熔焊原理-焊接冷裂纹
第17讲_焊接冷裂纹..
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(2)组织的作用 钢材的淬硬倾向越大或马氏体数量越多，越容易产 生冷裂纹。 因为马氏体是碳在α铁中的过饱和固溶体，是一种 硬脆组织，发生断裂只需消耗较低的能量。 不同化学成分和形态的马氏体组织的冷裂敏感性不 同，如果出现的是板条状低碳马氏体，因Ms点较高， 转变后有自回火作用பைடு நூலகம்既有较高的强度又有足够的 韧性，抗裂性能优于含碳量较高的片状孪晶马氏体。 孪晶马氏体的硬度很高，韧性也很差，对冷裂纹特 别敏感。
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(3)应力的作用 1)热应力 在接头上不同位置的热应力其方向和大小是随焊接热循环 而变化，冷却后在接头上留存着残余应力，其大小及分布 决定于母材和填充金属的热物理性质、温度场以及结构的 刚度等，其最大值可达母材的屈服点σs。 2)组织应力 高强度钢奥氏体分解时，析出铁素体、珠光体、马氏体等 组织，由于它们具有不同的膨胀系数，引起了局部体积变 化，从而产生组织应力。 3)拘束应力 指的是接头受到外部刚性拘束，焊件收缩不自由而引起的 应力。它的大小与结构的厚度和拘束度等合关。
图4.8 三种冷裂纹示意图 43 1——焊趾裂纹，2——根部裂纹，3——焊道下裂纹
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二、冷裂纹的特征及产生机理 1、产生延迟裂纹的三个基本要素 ① 钢材的淬硬倾向 ② 焊接接头中的氢含量及其分布 ③ 焊接接头的拘束应力状态 产生延迟裂纹的孕育期： 决定于焊缝金属中扩散氢的含量与焊接接头 所处的应力状态的交互作用。 相应于某一应力状态，焊缝金属中含氢量愈 高，裂纹的孕育期愈短，裂纹倾向就愈大。 当应力状态恶劣，拉应力水平高时，即使含 氢量比较低，经过不长的孕育期，即有裂纹产生。
图4.9 氢在铁中的溶解度与温度的关系
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焊接裂纹案例
焊接裂纹案例
焊接裂纹是焊接过程中常见的缺陷之一，它是指焊接接头或焊缝中出现的裂纹。
焊接裂纹的出现可能影响焊接接头的强度和密封性能，因此是需要予以修复或避免的。
以下是一些常见的焊接裂纹案例：
1. 热裂纹：在焊接过程中，由于焊缝附近的材料受到高温热输入和冷却收缩的影响，可能发生热裂纹。
这种裂纹通常发生在焊接处附近的高应力区域，如焊接金属的变形区域或熔融区域。
2. 冷裂纹：冷裂纹是焊接后在冷却过程中出现的裂纹。
它通常是由于焊接接头的残余应力和局部凝固收缩引起的。
冷裂纹可能发生在焊接缺口处或焊缝附近的低温区域。
3. 热裂纹和冷裂纹的组合：在某些情况下，焊接接头可能同时出现热裂纹和冷裂纹。
这种组合形式的裂纹通常发生在高应力区域、冷却速度较快的区域和残余应力较大的区域。
4. 氢致裂纹：在焊接过程中，如果焊接金属中存在大量的氢气，它可能会导致氢致裂纹的形成。
这种裂纹通常在焊缝附近出现，并且沿着晶界或金属的弱点扩展。
5. 疲劳裂纹：疲劳裂纹是由于循环载荷引起的，通常出现在焊接接头的应力集中区域。
它们最初可能很小，但随着时间的推移，可能会扩展并导致接头失效。
上述案例只是焊接裂纹的一部分，实际情况可能更加复杂。
为了避免焊接裂纹的出现，可以采取一些措施，如选择适当的焊接材料、控制焊接工艺参数、预热工件和后续热处理等。
此外，焊接操作人员的经验和技术水平也对避免焊接裂纹至关重要。
焊接裂纹的相关基础知识
焊接裂纹的相关基础知识一、焊接裂纹概述焊接裂纹是焊接过程中一种常见的缺陷，它是指在焊接接头中出现的裂隙。
这种裂纹的产生通常是由于焊接过程中的热循环和应力作用导致的。
焊接裂纹对焊接接头的强度和可靠性产生严重影响，因此防止焊接裂纹的产生是焊接工作中一项重要的任务。
二、焊接裂纹类型1.热裂纹：热裂纹是指在焊接过程中，由于熔池中的杂质和凝固过程中的收缩应力作用，导致在焊缝中心出现的裂纹。
热裂纹通常发生在焊缝冷却过程中，由于凝固收缩而受到拉应力的作用，从而产生裂纹。
2.冷裂纹：冷裂纹是指在焊接完成后，由于材料淬火、应力集中等因素导致的裂纹。
冷裂纹通常发生在高强度钢、铝合金等材料中，由于这些材料具有较大的淬硬倾向，因此在焊接过程中容易产生冷裂纹。
3.再热裂纹：再热裂纹是指焊接完成后，在一定温度范围内再次加热时出现的裂纹。
再热裂纹通常发生在某些合金材料中，如不锈钢、镍基合金等，与材料的成分、微观结构和残余应力等因素有关。
三、焊接裂纹产生原因1.材料因素：材料的选择对于防止焊接裂纹的产生至关重要。
