焊接裂纹的形成机理与预防措施
焊接裂纹产生机理及其防治

σcr ——插销试验临界应力(N/mm2);
[H]——扩散氢含量(JIS测氢法)(mL/100g);
t8/5——800~500℃冷却时间(s); t100——由峰值温度冷至100℃冷却时间。
cr (132 .3 27.5lg([H] 1) 0.216 HV 0.0102 t100) 9.8 式中 [H]——扩散氢含量(mL/100g); HV——热影响区的平均最大硬度(维氏).
第1讲 焊接裂纹产生机理及其防治
结晶裂纹产生条件: a.脆性温度区间TB大小; b.脆性温度区间金属塑性Pmin ; c.脆性温度区间应变增长率. 脆性温度区间TB/脆性温度区间金属塑性Pmin 取决于: a.焊缝化学成分; b.偏析程度; c.晶粒大小和方向. 脆性温度区间应变增长率取决于: a.金属热物理性能;a.接头刚度;c.焊接工艺参数
在焊缝结晶过程固相线附近,由于凝固金属收缩, 残余液体金属不足而不能及时填充,在应力作用下发 生沿晶开裂. 特征:a.裂纹断面有氧化彩色;b.焊缝中发生. 结晶裂纹产生原因: a.焊缝含杂质多(含硫、磷、碳、 硅偏高); b.凝固过程产生拉伸应力.
第1讲 焊接裂纹产生机理及其防治
图1 焊缝中的结晶裂纹
b. 减小焊接过程应力; c. 降低温度;
第1讲 焊接裂纹产生机理及其防治
第1讲 焊接裂纹产生机理及其防治
二 冷裂纹(Cold Cracking) 焊后冷至较低温度(马氏体转变温度Ms附近),由 拘束应力/淬硬组织和氢共同作用产生. 特征:a.主要在热影响区;b.焊缝少(横向裂纹). 1. 延迟裂纹 特点:a.具有延迟现象. b.决定于钢种淬硬倾向 /焊 接接头应力状态和熔敷金属中扩散氢含量. 2. 淬硬脆化裂纹 特征:a.钢种淬硬倾向大;b.没有氢诱发/仅拘束应 力作用;c.没有延迟现象;d.出现热影响区或焊缝. 3. 低塑性脆化裂纹 特点:a.低塑性材料;b.无延迟现象.
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。
焊接裂纹产生原因及防治措施

以下为焊接裂纹产生原因及防治措施,一起来看看吧。
1、焊接裂纹的现象在焊缝或近缝区,由于焊接的影响,材料的原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为焊接裂缝,它具有缺口尖锐和长宽比大的特征。
按产生时的温度和时间的不同,裂纹可分为:热裂纹、冷裂纹、应力腐蚀裂纹和层状撕裂。
在焊接生产中,裂纹产生的部位有很多。
有的裂纹出现在焊缝表面,肉眼就能观察到;有的隐藏在焊缝内部,通过探伤检查才能发现;有的产生在焊缝上;有的则产生在热影响区内。
值得注意的是,裂纹有时在焊接过程中产生,有时在焊件焊后放置或运行一段时间之后才出现,后一种称为延迟裂纹,这种裂纹的危害性更为严重。
2、焊接裂纹的危害焊接裂缝是一种危害大的缺陷,除了降低焊接接头的承载能力,还因裂缝末端的尖锐缺口将引起严重的应力集中,促使裂缝扩展,最终会导致焊接结构的破坏,使产品报废,甚至会引起严重的事故。
通常,在焊接接头中,裂缝是一种不允许存在的缺陷。
一旦发现即应彻底清除,进行返修焊接。
3、焊接裂纹的产生原因及防治措施由于不同裂缝的产生原因和形成机理不同,下面就热裂缝、冷裂缝和再热裂缝三类分别予以讨论。
3.1、热裂纹热裂缝一般是指高温下(从凝固温度范围附近至铁碳平衡图上的A3线以上温度)所产生的裂纹,又称高温裂缝或结晶裂缝。
热裂缝通常在焊缝内产生,有时也可能出现在热影响区。
原因:由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象,低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层存在形成偏析,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缝。
此外,如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质,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,当焊接拉应力足够大时,也会被拉开而形成热影响区液化裂缝。
