简析钢结构产生焊接裂纹的原因及其处理方法

贾全仓 杨淑霞

【摘 要】焊接中的各种因素是钢结构产生裂纹的主要原因，本文分析了焊接裂纹产生的主要因素，并提出防止措施。

【关键词】裂纹；类型；产生原因；防止方法

中图分类号： TG115 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）05-0042-002

【Abstract】Welding of various factors are the main reasons for the steel structure cracks， this paper analyzes the welding crack are the main factors， and prevention measures are put forward.

【Key words】The crack；Type；The reasons causing；Prevent method

焊缝中的裂纹主要由于焊缝存在着夹渣、气孔等隐陷；焊缝的收缩应力超过钢材极限强度；焊接技术不好及使用中承受的各种力大于钢材的极限强度和疲劳强度等。

1 焊接裂纹的类型

焊接裂纹按其产生部位不同分为熔合线裂纹、纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹以及热影响区裂纹等；按产生裂纹的温度及时间不同分为热裂纹和冷裂纹。

1.1 热裂纹

当焊接温度在1000～1350°时，焊波凝结末期晶体之间的液态和半液态层，由于柱状晶体是垂直于冷却面而生长的，在狭窄而深度大的熔池中两个相反方向就留下了会合面，此会合面由于两旁受力处于最脆弱的地方，因此容易產生热裂纹，如图1（a）所示。热裂纹的表现形式是在焊缝表面或断面显现黑色。另外，在晶体凝结过程中，偏析出来的杂质被正在成长中的晶体推向前端，这种有害杂质的聚积现象也产生热裂纹，如图1（b）所示。

1.2 冷裂纹

这是一种与液态层间无关的晶内裂纹，是当温度冷却到比形成热裂纹低时，出现由奥氏体转化成马氏体而产生很大的结晶应力所致。

1.3 蓝脆现象

当温度冷却到200～300°时，钢会发生相当于蓝色淬火，冲击韧性显著降低，强度提高，塑性降低，形成焊接裂纹的起因。这种现象在焊接低碳钢沸腾钢时尤其突出。

2 焊接裂纹产生的原因

2.1 材质引起

一般与焊缝（包括焊条、焊丝、溶剂等）的化学成分及焊件的可焊性有关，如果含碳量较高，含硫、磷量过多，则容易产生焊接裂纹。

2.2 操作引起

例如焊接时热规范控制不当，操作基本功不好等。

（1）电流太大焊穿了；电流太小未焊透。

（2）电压低，焊条融化慢，不能与焊件很好的沾合；电压太高，焊条熔化太快，滴在焊件上也不能很好的沾合。

（3）坡口太大，填充焊水多，收缩量大；坡口太小，没有焊透。

（4）钝边太大，焊不透；钝边小，易焊穿。

（5）运条偏，易咬边，焊缝不在中，施焊角度不对。

（6）焊波不够高或过高，焊渣未清除干净就施焊等。

以上情况有不会立即产生裂纹，但在使用中都是裂纹的起因（见图2）。

2.3 结构引起

裂纹的产生也常与结构在焊接后所产生的应力和变形有关。由于结构上的原因而产生焊接裂纹有以下几点：

（1）焊接结构设计不合理。例如焊缝过于集中，如图3（c）所示；焊缝正处在力变换比较频繁的点上，如图3（b）所示，这两种情况都有可能产生裂纹。合理的焊缝应为图3（a）（d）所示。

（2）焊缝结构刚性过强，收缩应力超过焊缝金属极限强度。

（3）焊接顺序不适当而造成强大的收缩应力。

3 焊接裂纹防止的方法

如上所说，焊接裂纹的产生会影响钢结构的质量，严重时甚至会使钢结构遭到破坏，因此必须加以防止。防止焊接裂纹的方法，归纳起来有如下几点：

（1）焊前要抓住三点：检查钢材的可焊性，净化焊缝，烘干焊条和焊剂。

（2）防止热裂纹的方法时应减少结晶过程中的拉应力，例如避免焊缝在一起；采取预热，消除晶际液态间层。利用冶金特性，选用含碳含硫低而含锰量高的焊条。如果是采用埋弧焊施焊则可使用低硅焊剂，促使无定向组织出现。

（3）防止冷裂纹的方法是应采用均匀冷却或提高钢的塑形。

（4）遵守操作规程，练好基本功，加强责任心，发现问题不能马虎，应及时回修好。

（5）选择合理的结构形式和正确的焊接顺序。

4 结束语

钢结构产生裂纹的原因很多，但焊缝中的裂纹是其最危险的缺陷，大部分钢结构被破坏的原因是由于裂纹所造成的，因此焊缝中不能允许裂纹存在。这点在生产中必须给予足够的重视。

【参考文献】

[1]邓洪军.焊接结构生产[M].北京：机械工业出版社，2012.