一些材料具有较大的淬硬倾向，容易产生冷裂纹；而一些材料在高温下容易产生脆化现象，导致热裂纹的产生。
因此，在选择焊接材料时，应根据材料的特性选择合适的焊接材料和工艺参数。
2.焊接工艺因素：焊接工艺的选择不当也是导致焊接裂纹的重要原因之一。
例如，焊接电流过大或过小、电弧电压过高或过低、焊接速度过快或过慢等都会影响焊缝的质量；此外，预热、层间温度控制不当也会导致冷裂纹的产生。
3.结构因素：结构的设计和控制对于防止焊接裂纹的产生也非常重要。
例如，接头形式设计不合理、焊缝过度集中、结构设计不合理等都会导致应力集中和变形，从而产生裂纹。
四、焊接裂纹的防止措施1.选择合适的焊接材料和工艺：根据材料的特性和要求选择合适的焊接材料和工艺参数，以减少焊接裂纹的产生。
例如，对于高强度钢、铝合金等材料，应选择低氢型焊条、预热和后热等措施来减少冷裂纹的产生；对于不锈钢、镍基合金等材料，应选择合适的填充材料和工艺参数来减少再热裂纹的产生。
焊接裂纹冷裂纹
（二）氢的作用 氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一，并且有
延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂 纹的敏感性越大，当局部地区的含氢量达到某一临 界值时，便开始出现裂纹，此值称为产生裂纹的临 界含氢量。 钢中的含氢量分为两部分，即残余氢量和扩散氢量。 扩散氢对冷裂的产生和扩展起了决定性作用。 在Ms点以下扩散氢才具有致裂的作用。这一部分 扩散氢可以称为“残余扩散氢”。
其后，氢又不断向新的三向应力区扩散，达到临 界浓度时又发生了新的裂纹扩展。
周而复始，直至成为宏观裂纹。
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由此看来，氢 所诱发的裂纹， 从潜伏、萌生、 扩展，以至开 裂是具有延迟 特征的。 因此，可以说 焊接延迟裂纹 就是由许多单 个的微裂断续 合并而形成的 宏观裂纹。
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1.氢的来源及焊缝中的含氢量 焊接时，焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、
油污，以及环境湿度等都是焊缝中富氢的来源。 2．金属组织对氢扩散的影响 氢在不同金属组织中的溶解度和扩散系数不同。 氢在奥氏体中的溶解度远比在铁素体中的溶解度
大，并且随温度的增高而增加。 因此，在焊接时有奥氏体转变为铁素体时，氢的
（三）焊接接头的应力状态 延迟裂纹的产生不仅决定钢的淬硬倾向和氢的有 害作用，而且还决定于焊接接头所处的应力状态： 1．不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力。球 罐点焊焊缝，加热时开裂。 2．金属相变时产生的组织应力。 3．结构自身拘束条件所造成的应力
高强钢焊接时产生冷裂纹的机理在于钢种淬硬之 后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束应力的 作用下产生了裂纹。
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焊接冷裂纹产生原因及防止措施
焊接冷裂纹产生原因及防止措施1.原因：1.1材料的选择不当：焊接材料的化学成分不合适，或者材料含有较高的残留应力，容易导致冷裂纹的生成。
1.2焊接过程中的热输入不合适：焊接过程中产生的热量和焊接速度不合理，容易造成焊缝和母材之间的温度差异，从而导致冷裂纹的生成。
1.3焊接残余应力：焊接后，热量的收缩导致焊缝和母材之间的残余应力，这些应力容易导致冷裂纹的生成。
1.4接缝设计不合理：接缝的形状和尺寸设计不合理，例如锯齿形的接头，容易导致应力集中，增加冷裂纹的风险。
1.5焊接过程中的不合理操作：焊接过程中出现的不合理操作，例如焊接速度太快或太慢，焊接温度不稳定，都会增加冷裂纹的发生风险。
2.防止措施：2.1合理选择焊接材料：选择合适的焊接材料，确保化学成分符合要求，并且没有过高的残余应力。
2.2控制热输入：控制焊接过程中的热输入，一方面要保证足够的热能输入，使焊缝和母材温度均匀，另一方面要避免过高的热输入，以免造成过大的残余应力。
2.3使用预热和后热处理：对于容易产生冷裂纹的材料和结构，可以采用预热和后热处理的方法来减少焊接过程中的残余应力。
2.4设计合理的焊缝：在设计焊缝时，应尽量避免锯齿形的接头，可以采用圆弧形或其他形状，以减少应力集中。
2.5严格控制焊接过程参数：焊接过程中应严格控制焊接速度、焊接压力和焊接温度等参数，确保稳定和合理的焊接条件。