总之,热裂缝的产生是冶金因素和力学因素综合作用的结果。
防治措施:防止产生热裂缝的措施,可以从冶金因素和力学因素两个方面入手。
控制母材及焊材有害元素、杂质含量限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素及有害杂质的含量。
焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施

浅谈焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施摘要:焊接缺陷是在焊接过程中焊接接头产生的金属不连续、不致密或连续不良的现象,焊接缺陷的形成不仅会降低结构的性能,影响结构的安全使用,严重时还将导致脆性破坏,引起重大安全事故。
而焊接裂纹是一种危害性最大的一种常见焊接缺陷,为消除焊接裂纹,保证焊接接头质量,本文对焊接裂纹缺陷产生的原因及预防措施进行探讨分析。
关键字:焊接裂纹缺陷预防措施焊接裂纹是在焊接应力及其它致脆因素的共同作用下,焊接过程中或焊接后,焊接接头中局部区域(焊缝或焊接热影响区)的金属原子结合力遭到破坏而出现的新界面所产生的缝隙。
它具有尖锐的缺口和长宽比大的特征。
焊接裂纹是最危险的缺陷,除降低焊接接头的力学性能指标外,裂纹末端的缺口易引起应力集中,促使裂纹延伸和扩展,成为结构断裂失效的起源,焊接技术条件中是不允许焊接裂纹存在的。
1.焊接裂纹的产生的机理及形式焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化,有较大的冷收缩应力存在,而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力,更加上母材非焊接部位处于冷固态状况,与焊接部位存在很大的温差,从而产生热应力等等,这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限,材料将发生塑性变形,超过材料的强度极限则导致开裂。
裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度,并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点,成为结构断裂的起源。
按照产生机理焊接裂纹可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹和层状撕裂裂纹几种。
在焊接过程中,裂纹出现的位置和时间各不相同,裂纹可能出现在焊缝表面、焊缝内部、焊缝位置和热影响区等位置,裂纹的形成可能是在焊接过程中产生,也可能在焊后一段时间出现,后一种情况危害更为严重。
2.焊接裂纹产生的原因及预防措施2.1 热裂纹热裂纹产生于焊缝形成后的冷却结晶过程中,主要发生在晶界上,也称为沿晶裂纹,其位置多在焊缝金属的中心和电弧焊的起弧与熄弧的弧坑处,呈纵向或横向辐射状,严重时能贯穿到表面和热影响区。
焊接裂纹产生的原因及预防措施

焊接裂纹产生的原因及预防措施摘要裂纹是焊接结构最危险的一种缺陷,不仅会使产品报废,而且还可能引起严重的事故。
所以如何避免裂纹的产生是保证焊接质量的关键。
本文着重从焊接裂纹形成原因,影响裂纹生成的因素以及防止措施三方面进行探讨。
关键词热裂纹;冷裂纹;产生原因;预防措施0引言在焊接应力及其他致脆因素的作用下,焊接接头中局部区域因开裂而产生的缝隙称为焊接裂纹。
在焊接生产中出现的裂纹形式是多种多样的,根据裂纹产生的情况,可把焊接裂纹归纳为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂。
下面主要讨论较为常见的热裂纹和冷裂纹。
1热裂纹热裂纹是高温下在焊缝金属和焊缝热影响区中产生的一种沿晶裂纹。
热裂纹产生的原因焊接是一个局部加热的过程,液体由液态向固态转变的过程需要放热,体积缩小,焊缝金属凝固后,在冷却过程中处于放热状态,因此体积收缩。
但焊缝周围金属性能稳定,焊缝金属的收缩受到阻碍,因而使焊缝受到拉力作用。
在焊缝开始凝固、结晶时,液体流动性较小,因此产生的拉应力不会引起裂纹。
此时的液体金属可以在晶粒间自由流动,因而拉应力造成的晶粒间隙能被液体金属填满。
当温度继续下降时,柱状晶体继续生长,拉应力也逐渐增长。
