺参数，根据焊接材料的特性和焊接位置，确定合适的焊接电流、电压和速度等参数，以减少焊接热输入和残余应力。
3.采取适当的预热和后热处理措施，使焊接接头的温度均匀分布，减少应力集中和残余应力的产生。
4.采用适当的夹具和焊接顺序，控制焊接变形，减少焊接裂纹的发生。
5.进行焊接前的材料表面处理，确保焊接接头的清洁度和表面质量，减少焊接缺陷的产生。
焊接裂纹产生原因及防治措施
焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。
下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。
1．热裂纹在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。
目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si 缝偏高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。
这种裂纹是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施：在冶金因素方面，适当调整焊缝金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊缝金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。
它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。
特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。
3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。
这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2、再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。
焊接裂纹及防治措施
1 焊接裂纹及防治措施焊接裂纹是焊接构件施工过程中最为严重的缺陷，轻则返修，重则构件报废。
焊接裂纹有焊缝或熔合线或热影响区裂纹，有表面或内部贯穿裂纹，有弧坑或焊址或焊缝根部裂纹，有层状撕裂等。
以焊缝冷却结晶时出现的时间阶段分，有热裂纹和冷裂纹或延迟裂纹。
（1）热裂纹的成因影响热裂纹形成的因素有：焊缝在冷却结晶过程中，由于快速冷却凝固收缩，晶粒截面间的液态金属补充不足，致使液态薄层开裂；母材热影响区和多层焊的根部焊缝易产生低熔点共晶物的熔解（即硫偏析），产生裂纹。
（2）冷裂纹的成因影响冷裂纹形成的因素有：焊接接头中金相组织的硬度、脆性较高；焊接接头中焊缝扩散氢的含量较高；焊接接头的拘束应力较大。
（3）焊接裂纹的防止措施1）控制焊材的化学成分由于钢材化学成分已经选定，因此焊材选配时应选硫、磷含量低、锰含量高的焊材。
使焊缝金属中的硫磷偏析减少，改善部分晶体形状，提高抗热裂性能。
2）控制焊接工艺参数、条件控制焊接电流与速度，使每一焊道的焊缝成形系数达到1、1～1、2，减少在焊缝中心形成硫磷偏析，提高抗裂性能。
避免采用小角度、窄间隙的焊缝坡口，致使焊缝成形系数过小。
加强焊前预热，降低焊缝在冷却结晶过程中的冷却速度。
采用合理的焊接顺序，使大多数焊缝在较小的拘束度下焊接，减少焊缝收缩拉力。
3）提高根部焊缝质量焊缝根部焊接是厚板焊接的起始点；是保证焊缝质量的根基；亦是产生裂纹的敏感区，因此焊缝根部的焊接措施必须慎之由慎。
加强焊缝坡口的清洁工作，清除一切有害物质；加强焊前预热温度的控制；焊前对坡口根部进行烘烤，去除一切水分、潮气，降低焊缝中氢含量。
使用小直径手工焊条打底，确保根部焊透；控制焊层厚度，适当提高焊道成形系数；控制焊接速度，适当增加焊接热输入量。
控制熔合比：在确保焊透的前提下，控制母材熔化金属在焊缝金属中的比例，减少母材中有害物质对焊缝性能的影响。
根部焊材可选用低配：根据根部焊缝的施焊条件与要求，在保证焊缝力学性能的条件下，根部焊缝的焊材可选用韧性好，强度稍低的焊材施焊，以增加其抗裂性。
钢结构焊接施工中裂纹和气孔的形成原因及预防方案
