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焊缝为什么会开裂

2022-12-25 14:12:15 点击数:

什么是焊接裂纹?

焊接裂纹是焊接件中最常见的一种严重缺陷。在焊接应力及其他致脆因素共同作用下,焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。裂纹影响焊接件的安全使用,是一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹不仅发生于焊接过程中,有的还有一定潜伏期,有的则产生于焊后的再次加热过程中。

焊接裂纹产生的原因有哪些?

焊缝在焊接当中开裂有以下原因:应力、拘束力、刚性、化学成分、焊缝预留的间隙、电流、焊道、母材清洁度等。这些因素都可能是造成焊缝开裂。虽然焊缝开裂原因很多,但在不同场合是多种因素造成,也有两种或三种因素造成的。但不管几个因素,其中必有一个主要因素。也有各种条件都没有什么影响,只受一个因素造成焊缝开裂。因此出现焊缝开裂必须首先正确地分析出开裂的主要因素和次要因素,根据造成开裂的主要、次要因素采取相应措施进行解决。

焊接过程形成的焊缝是焊条和母材两者经过电流高温熔化后形成焊缝,是焊条和母材由固体变成液体,高温液体是热胀,冷却变成固体是收缩。由于热胀冷缩,自然使焊接结构产生应力。有些焊接结构本身就存有拘束力和刚性。

焊接过程是由固体变成液体,也就是由固态转变成液态(通常说铁水),再由液态变成固态,也就形成焊缝。液态转变成固态(也就是铁水转变成晶粒)。铁水变成晶粒的过程就是结晶过程。

母材温度低的位置先开始结晶,逐渐向焊缝中间位置伸展,焊缝中间最后结晶。由于热胀冷缩的作用,焊接结构受应力或拘束力或刚性的影响,使母材晶粒连接不到一起,轻者在焊缝中间出现小裂纹,重者在焊缝中间出现明显的裂缝。

即使母材和电焊条的化学成分都好,受焊接结构的拘束力、刚性和焊接过程产生的应力影响,也会出现裂纹或裂缝。

如果母材和电焊条的化学成分不好(碳、硫、磷等偏高);或是焊缝预留间隙太大,母材在焊缝边缘杂质过多,或电流过大,并且焊接速度过快、过慢、焊道过宽等因素会使焊缝开裂情况更要加重。

焊接裂纹的种类及预防措施:

焊接裂纹根据其部位、尺寸、形成原因和机理的不同,可以有不同的分类方法。按裂纹形成的条件,可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。

根据焊接工程现场焊缝开裂情况,多数是因为应力、拘束力、刚性造成的。可以说往往是应力、拘束力、刚性为焊缝开裂的主要因素。

解决应力、拘束力、刚性造成焊缝开裂比较有效的办法是:采取固定焊、分散焊。

所谓固定焊:先将焊件的全部焊缝,或是重要部位焊缝,先采取小电流、窄焊道、短距离焊,全部固定住。这样使焊件不易产生较大应力。

即便在焊件各处都固定住,但也不可在同一位置顺序向前,更不可采取大电流并采用大规格焊条。应换位置焊,不使其局部位置产生过大热量。有拘束力和刚性结构可以采取同样的方法解决。

所谓分散焊,这对大型结构来说决不可在同一位置顺序焊,应当调换位置进行焊。

对大型结构不仅得先固定焊,再采取分散焊,第一焊道也不可用大电流和大规格焊条。对整体大结构来说全部焊缝自始至终都得分散焊,不然,虽然焊缝不开裂,但残留应力太大。

(文章转自压力容器人微信公众号,如有侵权请联系删除)


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