之所以焊缝中的共晶体被柱状晶体推向晶界,聚集在晶界上,是因为焊缝中低熔共晶体的熔点比较低,凝固的时间晚。
在焊缝金属基本上都凝固时,小部分低熔点的金属还未完全凝固,在晶界上形成了一种“液体夹层”,拉应力在此时已经变的比较大了,然而液体金属本身强度很小,这大大减弱了晶粒间的结合。
在拉应力的作用下,柱状晶体之间的间隙被增大,低熔点液体金属这时填充不了被增大的空隙,因此产生了裂纹。
1.1由此可见,拉应力是产生热裂纹的外因,晶界上的低熔点共晶体是产生热裂纹的内因,拉应力作用在低熔点共晶体处的晶界上而造成裂纹。
1.2影响生成热裂纹的因素1)合金元素的影响。
合金元素是影响热裂纹倾向最根本的因素,其中主要有以下几个:硫:硫在钢中能形成多种低熔点共晶体,同铁会形成FeS,FeS与铁以及FeS与FeO会形成低于钢熔点的共晶体,它们在焊缝结晶时聚集在晶界上,当焊缝金属大部分已凝固时,它尚未凝固,形成液态薄膜,因而增大热裂纹倾向。
焊接裂纹产生原因及防治

焊接裂纹产生原因及防治背景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。
硬质合金钎焊裂纹的预防措施

硬质合金钎焊裂纹的产生机理与预防措施(一)对于硬质合金的发展和应用来讲,质量显得越来越重要,但是在一些厂家焊接使用过程中,经常会出现一些问题,例如:裂纹。
今天比亚特自动化和大家一起就来了解下——钎焊裂纹产生的根源是钎焊过程中产生的拉应力超过了硬质合金的抗拉强度,有时也产生于基体。
通过长期的实验和总结,我们可以发现拉应力的产生有五种途径有:工具结构、热应力、机械性能差异、后续加工等等。
一、工具结构引发的裂纹由于工具结构设计不合理而产生附加拉应力,是引起裂纹的重要因素。
其中,封闭式或半封闭式的钎缝都是增加钎焊应力促使产生裂纹的主要原因。
设计人员应掌握以下原则:即在满足使用所需的钎缝强度前提下,尽可能减少钎焊面和钎焊面积。
设计人员在设计工具时,首先校核的是钎缝强度。
为了提高连接强度常常简单的增加钎焊面或钎焊面积,忽视了增加钎焊面积时带来的钎焊应力,导致裂纹的根源不在钎焊过程,很难依靠钎焊工艺避免这类裂纹产生。
二、热应力引发的裂纹热应力引发的硬质合金裂纹的主要诱因是钎焊加热速度过快或钎焊后剧冷。
火焰钎焊、电阻钎焊和高频感应焊等钎焊工艺容易导致钎焊加热过快、升温过速。
氧气乙炔焰加热时,火焰的高温区可达3000℃,当火焰直接烧硬质合金时,使硬质合金表面或局部升温过快时,有时甚至将硬质合金的边角部分烧化,硬质合金尺寸大时将引发裂纹。
高频钎焊时,感应电流的尖角效应、集肤效应和环向效应导致硬质合金局部升温过快、过高而产生裂纹。
钎焊后因剧冷而引发裂纹有下列几种情况:钎焊后,将工具放在潮湿的地面上,或是放在潮湿的石灰槽中,钎焊后,工具被冷风吹;钎焊后,因工具需要淬火而发生剧冷。
一般情况下,对YT30、YT15及大面积钎焊的硬质合金工具,不适宜在钎焊后进行整体淬火,把握好适当的方法来使用比亚特自动化感应钎焊方法,以免发生裂纹。
三、力学性能差异引发的纹裂对于YT60、YT30、YW2、YG2、YG3X等牌号的硬质合金,由于冲击韧度差,在钎焊时容易产生裂纹。
焊接中冷裂纹的形成原理及防止措施

纤维素型焊条 :
60ml / 100g
低氢型焊条 :
5 - 7ml /100g
超低氢型焊条 :
2 - 5ml /100g
熔化极 或钨极 氩弧焊 : 2ml/100g
药芯焊丝气体保护焊 :
6 - 10ml/100g
埋弧焊 :
2 - 7 ml/100g
合肥工业大学材料科学与工程学院制作
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
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一、冷裂纹的分类及特征 二、冷裂纹的影响因素 三、延迟裂纹的形成机理 四、冷裂纹的控制
合肥工业大学材料科学与工程学院制作
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
一、冷裂纹的分类及特征
按裂纹形成原因,冷裂纹可分为以下三类: 延迟裂纹 淬硬脆化裂纹 低塑性脆化裂纹
裂缺纹陷热尖前应端沿力形应在成力缺新增陷的大, 三材裂向料纹应脆源力性前区增沿,加氢形,继成氢续 向浓三新度向的达应三到力向临区应界,诱力值使区时, 扩缺氢散陷向、前其聚沿内集开扩…裂散、、微聚 裂集纹这使扩一内展过压,程力增大, (ZHOU)而复始 持续进行,直至形成 宏观裂纹,
