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許昌鋼結(jié)構(gòu)焊接熱裂紋和冷裂紋預(yù)防措施

發(fā)布時間：

2024-09-14

鋼結(jié)構(gòu)工件由于存在外形尺寸較大

、形狀多樣

、焊縫多、焊接位置不對稱等因素

，在加工過程中，常出現(xiàn)多種焊接問題

，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如局部變形和產(chǎn)生焊接裂紋等

。

　鋼結(jié)構(gòu)工件由于存在外形尺寸較大

、形狀多樣、焊縫多

、焊接位置不對稱等因素，在加工過程中

，常出現(xiàn)多種焊接問題，影響產(chǎn)品的質(zhì)量

，如局部變形和產(chǎn)生焊接裂紋等。

焊接中的局部變形產(chǎn)生的原因很多

，如加工件的剛性小或不均勻

，焊后收縮

，變性不一致

；或加工件本身焊縫布置不均，導(dǎo)致收縮不均勻

，焊縫多的部位收縮大

、變形也大

。另外，加工人員操作不當(dāng)

，未對稱分層

、分段

、間斷施焊，焊接電流

、速度

、方向不一致

，會造成加工件變形的不一致。焊接時“咬肉”過大

，會引起焊接應(yīng)力集中和過量變形

，而焊接放置不平，應(yīng)力集中釋放時也會引起變形

。

鋼結(jié)構(gòu)焊接常出現(xiàn)的另一質(zhì)量問題是產(chǎn)生焊接裂紋

。分為熱裂紋和冷裂紋兩類

。

熱裂紋是指高溫下所產(chǎn)生的裂紋

，又稱高溫裂紋或結(jié)晶裂紋，通常產(chǎn)生在焊縫內(nèi)部

，有時也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)

，表現(xiàn)形式有：縱向裂紋、橫向裂紋

、根部裂紋弧坑裂紋和熱影響區(qū)裂紋

。其產(chǎn)生原因是由于焊接熔池在結(jié)晶過程中存在著偏析現(xiàn)象

，低熔點共晶和雜質(zhì)在結(jié)晶過程中以液態(tài)間層形式存在從而形成偏析，凝固以后強度也較低

。當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時，就會將液態(tài)間層或剛凝固不久的固態(tài)金屬拉開

，形成裂紋。此外

，如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質(zhì)

，當(dāng)焊接拉應(yīng)力足夠大時，也會被拉開

?div id="m50uktp" class="box-center"> ？傊瑹崃鸭y的產(chǎn)生是冶金因素和力學(xué)因素共同作用的結(jié)果

。

針對其產(chǎn)生原因

，其預(yù)防措施如下：

限制母材及焊接材料(包括焊條、焊絲

、焊劑和保護氣體)中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，特別應(yīng)控制硫

、磷的含量和降低含碳，一般用于焊接的鋼材中硫的含量不應(yīng)大于0.045%

，磷的含量不應(yīng)大于0.055%

；另外鋼材含碳量越離，焊接性能越差

，一般焊縫中碳的含量控制在0.10%以下時

，熱裂紋敏感性可大大降低

。二是調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分

，改善焊縫組織

，細(xì)化焊縫品粒，以提高其塑性

，減少或分散偏析程度，控制低熔點共品的有害影響

。三是采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的雜質(zhì)含攝

，改善結(jié)晶時的偏析程度。適當(dāng)提高焊縫的形狀系數(shù)

，采用多層多道焊接方法

，避免中心線偏析

，也可防止中心線裂紋。另外在操作時采用合理的焊接順序和方向

，采用較小的焊接線能超

，整體預(yù)熱和錘擊法，收弧時填滿弧坑等工藝措施

，也能預(yù)防熱裂紋的產(chǎn)生。

冷裂紋一般是指焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)(300～200℃以下)產(chǎn)生的裂紋

。可以在焊接后立即出現(xiàn)

，也可以在焊接以后的較長時間才發(fā)生

，故也稱為延遲裂紋

。其形成的基本條件有3個：焊接接頭形成淬硬組織

；擴散氫的存在和濃集

；存在著較大的焊接拉伸應(yīng)力

。

焊接局部變形的預(yù)防措施

，在程序控制方面:

一是設(shè)計時盡量使工件各部分剛度和焊縫均勻布置

，對稱設(shè)置焊縫減少交叉和密集焊縫；

二是要制定合理的焊接順序

，以減少變形。如先焊主焊縫后焊次要焊縫

，先焊對稱部位的焊縫后焊非對稱焊縫，先焊收縮量大的焊縫后焊收縮量小的焊縫

，先焊對接焊縫后焊角焊縫

。對尺寸大焊縫多的工件

，采用分段、分層

、間斷施焊，并控制電流

、速度、方向一致

。手工焊接較長焊縫時，應(yīng)采用分段進行間斷焊接法

，由工件的中間向兩頭退焊，焊接時人員應(yīng)對稱分散布置

，避免由于熱量集中引起變形。大型工件如形狀不對稱，應(yīng)將小部件組焊矯正完變形后

，再進行裝配焊接，以減少整體變形

。在作業(yè)實施中，工件焊接時應(yīng)經(jīng)常翻動

，使變形互相抵消。對于焊后易產(chǎn)生角變形的零部件

，應(yīng)在焊前進行預(yù)變形處理，如鋼板v形坡口對接

，在焊接前應(yīng)將接口適當(dāng)墊高

，這樣可使焊后變平。另外

，還可通過外焊加固件

，增大工件的剛性來限制焊接變形，這時

，加固件的位置應(yīng)設(shè)在收縮應(yīng)力的反面

。對已經(jīng)變形的工件處理辦法，如變形不大

，可采用火烤矯正。如變形較大

，采用邊烤邊用千斤頂頂?shù)姆椒ǔC正。

冷裂紋的預(yù)防措施主要有幾方面：

一是選擇合理的焊接規(guī)范和線能

，改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)，如焊前預(yù)熱

、控制層間溫度

、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出

；

二是采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的擴散氧含量

。

三是焊條和焊劑在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進行烘干(低氫焊條300℃～350℃保溫lh；酸性焊條l00℃～l50℃保溫lh

；焊劑200℃～250°保溫2h)，認(rèn)真清理坡口和焊絲

，汰除油污

、水分和銹斑等臟物

，以減少氫的來源。

四是焊后及時進行熱處理

。一種是進行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力

，使淬火組織回火

，改善其韌性

；二是進行消氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出

。除此之外

，選材上提高鋼材質(zhì)量，減少鋼材中的層狀夾雜物

，工藝上采取可降低焊接應(yīng)力的各種措施

，也都是必要的。

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