2.6检测和治理裂纹：焊接后应对焊缝进行严格的裂纹检测，如超声波检测、磁粉检测等，一旦发现裂纹，应及时采取治理措施，包括打磨、退火或重新焊接等。
2.7人员培训和操作规范：通过人员培训，提高焊接人员的技术水平和操作规范，减少不合理操作的发生，从而减少冷裂纹的产生。
总结起来，焊接冷裂纹的产生主要是由材料的选择不当、焊接过程中的热输入不合适、焊接残余应力、接缝设计不合理和焊接过程中的不合理操作等原因造成的。
为了防止焊接冷裂纹的产生，应选择合适的焊接材料、控制热输入、使用预热和后热处理、设计合理的焊缝、严格控制焊接过程参数、检测和治理裂纹，并加强人员培训和操作规范。
焊接裂纹产生的原因
焊接裂纹产生的原因一、前言焊接裂纹是焊接过程中常见的缺陷之一，不仅会影响焊接质量，还会降低焊接件的使用寿命和安全性能。
因此，了解焊接裂纹产生的原因对于提高焊接质量和保障工程安全具有重要意义。
二、焊接裂纹的定义和分类1. 定义：焊接裂纹是指在焊缝或热影响区域中形成的裂纹，通常是由于热应力或残余应力引起的。
2. 分类：根据产生位置和形态特征，可以将焊接裂纹分为以下几种类型：（1）熔合裂纹：在熔池中形成的细小裂缝。
（2）固化裂纹：在焊缝凝固时形成的裂缝。
（3）冷裂纹：在低温环境下形成的裂缝。
（4）热裂纹：在高温环境下形成的裂缝。
三、焊接裂纹产生的原因1. 焊材问题（1）含水氢问题：水氢是影响金属材料强度和塑性最主要的元素之一，它会导致焊接裂纹的产生。
因此，焊接前必须保证焊材的含水氢量符合标准要求。
（2）夹杂物问题：夹杂物是金属中不可避免的缺陷之一，如果夹杂物过多或分布不均匀，会增加焊接裂纹的产生风险。
2. 焊接工艺问题（1）预热问题：预热是为了减少焊接残余应力而采取的措施。
如果预热温度不足或时间不够，则会导致焊接裂纹的产生。
（2）冷却速率问题：冷却速率过快会导致焊缝内部应力过大，从而引起热裂纹；而冷却速率过慢则容易形成固化裂纹。
（3）电流密度问题：电流密度过大会导致焊缝温度过高，从而引起热裂纹；而电流密度过小则容易形成固化裂纹。
（4）气体保护问题：气体保护是为了防止氧化、污染和外界环境对焊缝造成影响。
如果气体保护不到位，则会导致焊缝中夹杂物增多，从而增加焊接裂纹的产生风险。
3. 焊接材料和工件问题（1）材料厚度问题：焊接厚板时，由于板材内部残余应力较大，容易形成热裂纹。
（2）材料硬度问题：如果焊接的两个工件硬度差别较大，则在焊接过程中容易产生残余应力，从而引起焊接裂纹的产生。
（3）材料组织问题：如果焊接的两个工件组织不同，则在焊接过程中容易产生残余应力，从而引起焊接裂纹的产生。
四、结论综上所述，影响焊接裂纹产生的因素很多，其中包括了焊材、工艺和材料等方面。
焊接中冷裂纹的成因及防止措施
焊接中冷裂纹的成因及防止措施焊接中冷裂纹的成因及防止措施近来，内业平曲中心在做角焊缝气密试验时，发现焊缝有裂纹。
为此焊接试验室对此问题进行了跟踪，分析裂纹产生原因，并提出以下解决方案。
一、现场问题角焊缝在做气密试验时，发现焊缝有漏气，经仔细检查（可用渗透探伤），发现焊缝上有微裂纹，有横向和纵向；有的地方第一次没有裂纹，过了一夜再做，又有了裂纹。
二、裂纹产生的机理1、角焊缝xx裂纹的特征焊接接头冷却到较低温度下产生的焊接裂纹统称为冷裂纹。
角焊缝上的冷裂纹一般为垂直于焊缝方向上的横向裂纹，大多具有2-3天的潜伏期，在板厚大于10mm的高强钢板角焊缝上较为多见。
2、冷裂纹的影响因素生产实践与理论研究证明：钢材的淬硬倾向、焊接接头中的氢含量及其分布、焊接接头的拘束应力状态是角焊缝出现冷裂纹的三大影响因素。
●焊缝金属的淬硬倾向焊缝金属的淬硬倾向主要取决于化学成分、焊接工艺和冷却条件等。
金属中的C、Mn元素含量高低与材料的淬硬倾向相关；在同一成分母材条件下，角接头焊缝成分受母材成分影响明显高于对接接头，角接头冷却速度相对较大也是具有较明显冷裂倾向原因。
2、焊缝金属中扩散氢含量焊缝中的扩散氢含量越高，冷裂倾向越大。
影响药芯焊丝焊缝扩散氢含量的因素主要有：焊丝种类、焊接电流、干伸长度、保护气体纯度、表面状态等加大焊接电流或减小干伸长度，都能使材料中的扩散氢含量增加；而保护气体中水分含量也会影响焊缝中扩散氢的含量；除此之外，试样的表面状态也能对氢元素的含量造成影响，如带底漆板所测得的氢值明显高出不带底漆板。
三、现场操作1、电流有的达300以上，电流太大。
2、9mm焊缝现场一般焊两道，且焊接情况如图1、图2。
3、焊前清理工作不好：●焊缝有水，现场说是用空压气吹，而不是用火烘；●焊缝氧化渣清理不好4、焊缝边缘熔合不好。
根据以上裂纹产生的机理，以上操作存在问题。
四、角焊缝冷裂纹防止措施采用药芯焊丝焊接碳当量较高的高强船板时，角焊缝具有明显的冷裂纹倾向，冬季施工时应采取严格的工艺措施，防止焊缝冷裂纹。