合肥工业大学材料科学与工程学院制作
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
由于微裂纹的形成与裂 应 纹的扩展与 H R的扩散、力 聚集速度有关,所以有延迟 断裂特征,产生裂纹之前的
σ/MPa
σuc
潜伏期
断裂曲线 裂纹扩展
潜伏期的长短与裂纹区的 应力大小有关,拉应力越小, 启裂所需临界氢的浓度越 高,潜伏期 延迟时间 就越 长,
某些淬硬倾向大的钢种,热加工后冷却到Ms 至 室温时,因发生马氏体相变而脆化,在拘束应力作 用下即可产生开裂,这种裂纹又称为淬火裂纹,其 产生与氢的关系不大,基本无延迟现象,成形加工
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焊接裂纹的形成机理与预防措施1、产生焊接冷裂纹的原因焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成。
由于这种裂纹形成与氢有关,且有延迟开裂的特点,因此又称之为焊接氢致裂纹或延迟裂纹。
产生焊接冷裂纹的三个必要条件:(1)氢。
氢的主要来源是焊材中的水分和焊接区域中的油污、铁锈、水以及大气中的水汽等。
这些水、铁锈或有机物经焊接电弧的高温热作用分解成氢原子而进入焊接熔池中。
在焊接过程中氢除向大气中扩散外,余下的在焊缝中呈过饱和状态,即在焊缝中存在着扩散氢。
根据氢脆理论,这种扩散氢将向应变集中区(如微裂纹或缺口尖端附近)扩散,当该区的氢浓度达到某一临界值时,裂纹便继续扩展。
(2)应力。
依据目前国内及国际的施工水平,在球罐的组装过程中总会存在或多或少的强力组对,所以在组装完成后便存在着内应力,这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能完全消除。
再加上球罐焊接是一个局部加热过程,在焊接过程中产生应力与应变的循环,因此球罐焊接后必然存在残余应力。
(3)组织。
焊接热影响区组织中过硬的马氏体含量越多越容易产生冷裂纹。
3、防止产生焊接冷裂纹的措施(1)尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用内在质量好的母材。
即选用碳当量低的优质钢材,尤其是避免母材大型夹渣。
所以在球壳板制造前必须对板材进行严格的超声波检查,对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。
(2)尽量减少氢的来源。
第一,球罐的焊接选用低氢型焊条,必要时要采用超低氢型的焊条;第二,焊条使用前一定要按产品使用说明进行烘干,并贮存在100~150℃的恒温箱中,在使用时放入保温筒内并随用随取,在保温筒内存放时间不得超过4h,否则要按原烘干温度重新烘干,重复烘干不得超过两次;第三,要彻底去除焊接坡口表面及坡口两侧20mm范围内的油污、水分,、铁锈及其他杂物;第四,不在雨雪天及空气相对湿度大于90%时施焊;第五,采取有效的防风措施,以防止吹弧,使焊接熔池得到有效的隔离保护。
(3)选用适当的焊前预热温度和预热范围。
适当的预热温度降低了焊缝冷却速度,可使氢更易从焊缝熔池向大气中扩散,减少了焊缝中扩散氢含量,并且可以降低焊接区的温度梯度和焊缝的冷却速度,尽量减少马氏体的含量,减小温差应力。
预热温度应通过工艺评定来确定,预热范围一般为坡口两侧三倍球壳板厚度且不小于100mm。
当环境温度低时还应增大预热温度和预热范围。
对纵缝应整条焊缝同时预热,不能分段预热。
(4)选用适当的后热温度和后热时间。
随着焊接层数的增多,焊缝中扩散氢会逐渐积累。
因此焊后应立即进行后热,使扩散氢有充分的时间溢出,同时还可以降低焊缝中的残余应力,减少冷裂纹产生的机率。
(5)焊接过程中保持适当的层间温度,适当的层间温度也能延缓焊缝的冷却时间,起到一定的去氢和降低残余应力的作用,层间温度不得低于预热温度下限值。
(6)采用合适的线能量。
若焊接线能量过小,焊缝热影响区容易出现淬硬组织,再加上扩散氢的作用,焊缝容易产生冷裂纹;若线能量过大又会使焊缝热影响区的软化区宽度增加,使焊缝缺口的韧性降低,球罐整体的机械性能下降。
