钢结构焊接裂纹的原因及预防措施

最新【精品】范文 参考文献 专业论文钢结构焊接裂纹的原因及预防措施钢结构焊接裂纹的原因及预防措施 摘要：当今工业正值蓬勃发展阶段，而焊接作为一门重要的金属加工工艺,在机械、石油、化工、建筑、交通、矿山等方面都得到了广泛的应用。而焊接缺陷又是生产中极为不利的因素，其中裂纹是常见的而又十分危险的缺陷，它不仅会使产品报废，而且还可能引起严重的事故。对钢结构焊接裂纹产生的内在原因和外在原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。 关键词：钢结构焊接裂纹 原因 预防措施 中图分类号： TU391文献标识码：A 文章编号： 焊接裂纹是钢结构制作工程中经常发生且危害较大的质量通病。近几年来，马钢集团的300T转炉、电炉和湘钢集团的150T转炉主厂房均为钢结构，厂房柱子、梁为焊接H型钢，公辅外网管道为卷焊管，总制作量多达5万多吨。在项目初期的钢结构制作过程中，不时发现焊接裂纹，如在管道制作工程中出现纵向焊缝裂纹，降低了焊接接头的承载能力，最终导致焊接结构的破坏，缩短结构寿命，间接延误施工工期，增加了工程成本。焊接裂纹是钢结构制作工程中危害最大的缺陷，一经发现，必须进行返修焊接直至合格。下面对焊缝裂纹产生的原因及预防措施进行简要的分析。 1裂纹产生内在原因分析及预防措施 一般焊接裂纹按其产生的温度和时间分为可分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。在焊接过程中，裂纹产生的部位不同。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，这种裂纹的危害性极为严重1。 1.1 热裂纹 热裂纹是指高温下所产生的裂纹，又称高温裂纹或结晶裂纹，通常产生在焊缝内部，有时也可能出现在热影响区，表现形式有：纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹和热影响区裂纹。其产生原因是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形式存在从而形成偏析，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纹。此外，如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质，当焊接拉应力足够大时，也会被拉开。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。针对其产生原因，其预防措施如下：1)限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素和有害杂质的含量，特别应控制硫、磷的含量和降低含碳，一般用于焊接的钢材中硫的含量不应大于0.045%，磷的含量不应大于0.055%；另外钢材含碳量越离，焊接性能越差，一般焊缝中碳的含量控制在0.10%以下时，热裂纹敏感性可大大降低； 调整焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，以提高其塑性，减少或分散偏析程度，控制低熔点共晶的有害影响； 采用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的杂质含摄，改善结晶时的偏析程度； 适当提高焊缝的形状系数，采用多层多道焊接方法，避免中心线偏析，可防止中心线裂纹。因焊缝形状系数过小时，焊缝窄而深，低熔点杂质聚集在焊缝中心，产生热裂纹的可能性大大增加；焊缝的形状系数较大时，焊缝宽而浅，低熔点共晶和杂质聚集在焊缝近表面区，大大降低中心线裂纹产生的倾向； 采用合理的焊接顺序和方向，采用较小的焊接线能量，整体预热和锤击法，收弧时填满弧坑等工艺措施。1.2 冷裂纹 冷裂纹一般是指焊缝在冷却过程中温度降到马氏体转变温度范围内(300200以下)产生的，焊接中碳钢、高碳钢、低合金高强度钢、某些超高强度钢、工具钢、钛合金等材料时容易出现这种缺陷。经常产生在热影响区，有时也产生在焊缝金属中。其特征是穿过晶粒内部开裂，裂纹断面上没有明显的氧化色彩，断口发亮。其预防措施主要有：1）选择合理的焊接工艺和线能量，改善焊缝及热影响区组织状态，如焊前预热、控制层问温度、焊后缓冷或后热等以加快氢分子逸出； 2）采用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的扩散氧含量； 3）焊条和焊剂在使用前应严格按照规定的要求进行烘干(低氢焊条300350保温lh；酸性焊条l00l50保温lh；焊剂200250.C保温2h)2，认真清理坡口和焊丝，去除油污、水分和锈斑等脏物，以减少氢的来源； 4）焊后及时进行热处理：进行退火处理，以消除内应力，使淬火组织回火，改善其韧性；进行消氢处理，使氢从焊接接头中充分逸出； 5）提高钢材质量，减少钢材中的层状夹杂物； 6）采取可降低焊接应力的各种工艺措施（同热裂纹）。 1.3 再热裂纹 再热裂纹起源于焊接热影区的粗晶区，具有晶界断裂的特征，大多发生在应力集中部位，一般在焊缝区域再次受到加热时才会形成。其产生原因一般认为是再加热时，在第一次热过程中过饱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，当晶界的塑性应变能力不足以承受松弛应力过程中产生的应变时，就会形成再热裂纹。其预防措施主要有： 减少残余应力和应力集中，如提高热温度、焊后缓冷、使焊缝与母材平滑过度等； 在满足设计要求的前提下，选择适当的焊接材料，使焊缝的高温强度稍低于母材，让应力在焊缝中松弛； 在保证室温接头强度的情况下，提高消除应力的退火温度，析出较大碳化物粒子，以改善高温延性。 2裂缝产生外在原因及预防措施 焊接裂纹除以上工艺及原材料的原因外，人的因素和环境条件也是很关键的外因。如在焊接过程中，对产生焊接裂纹的原因及预防措施重视不够，制定的焊接工艺过于简单或不严格按照焊接工艺施焊；焊接工程师较少，焊接过程中缺乏焊接专业监督指导，对焊接后出现的问题不能及时处理；现场管理混乱，原材料缺乏严格的质量检验制度而误用不合格材料。其预防措施：通过加强管理，建立严格的质量保证体系和技术保证体系，认真落实逐级技术交底制和三检制，对管理人员、技术人员、操作人员有针对性的进行理论与实操培训，达不到要求者一律不准上岗。 3结 语 本文详细论述了焊接裂纹产生的原因及预防措施，有助于焊接作业的安全生产工作，通过分析，基本上找到了相应的预防措施，避免了大量钢结构焊缝裂纹