冷裂纹产生的原因
冷裂纹产生的原因问题一：冷裂纹的产生原因金属材料焊接产生裂纹的原因，谈谈我自己的看法1、就是焊缝组织冷却过程中收缩产生的应力超过了熔池金属的抗拉强度2、焊缝表面结晶过程中，由于析出低熔点共晶物，脆性较大，焊缝收缩过程产生裂纹预防措施： 1、坡口制备，必须严格按照WPS要求，有时候为了弥补工人的失误，把坡口间隙调整到很大，显然，这样的坡口待焊接完一层后，由于面积过大，热量散失很快，凝固速度很快，容易产生裂纹2、预热，严格按照WPS要求，温度比较低及厚板环境下，热量散失也很快，必要的预热是需要的3、焊材匹配，尽量选用同母材强度匹配的焊接材料；4、焊材烘烤，严格按照公司焊接材料管理制度要求进行烘烤，避免潮湿状态下的H致裂纹5、打磨去除表面的裂纹，不得试图用熔合的方式去除裂纹6、焊接到一定厚度时应使用锤击的方式部分消除应力，防止最终应力过大导致裂纹产生个人总结，不全面。
个人以为够用了。
问题二：产生冷裂纹的因素有哪些冷裂纹产生的原因是:(1)焊缝中的氢在结晶过程中要向热影响区扩散、聚集。
(2)如果被焊材料的淬透性较大，则焊后冷却下来时，在热影响区形成马氏体组织，其性脆而硬。
(3)焊接时的残余应力。
这三个因素(氢、淬硬组织和应力)的综合作用，就会导致冷裂纹的产生。
氢在金属里的扩散速度有快有慢，因此冷裂纹产生的时间也不同。
有的在焊后冷却过程中产生，有的甚至放置一段时间后才产生，故又称为延迟裂纹。
防止冷裂纹的措施有:(l)焊前预热和焊后缓冷。
(2)采用减少氢的工艺措施。
(3)合理选用焊接材料。
(4)采用适当的工艺参数。
(5)选用合理的装焊顺序。
(6)进行焊后热处理。
问题三：冷裂纹产生的原因是什么产生原因① 焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。
② 扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。
（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）③ 存在较大的焊接拉应力问题四：简述焊接热裂纹和焊接冷裂纹的形成机理并比较它们各自的特点。
热裂纹和冷裂纹产生的原因
热裂纹和冷裂纹产生的原因一、热裂纹的特征热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。
特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。
（2）热裂纹产生原因：①晶间存在液态间层焊缝：存在低熔点杂质偏析 } 形成液态间层热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质②存在焊接拉应力（3）热裂纹的防止措施：①限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。
②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。
③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。
④减少焊接拉应力⑤操作上填满弧坑1 / 2二、冷裂纹的形态和特征焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种冷裂纹形态 { 焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展a-焊道下裂纹； b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。
最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹-------因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。
（2）延迟裂纹的产生原因①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。
②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。
（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹）③存在较大的焊接拉应力（3）防止延迟裂纹的措施①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性②减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水）③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度）④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