焊接缺陷是影响焊接质量最直接的原因,而焊接裂纹作为最难解决的焊接缺陷之一,在焊管生产中时有出现。
焊接裂纹有横向裂纹和纵向裂纹两种,其中纵向裂纹为可见典型裂纹断口,带圆弧的光滑自由面,有时有氧化物,电子探针发现没其他夹杂物。
预防措施为:1冶金因素控制焊缝中S、P、C含量,是提高抗裂性、减少结晶裂纹的有效措施。
在焊管生产中,选择合适的焊丝、焊剂,有效控制其S、P、C含量,使减少焊缝纵向裂纹的有效措施。
2接头坡口形式合适的焊接坡口是减少焊接裂纹的有效措施,当卷板较厚,板位控制难时会增加裂纹成形几率,提高对头质量,尽量使钢管在成型过程中产生较小的残余应力,能减少结晶裂纹。
3工艺因素减少热输入,能在焊缝中形成较小晶粒尺寸组织;降低焊接速度,可以使晶粒的端部并列长大挤压在一起,避免偏析集中;此外宽焊缝相对窄焊缝能防止晶粒长大直接鹏在一起,避免偏析集中。
焊接横向裂纹,其走向垂直于焊缝,具有沿晶和穿晶特点,预防措施为:1冶金方面1)要保证板材优良的力学性能,保证强度和韧性要求,尽量减少钢中杂质;2)尽量选用低氢和高强度、高韧性的焊接材料,选用合适的焊丝、焊剂匹配,严格清理焊丝和焊接区域,烘干焊剂。
2工艺方面1)焊接线能量过大,会使近缝区晶粒粗大;线能量过小,会使热影响区淬硬,这些都导致横向裂纹产生,应选择合适的焊接线能量;2)预热可降低冷却速度,有效防止横向裂纹产生;3)焊后延缓冷却可使氢充分逸出,也能防止焊缝横向裂纹产生焊接是利用加热或加压等手段,使分离的两部分金属,借助于原子的扩散与结合而形成原子间永久性连接的工艺方法。
焊接方法的种类很多,根据实现金属原子间结合的方式不同,可分为熔化焊、压力焊和钎焊3大类。
焊接方法具有如下优点:(1)成形方便:焊接方法灵活多样,工艺简便;在制造大型、复杂结构和零件时,可采用铸焊、锻焊方法,化大为小,化复杂为简单,再逐次装配焊接而成。
(2)适应性强:采用相应的焊接方法,不仅可生产微型、大型和复杂的金属构件,也能生产气密性好的高温、高压设备和化工设备;此外,采用焊接方法,还能实现异种金属或非金属的连接。
(3)生产成本低:与铆接相比,焊接结构可节省材料10%~20%,并可减少划线、钻孔、装配等工序。
另外,采用焊接结构能够按使用要求选用材料。
在结构的不同部位,按强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温等要求选用不同材料,具有更好的经济性。
焊接电弧是电极与工件之间的强烈而持久的气体放电现象。
电弧的构造:焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区3部分组成。
采用直流弧焊机焊接时有正接法与反接法之分,正接是将工件接电源正极,焊条接负极;反接是将工件接电源负极,焊条(或电极)接正极。
用钢焊条焊接工件时,阳极区温度约为2600K,阴极区温度约为2400K,电弧中心区温度最高,可达6000~8000K。
焊条电弧焊时,对焊接电源的基本要求有:(1)具有陡降的特性;(2)具有一定的空载电压以满足引弧的需要,一般为50~90V;(3)限制适当的短路电流,以保证焊接过程频繁短路时,电流不致无限增大而烧毁电源。
短路电流一般不超过工作电流的1.25~2倍。
常用焊接电源的类型有交流弧焊机、直流弧焊机和交、直流两用弧焊机。
四、焊接冶金过程有何特点?焊接过程中为什么要对焊接区进行有效保护?焊接冶金过程特点:电弧焊时,被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应,如金属的氧化与还原,气体的溶解与析出,杂质的去除等。
因此,焊接熔池可以看成是一座微型冶金炉。
但是,焊接冶金过程与一般的冶炼过程不同,主要有以下特点。
(1)冶金温度高:容易造成合金元素的烧损与蒸发;(2)冶金过程短:焊接时,由于焊接熔池体积小(一般2~3cm3),冷却速度快,液态停留时间短(熔池从形成到凝固约10s),各种化学反应无法达到平衡状态,在焊缝中会出现化学成分不均匀的偏析现象。
(3)冶金条件差:焊接熔池一般暴露在空气中,熔池周围的气体、铁锈、油污等在电弧的高温下,将分解成原子态的氧、氮等,极易同金属元素产生化学反应。
反应生成的氧化物、氮化物混入焊缝中,使焊缝的力学性能下降;空气中水分分解成氢原子,在焊缝中产生气孔、裂缝等缺陷,会出现“氢脆”现象。