焊接原理中裂纹和气孔地形成原因及预防措施摘要：本文通过阐述 ,详细介绍了焊接施工中焊缝常见地裂纹与气孔缺陷地分类以及产生原因 ,从而深入浅出地为上述缺陷提出较为详细地预防措施 ,并谨以此为焊接施工提供一点技术经验 ,以供各位同行批评指正 .关键词：热裂纹冷裂纹气孔产生原因防治措施一、裂纹它是焊接施工中比较普遍地而又十分严重地缺陷 ,它是在焊接应力及其他致脆因素共同作用下 ,焊接接头中局部区域地金属原子结合力遭到破坏而使焊接面产生裂纹 ,实质上 ,就是焊接后焊口在冷却过程产生地热应力超过材料强度所导致地裂纹 .裂纹地分类：裂纹地分法多 ,按其产生温度可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹 .按部位可以分为纵裂纹、横裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹、熔合线裂纹等等. 这里主要介绍一下冷裂纹和热裂地产生、特点和预防 .1、热裂纹地产生及预防1.1、热裂纹地产生原因：因为焊件及焊条内含硫、铜等低熔点杂质或多或少地存在 ,使得结晶凝固晚 , 凝固后地塑性和强度又极低 .因此 ,在焊接熔池在结晶过程中存在偏析现象 ,偏析出地这些低熔点共晶和杂质 ,由于低熔点共晶熔点低 ,往往是最后结晶 ,在晶界以液态夹层地方式存在 ,这时 ,当外界结构约束应力足够大和焊缝金属地凝固收缩作用下 ,熔池中低熔点杂质在凝固过程中被拉开 ,被拉开地液态夹层产生地间隙己没有足够地低熔点液态金属来填充形成了裂纹 ,或在是在凝固后不久被拉开 ,造成开裂 ,这就是热裂纹产生地机理 .1.2、热裂纹地特征：1.2.1、多贯穿在焊缝表面 ,裂口多数贯穿表面 ,并断口被氧化色彩 ,裂纹末端略呈圆形；1.2.2、多在焊缝中心位置 ,沿焊缝长度方向分布 ,极少数也产生在热影响区；1.2.3、微观特征一般是沿晶界开裂 ,故又称之为晶间裂纹；1.2.4、并在焊后立即可见 ,多可以用肉眼看见 ,1.3、热裂纹地防止措施：1.3.1、限制或减小硫、磷等有害元素地含量 ,用含碳量较低地焊条焊接；1.3.2、改善熔池地一次结晶 ,由于细化晶粒可以提高焊缝中地抗裂性 ,所以广泛采用向焊缝中加入细化晶粒地元素 ,如钛、铝、锆、硼、或稀土金属铈等 .1.3.3、控制焊接工艺参数 ,适当提高焊缝成形系数 ,如采用多层多道焊 ,避免偏析地产生等 .1.3.4、采用碱性焊条和焊剂 ,由于碱性焊条脱硫、磷效果好 ,抗热裂纹地效果好一般对于热裂纹倾向较大地构件 ,一般都采用碱性焊条进行焊接 .1.3.5、采用适当地断弧方式 ,如埋弧焊采用断弧板 ,焊条电弧焊采用断弧焊或填满弧坑地方法来防止热裂纹地产生 .1.3.6、合理选用焊接规范 ,严格控制焊接工艺参数 ,并采用预热和后热 ,减慢冷却速度 ,适当提高焊缝形状系数 ,尽可能采用小电流多层多道焊 ,以避免焊缝中心产生裂纹；1.3.7、采用熔深较浅地焊缝 ,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中；1.3.8、采用合理地装配次序 ,减小焊接应力 ,降低残余应力 ,避免应力集中 .2、冷裂纹地产生及预防：2.1、冷裂纹地产生原因：冷裂纹主要产生在中碳钢、高碳钢、低合金钢和中合金高强度钢中.产生冷裂地原因主要有三个方面：钢地淬硬倾向 ,焊接应力 ,较多地氢地存在和聚集 .许多情况下 ,氢是诱发冷裂纹最活跃因素之一 .当焊缝中淬硬倾向和焊接应力过大 ,使热影响区存在显微缺陷时 ,氢会在这些缺陷处聚集 ,并由原子态转为分子态 ,加上焊接应力地作用 ,使显微缺陷扩大 ,从而形成冷裂纹 .2.2、冷裂纹地特征：2.2.1、冷裂纹断面表面没有氧化色彩 ,它是较低温度产生地 ,（200~300度以下）一般不可以用肉眼看到 ,要做着色才可以看到 .2.2.2、冷裂纹一般产生在热影响区或焊缝与热影响区地熔合线上 ,也有极少数产生在焊缝上 .2.2.3、冷裂纹一般为穿晶裂纹 ,少数也有可能沿晶界发生 .2.2.4、冷裂纹一般在焊后并不立即出现 ,而是在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现 .2.3、冷裂纹地防止措施：2.3.1、选用碱性低氢型焊条 ,减少焊缝中扩散氢地含量；2.3.2、严格遵守焊接材料（焊条、焊剂）地保管、烘焙、使用制度 ,焊条和焊剂应按规定烘干 ,随用随取 ,谨防受潮；2.3.3、保护气体要控制其纯度 ,严格清理焊条、焊件地油、锈、水分并控制焊接环境地湿度 ,从而减少氢地来源；2.3.4、改善焊缝金属性能 .