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》
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 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
焊接人必备的知识——焊接冷裂纹的那些事！
焊接人必备的知识——焊接冷裂纹的那些事！
文章导读：
什么是冷裂纹？
是指在焊接接头冷却到较低温度时(对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下)所产生的焊接裂纹。
最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹(即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹，因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间)。
冷裂纹的延迟时间不定，由几秒钟到几年不等。
什么是焊接再热裂纹？
是指一些含铬、钼或钒的耐热钢、高强钢焊接后，为消除焊后残余应力，改善接头金相组织和力学性能，而进行消除应力热处理过程中产生的裂纹。
这种裂纹多发生在低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢、镍基合金等的焊接接头中，特别是热影响区的粗晶区。
最后附上焊接冷裂纹和焊接热裂纹的区别
1、产生的温度和时间不同
热裂纹一般产生在焊缝的结晶过程中。
冷裂纹大致发生在焊件冷却到200~300℃，有的焊后会立即出现，有的可以延至几小时到几周甚至更长时间才会出现。
所以冷裂纹又称延迟裂纹。
2、产生的部位和方向不同
热裂纹绝大多数产生在焊缝金属中，有的是纵向，有的是横向，有时热裂纹也会延伸到基本金属中去。
冷裂纹大多数产生在基本金属或熔合线上，大多数为纵向裂纹，少数为横向裂纹。
3、外观特征不同
热裂纹断面都有明显的氧化色。
冷裂纹断口发亮，无氧化色。
4、金相结构不同
热裂纹都是沿晶界开裂的。
冷裂纹是贯穿晶粒内部，即穿品开裂，不过也有的是沿晶界开裂。
—End—。
焊接裂纹的形成机理与预防措施
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者延迟裂纹。
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、铁锈或者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〔如微裂纹或者缺口尖端附近〕扩散，当该区的氢浓度到达某一临界值时，裂纹便继续扩展。
〔2〕应力。
依据目前国及国际的施工水平，在球罐的组装过程中总会存在或者多或者少的强力组对，所以在组装完成后便存在着应力，这种应力在焊后整体热处理完成后也不可能彻底消除。
再加之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剩余应力。
〔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在质量好的母材。
即选用碳当量低的优质钢材，特别是防止母材大型夹渣。
所以在球壳板创造前必须对板材进展严格的超声波检查，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发展烘干，并贮存在100～150℃的恒温箱中，在使用时放入保温筒并随用随取，在保温筒存放时间不得超过4h，否那末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外表及坡口两侧20mm围的油污、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围。
焊接产生裂纹的原因
焊接产生裂纹的原因焊接是通过加热金属材料使其熔化，然后冷却使其固化，以实现金属材料的连接。
然而，在焊接过程中，由于温度变化和热应力的作用，容易引起焊接件出现裂纹。
裂纹的产生主要是由以下几个原因引起的：1. 冷裂：冷裂是焊接过程中最常见的一种裂纹。
在焊接件的冷却过程中，由于焊缝和母材之间的冷却速度不同，会产生应力差，从而引起裂纹的产生。
冷裂主要有两种类型，即热裂和冷滴。