上述情况将严重影响焊接质量,因此,必须采取有效措施来保护焊接区,防止周围有害气体侵入金属熔池。
(7)防止强力组对。
在球罐组对过程中选用合适的工艺和组装机具,尽量避免强力组对。
强力组对将使球罐在焊接前就存在强大的附加内应力,这种内应力在焊后也不可能完全消除。
(8)减小错边和角变形。
在错边和角变形存在的部位,曲率发生了突变,所以焊后将会存在强大的残余内应力。
(9)采用合理的焊接顺序。
当采用合理的顺序焊接时,整台球罐将同时对称地收缩或膨胀,这样能控制焊接变形,减小焊接残余应力。
球罐焊接应遵循先纵缝后环缝,先大坡口后小坡口,先赤道后温带最后极带的原则,而且焊工应对称、均匀施焊。
球罐焊缝的打底焊要采用分段退焊法,分段长度为600~700mm。
(10)避免工艺缺陷的产生。
咬边、未焊透、长条状夹渣等工艺缺陷部位是应力集中区,这些部位容易产生冷裂纹。
(11)确保封底焊缝的质量,封底焊缝要自上而下焊接,不能采用摆动、为了防止裂缝,减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
3.1控制温度的措施如下:3.1.1采用改善骨料级配,用干硬性混凝土,掺混合料,加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中水泥用量;3.1.2拌和混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;3.1.3热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;3.1.4在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;3.1.5规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;3.1.6施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
3.2改善约束条件的措施是:3.2.1合理地分缝分块;3.2.2避免基础过大起伏;3.2.3合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。
此外,改善混凝土的性能提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量对防止裂缝是十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土心早拆模。
当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。
在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就在导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著效果。
加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低。
只是对一般钢筋混凝土有影响。
在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。
钢的线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。
由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7—15倍,当内混凝土应力过到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100—200kg/cm .因此,在混凝土中想要利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。
但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与尝试较小了。
而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。
混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数量属于干缩裂缝。