如加入一些合金元素可以提高焊缝中地塑性.2.3.5、根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等,正确地选择焊接工艺参数和线能量 ,例如：采用焊前预热 ,焊后缓冷 ,采取多层多道焊接 ,控制一定地层间温度等 ,改善焊缝热影响区地组织 ,去氢和消除焊接应力 . 2.3.6、焊后紧急热处理 ,以去氢、消除内应力和淬硬组织回火 ,改善接头韧性；2.3.7、采用合理地施焊程序 ,采用分段退焊法等 ,减少焊接变形和焊接应力 .二、气孔焊缝中地气孔是焊接缺陷之一 ,对一般非压力容器构件来说 ,不认为是重要缺陷 ,往往被人们所忽视 ,但气孔会降低焊接接头地机械性能 ,产生应力集中 ,它地存在减少了焊缝有效工作截面 ,降低了接头地机械强度 .严重时会造成脆性破坏 ,影响产品质量 .若是有穿透性或连续性气孔存在 ,将会严重影响焊件地密封性 .可是 , 在钢制结构地焊接中，若在几M或十几M乃至更长地焊缝上，要保证不出一个气孔,只有通过采取采性气体对焊缝正面形成良好保护,保证一次焊透 ,或采用带背面止口地接头形式 ,才可防止气孔地产生 .1、气孔地产生及预防1.1、气孔地产生原因：焊缝内部易形成气孔 ,主要原因是从熔池上方和熔池底部卷入空气所致 .具体地讲 ,就是在钢结构焊接施工中, 由于焊件表面地油、污、锈、垢及氧化膜没有清除干净、焊条受潮或质量不好、焊炬摆幅快而大、焊接现场周围风力较大、焊接速度过快、焊丝和母材地化学成分不匹配等诸多因素 ,造成焊缝金属在高温时，吸收了过多环境中地气体(如 02、H2、N2 )或由于溶池内部冶金反应产生地气体(如 CO) ,在溶池冷却凝固时来不及排出 ,而在焊缝内部或表面形成孔穴1.2、气孔地防止措施在焊接施工中,如何控制好过多地环境气体(如02、H2、N2、)及时排除才是气孔预防措施地关键之所在 ,下面将逐一进行介绍各种有害气体地来源、危害以及具体地控制措施 .1.2.1、氧在焊缝中地作用：1.2.1.1、氧地来源：焊接区地氧主要来自电弧中地氧化性气体(如二氧化碳、氧、水等)、焊剂、药皮中地水份和焊件表面地铁锈、水份 .1.2.1.2、氧对焊缝质量地影响：1)加速焊缝中有益元素地烧损 ,而使焊缝地强度、塑性、冲击韧性降低 .2)降低焊缝地物理性能和化学性能 ,如导电性、导磁性和抗腐蚀性等 .3)02与H2、C反应，形成不溶于金属地气体，如果结晶时来不及逸出焊缝,则形成气孔 .1.2.1.3、氧气孔在焊缝中地特征：氧气孔主要发生在碳钢焊缝中,一般情况下存在于焊缝地内部 ,气孔沿结晶方向分布 ,呈条状或不规则形状 ,表面光滑 .1.2.1.4、控制氧地措施：1)加强保护 ,如采用短弧焊 ,选用合适地气体流量 ,防止空气入侵 .2)清理焊件表面地水分、油污、铁锈 ,按规定烘干焊条、焊剂等焊接材料 .3)对焊缝采用一定地脱氧措施 .如采用含脱氧元素较高地焊条、焊剂 .1.2.2、氢对焊缝地作用：1.2.2.1、氢地来源：焊缝中地氢主要来自受潮地药皮或焊剂中水份、焊条、焊剂中地有机物、空气中地水份、焊件表面地铁锈、油脂及油漆 .1.2.2.2、氢对焊缝质地影响：1)形成气孔 ,焊缝中饱和地氢来不及逸出焊缝时 ,就形成了气孔 .2)产生氢白点和氢脆；3)氢也是产生冷裂纹地主要原因之一 .1.2.2.3、氢气孔在焊缝中地特征：在焊接碳钢和低合金钢时 ,氢气孔主要出现在焊缝表面,以单个出现,在返修磨刨时明显感觉很深 ,气孔内壁光滑 ,焊接铝、镁等有色金属时 ,主要了产生在焊缝地内部 .1.2.2.4、控制氢地措施：1)清理焊件及焊丝表面地油污 ,铁锈、水份 .2)焊前按规定烘烤焊条、焊剂 .气体保护焊对气体进行去水份、干燥处理 .3)尽量选用低氢型焊条 ,焊接时采用直流反接、短弧操场作 .4)对焊缝进行消氢处理 ,如焊前预热 ,焊后缓冷 .1.2.3、氮对焊缝地作用： 1.2.3.1、氮地来源：焊接时熔池中地氮主要来自空气中 . 1.2.3.2、氮对焊缝质量地影响：焊缝中饱和地氮来不及逸出焊缝时 ,就形成了气孔,同时也影响焊缝地力学性能 .1.2.3.3、氮气孔在焊缝中地特征：氮气孔一般发生有焊缝地表面(多层焊在每层地表面)成堆、蜂窝状出现 ,焊条电弧焊一般在接头引弧处出现较多 ,生产中也是出现得比较多地气孔 .1.2.3.4、控制氮地措施：1)清理焊件及焊丝表面地油污 ,铁锈、水份 ,焊前按规定烘烤焊条、焊剂 .2)气体保护焊对保护气体进行去水份、干燥处理 ,气体纯度要达到要求 ,有风时要有防风措施 .3)不得使用药皮开裂、药皮脱落、变质、偏心或生锈地焊条 .4)选用合适地焊接工艺参数 ,碱性焊条时要采用短弧焊 ,电流采用直反接 .