- 热裂：热裂主要是由于焊接区域的温度升高而引起的。
当焊接区域的温度升高到一定程度时，会引起焊件的变形和应力集中，从而导致裂纹的产生。
热裂一般发生在高碳钢、不锈钢等易于形成脆性组织的金属材料上。
- 冷滴：冷滴是焊接过程中由于焊料凝固过程中的收缩而引起的裂纹。
焊料在凝固过程中发生收缩，由于焊件的约束作用，会导致焊缝区域的应力集中，从而引起裂纹的产生。
2. 热裂：热裂是在焊接过程中，由于焊接区域的温度升高，引起金属材料发生相变而引起的裂纹。
一般来说，热裂主要发生在高碳钢、不锈钢、铜合金和铸铁等金属材料上。
3. 应力腐蚀裂纹：应力腐蚀裂纹是由于金属材料在有外界应力和腐蚀介质的作用下，产生了腐蚀损伤而引起的裂纹。
焊接过程中，焊件可能会受到外界应力和腐蚀介质的共同作用，从而引起应力腐蚀裂纹的产生。
应力腐蚀裂纹对焊接件的结构安全性造成很大威胁，需要进行预防和控制。
对于裂纹的产生，我们可以通过以下方法进行预防和控制：1. 选择合适的焊接材料：在进行焊接时，应根据具体的焊接工艺和要求，选择合适的焊接材料。
避免使用容易产生裂纹的高碳钢、不锈钢等材料，同时注意材料的成分和组织结构对裂纹的影响。
2. 控制焊接参数：合理控制焊接的温度、焊接速度、焊接电流等参数，避免焊接过程中的温度变化和应力集中。
合理的焊接参数对减少焊接裂纹的产生起到重要作用。
3. 提高焊接工艺：采用先进的焊接技术和工艺，如预热、热处理、加强焊接件的支撑等，可以减小焊接裂纹的产生。
4. 进行焊缝设计：合理设计焊缝结构，避免出现应力集中的地方，减少焊接裂纹的产生。
焊缝开裂原因
钢结构焊接裂纹的原因及预防措施(一)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0.04 5% ，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。
(2)调整焊缝金属的化学成分，改善焊缝组织，细化焊缝品粒，以提高其塑性，减少或分散偏析程度，控制低熔点共品的有害影响。
(3)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。
(4)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。
(5)采用合理的焊接顺序和方向，采用较小的焊接线能超，整体预热和锤击法，收弧时填满弧坑等工艺措施。
(二) 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(300—200℃以下)产生的，可以在焊接后立即出现，也可以在焊接以后的较长时间才发生，故也称为延迟裂纹。
其形成的基本条件有3个：焊接接头形成淬硬组织;扩散氢的存在和浓集;存在着较大的焊接拉伸应力。
其预防措施主要有：(1)选择合理的焊接规范和线能，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。
焊接冷裂纹成因
焊接冷裂纹成因一、引言焊接是现代工业生产中常见的加工方法之一，但其过程中可能会产生冷裂纹，造成产品质量问题。
因此，研究焊接冷裂纹成因对于提高产品质量具有重要意义。
二、焊接冷裂纹的定义及分类焊接冷裂纹是指在焊接过程中或者焊后，在低温下（通常小于室温）由于应力作用而产生的裂纹。
根据其发生位置和形态特征，可分为热影响区（HAZ）冷裂纹、熔合线（FZ）冷裂纹和母材（BM）冷裂纹等。
三、焊接冷裂纹成因1.组织变化引起的应力集中在焊接过程中，由于高温作用下金属晶粒会发生组织变化，如晶粒长大或者晶粒形态不规则等，这些变化都会导致局部应力集中。
当局部应力超过材料的强度极限时就会发生冷裂纹。
2.残余应力引起的开裂在焊接完成后，由于热胀冷缩和相邻材料的热膨胀系数不同，会产生残余应力。
当残余应力达到一定程度时，就会导致冷裂纹的形成。
3.热输入过大或者焊接速度过慢在焊接过程中，如果热输入过大或者焊接速度过慢，就会造成局部过热和冷却不均匀的现象，从而引起冷裂纹。
四、预防焊接冷裂纹的措施1.选择合适的焊接工艺和参数针对不同材料和结构形式，选择合适的焊接工艺和参数是预防冷裂纹的关键。
例如，在高强度钢板的焊接中要采用低温热输入、高速焊接等措施。
2.控制残余应力在焊接完成后采取措施消除或者降低残余应力是预防冷裂纹的有效方法。
例如，在大型构件的制造中可以采用局部加热、后续退火等手段来消除残余应力。
3.增加预热温度和时间增加预热温度和时间可以减少组织变化引起的应力集中，并提高材料的韧性，从而预防冷裂纹的发生。
五、结论焊接冷裂纹的成因是多方面的，需要综合考虑材料、结构和焊接工艺等因素。
预防冷裂纹需要采取相应的措施，如选择合适的焊接工艺和参数、控制残余应力、增加预热温度和时间等。
只有在生产实践中不断总结经验并加以应用，才能有效地预防焊接冷裂纹的产生。
焊接冷裂纹成因
焊接冷裂纹成因一、引言焊接冷裂纹是一种常见的焊接缺陷，主要发生在焊接完成后的冷却过程中。
它会导致焊接件在使用过程中出现裂纹，并对焊接件的强度和可靠性产生负面影响。
本文将探讨焊接冷裂纹的成因，以期提高焊接过程中的质量控制和缺陷预防能力。
二、焊接冷裂纹的基本概念焊接冷裂纹是指在焊接过程中，焊缝和热影响区在冷却过程中产生的裂纹。
它通常发生在高热应力和残余应力的作用下，并与材料本身的力学性能，焊接工艺参数，以及环境因素密切相关。
三、焊接冷裂纹的成因3.1 材料选择材料的选择是焊接冷裂纹发生的重要因素之一。
不同材料的热膨胀系数差异大，而焊接过程中，高温下的膨胀会产生应力。
如果材料的热膨胀系数不匹配，就容易导致焊接区域的应力集中，从而引发冷裂纹的发生。
3.2 焊接参数焊接参数的选择也是影响焊接冷裂纹的重要因素之一。
焊接过程中，焊接电流、焊接速度、预热温度等参数的不合理选择，都可能导致焊接区域内产生较大的残余应力。
残余应力的存在会使焊接件在冷却后发生变形和应力集中，从而引发冷裂纹的形成。
3.3 焊接过程焊接过程中的一些因素也会对冷裂纹的形成产生影响。
例如，焊接过程中的间歇冷却，温度冷降过快都会导致焊接区域内的应力集中，进而导致冷裂纹的发生。
此外，焊接过程中的气氛条件，如氧气含量过高，也会对冷裂纹形成起到促进作用。
3.4 环境条件环境条件对冷裂纹的形成同样具有重要影响。
焊接完成后，如果焊接件受到较低温度的环境影响，将会产生残余应力和冷却应力，进而引发冷裂纹的出现。
此外，一些特殊的环境，如腐蚀介质的作用、高温环境的影响等，都可能加剧冷裂纹形成的风险。
四、焊接冷裂纹的预防措施针对焊接冷裂纹发生的成因，可以采取以下预防措施来降低焊接冷裂纹的风险。
4.1 合理选择材料在焊接过程中，要合理选择材料，尽量控制不同材料的热膨胀系数差异。
优先选择具有较小热膨胀系数差异的材料，以降低残余应力的产生。
4.2 优化焊接参数通过合理优化焊接参数，控制焊接过程中的热输入和冷却过程，以减少残余应力的产生。
焊接裂纹产生原因及防治
焊接裂纹产生原因及防治焊接裂纹是在焊接过程中或焊接完成后在焊缝或母材中产生的开裂缺陷。
焊接裂纹的产生原因多种多样，主要包括以下几个方面：1.焊接过程中的温度应力：焊接时，因为焊接区域发生了局部加热和冷却，导致焊接接头中的温度差异，从而造成了焊接区域的应力。
如果这种应力超过了焊接材料的强度极限，就会产生裂纹。
2.冶金因素：焊接过程中，由于温度升高，焊接材料和母材之间发生相互作用，形成了互溶区。
如果溶液比较富含低熔点的物质，就会导致物质从高温区流向低温区，从而增大了焊接接头的收缩量，引起裂纹。
3.废气、含氧量过高：当焊接环境中的氧气含量过高时，焊接时会发生氧化反应，在焊接接头中产生大量的氧化物，增大了焊接接头的收缩量，从而导致了裂纹的产生。
4.焊接过程中的振动：焊接过程中的振动会使焊接接头中的晶粒发生变化，从而影响了焊接材料的性能，使其发生了裂纹。
针对焊接裂纹的防治措施主要包括以下几个方面：1.提高焊接工艺：合理选择焊接工艺参数，如焊接电流、焊接电压和焊接速度等，以控制焊接过程中的温度和应力。
2.控制焊接过程中的温度升降速度：控制焊接过程中的升温速度和冷却速度，以避免焊接接头产生过大的应力。
3.控制焊接环境：减少焊接环境中的含氧量，避免产生氧化反应和氧化物。
4.优化焊接材料：合理选择焊接材料，根据焊接接头的要求选择合适的材料，以提高焊接接头的性能。
5.加强材料的前处理：在焊接前进行必要的预处理工作，如去污、除锈、磷化等，以提高焊接接头的质量。
综上所述，焊接裂纹的产生原因多种多样，需要综合考虑多个方面的因素来进行防治。
通过合理选择焊接工艺参数、控制焊接过程中的温度和应力、控制焊接环境、优化焊接材料以及加强材料的前处理等措施，可以有效预防和防治焊接裂纹的产生，提高焊接接头的质量。
第17讲 焊接冷裂纹
3．与接头拘束度有关的判据 (1)临界拘束度Rcr：衡量焊接接头刚性大小的一个定量指 标。
拘束度有拉伸和弯曲两类： 拉伸拘束度是焊接接头根部间隙产生单位长度弹性
位移时，焊缝每单位长度上受力的大小； 弯曲拘束度是焊接接头产生单位弹性弯曲角变形时，
焊缝每单位长度上所受弯矩的大小。
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出现在焊缝上； ❖ 裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或物理化学不均匀
的氢聚集的局部地带；
❖ 裂纹的分布与最大应力方向有关。
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2、分类