三、结束语：综上所述：钢结构焊接施工中 , 裂纹和气孔缺陷均会导致焊缝出现应力集中缩短使用寿命 ,造成脆裂 ,降低结构断面尺寸 ,影响焊缝地力学性能 ,危及安全 .因此,在重要乃至关键部位地钢结构制作安装中 , 必须加强焊接工作中裂纹及气孔缺陷地数量控制 ,遵守焊接规范 , 严格施工工艺 , 保证焊缝质量 , 避免质量事故和危及到结构稳定和人民生民财产地事故发生 .参考文献：[1] 《金属工艺学》 .邓文英主编 . 高等教育出版社；[2] 《焊接工艺学》 . 机械工业出版社；课题：焊接原理中气孔产生地原因及防治措施学院：机械学院班级：13级焊接班专业：焊接技术与自动化姓名：缪国辉学号：2013229203日期：2014年12月5日。
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钢结构焊接裂纹的原因
及防治措施
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钢结构焊接裂纹的原因及防治措施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。
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。
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,且断口被氧化成氧化色.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
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,
氢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)焊条焊剂应严格按照规定进行烘干,碱性焊条要求300~350℃,烘熔1~2h;酸性焊条要求100~150℃,烘熔1~2h;熔炼焊剂要求200~250℃,烘熔1~2h;烧结焊剂要求200~250℃,烘熔1~2h.随取随用,严
格清理焊丝和工件坡口两侧的油绣,水分,控制环境温度.c)改善焊缝金属的性能,加入某些合金元素以提高焊缝金属的塑形.d)正确选用焊接工艺
参数、预热、缓冷、后热以及焊后热处理等,以改善焊缝及热影响区的组织,去氢和消除焊接应力.e)改善结构的应力状态,降低焊接应力等。
1.3.再热裂纹
再热裂纹是焊后焊件在一定温度范围再次加热(消除应力热处理或其他加热过程)而产生的裂纹,也称为焊后热处理裂纹或消除应力回火裂纹.在热裂纹具有晶界断裂的特征,大多发生在应力集中部位.它产生的原因一般
认为是在再次加热时,在第一次加热过程中过饱和和固溶的碳化物再次析出,造成晶内强化,使滑移应变集中于原先的奥氏体晶界,当晶界的塑形盈利能力不足以承受松弛应力过程中所产生的应变时,就会形成再热裂纹.
控制在热裂纹的措施是:a)减小焊接应力和应力集中,如提高预热温度、
焊后缓冷、使焊缝与母材平滑过渡等;b)在满足设计要求的前提下,选择
适当的焊接材料,使焊缝的强度稍低于母材,让应力在焊缝中松弛;c)在保证室温接头强度的情况下,提高消除应力退火温度,致使析出比较大有碳化物粒子,以改善高温延性。
2.外在原因及应对措施
焊接裂纹除以上工艺和原材料方面的原因外,人的因素和环境条件也是很关键的外因.如在实际焊接过程中,对以上产生焊接裂纹的原因及预防措施重视不够,制定的焊接工艺不详细过于简单,或操作人员责任心不强,不严格按照焊接工艺卡的要求实施;焊接工程师较少,在焊接过程中缺少焊接专业监督指导,对焊接后出现的问题不能及时处理;现场管理混乱,对原材料缺乏严格的质量检验制度而误用不合格材料或用错不同材料的钢材;天气气温低,没能按照要求进行预热、保温缓冷措施;不应涂漆的部位进行了油漆,部分施焊人员未经培训等种种原因导致有些预防措施不能落实到位,偶尔仍会出现个别裂纹。
3.实践效果
通过对钢结构焊缝裂纹产生的原因进行深入的分析,了解了其预防措施,理论联系实际,基本上掌握了控制焊缝裂纹的方法,如2011年在安钢3号高炉热风炉制造过程中,炉壳板(Q345)对接焊缝经无损检测发现有裂纹现象,经分析:冬季施工环境温度低,板材厚度较大,预热及层间温度措施不
当,将原来的烤枪火焰预热改为自动控温热电偶加热,解决了出现裂纹的现象。
经实践证明钢结构焊接时,按照以上分析的情况,严格执行相关的规定、规程,基本上可以避免裂纹的产生,实践效果良好。