❖ 焊接生产中由于采用的钢种、焊接材料不同，结构的类 型、刚度以及施工的条件不同，大致分为：
1)淬硬脆化裂纹
❖ 一些淬硬倾向很大的钢种（焊接含碳较高的Ni-Cr-Mo钢、 马氏体不锈钢、工具钢，及异种钢等），焊接时即使 没有氢的诱发，仅在拘束应力作用下就能导致开裂。
3、三大要素综合影响的评定
在实际焊接中需要有反映出材料淬硬组织(或化学成分)、 扩散氢和应力三大要素同时对冷裂纹发生影响的定量关系。
国内外学者通过大量插销试验，建立了临界断裂应力计算公式， 这些公式较好地反映了这三大要素之间的联系和对冷裂纹的影 响，还可以用此临界断裂应力作为是否产生冷裂纹的判据。
❖ 组织对冷裂纹敏感性的影响可归结为：
粗大孪晶马氏体的形成，晶界夹杂物的聚集，以 及高的晶格缺陷密度，均促使冷裂纹倾向增大。
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(3)应力的作用
1)热应力
❖ 在接头上不同位置的热应力其方向和大小是随焊接热循环而变化，冷 却后在接头上留存着残余应力，其大小及分布决定于母材和填充金 属的热物理性质、温度场以及结构的刚度等，其最大值可达母材的
焊接冶金原理课件：焊接裂纹 (一)
焊接冶金原理课件：焊接裂纹 (一)焊接冶金原理课件：焊接裂纹焊接是一种常见的连接方法，它通过熔化并再次凝固来实现一些金属部件的连接。
焊接中存在许多问题，其中之一就是焊接裂纹。
焊接裂纹是指焊接过程中或焊后由于各种原因导致的金属裂纹。
本文将对焊接裂纹的形成原理、预防方法和修补方法进行介绍。
一、焊接裂纹的形成原理1.热裂纹：热裂纹是在热作用下形成的，主要由于金属在加热和冷却过程中产生的热应力和压应力不断变化，使得金属发生了裂纹的问题。
2.冷裂纹：冷裂纹是由于钢材或钢板塑性后强度减小，在一些应变状态下容易发生的裂纹。
3.应力腐蚀裂纹：应力腐蚀裂纹是金属在介质的影响下结合高应力的作用下，产生的化学反应和电化学过程中，出现的腐蚀、氢脆和应力相结合的裂纹。
二、焊接裂纹的预防方法1.合理焊接工艺：合理的焊接工艺可以减少焊接裂纹的发生，例如减小焊接热量、加大间隙、控制焊接速度、选用适当的电流电压和极性等。
2.选用合适的焊接材料：选用适合的焊接材料可以有效降低焊接裂纹的产生，焊接材料的选择要根据基体材料和工作环境进行，在选择焊接材料时，要注意焊接后的连续性和完整性。
3.进行预热和后热处理：进行预热和后热处理，可以降低材料的收缩应力、热应力，减少焊接裂纹的发生。
三、修补焊接裂纹的方法1.热处理修补：用热处理的方法来修补焊接裂纹，主要是对焊接部位进行局部加热，使出现的裂纹处得到熔化、结合，从而达到修补的效果。
2.机械修补：通过机械的方法将焊接裂纹处切割或者打磨掉，然后重新进行焊接或补焊即可。
3.焊接修补：选择合适的焊接方法，进行焊接修补，让焊接材料与原来的金属材料结合在一起，从而达到焊接裂纹的修补效果。
综上所述，焊接裂纹是焊接过程中比较常见的问题，产生原因多种多样。
为了避免焊接裂纹的产生，应采取正确的焊接工艺、选用合适的焊接材料、进行适当的热处理和预防应力腐蚀等方法。
如果出现了焊接裂纹，可以采用热处理、机械修补和焊接修补等方法进行修复。
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5.3 焊接冷裂纹
热裂纹 (%)
3 5 2 0 0
10
冷裂纹 (%)
6 25 43 9 7
90
总计
9 30 45 9 7
100
5.3 焊接冷裂纹
1 冷裂纹的一般特征
产生温度：在焊后冷却过程中，Ms点附近或200～ 300℃以下温度区间（低温）
产生的钢种和部位：主要发生在高、中碳钢，低、中 合金高强钢的热影响区，有时合金元素多的超高强钢、 Ti合金的焊缝区（高强、高应力）
（2）晶格缺陷 随着热应变量增加，位错密度也随之增加，在应
力作用下位错发生移动和聚集，当它们的浓度达到一 定临界值后，就会形成裂纹源，在应力作用下，扩展 形成宏观裂纹。
5.3 焊接冷裂纹
②氢的作用 氢是引起高强钢焊接时产生延迟裂纹的重要因素 之一，且具有延迟的特征。由氢引起的延迟裂纹 称为氢致裂纹（也称氢诱发裂纹、氢助裂纹） • 氢在焊缝金属中的溶解与扩散 • 金属组织对氢的扩散影响 • 氢在致裂过程中的动态行为 • 氢致裂纹开裂机理
裂纹的走向：沿晶、穿晶（脆断） 产生时间：可焊后立即出现，也有时要经过一段时间
（几小时，几天甚至更长）才出现（延迟性）
5.3 焊接冷裂纹
2 冷裂纹的种类 延迟裂纹是冷裂纹中一种最普遍的形态，它并不是 焊后立即出现，因此危害性更大。 常见的三类延迟裂纹： • 焊趾裂纹 • 焊道下裂纹 • 根部裂纹(焊根裂纹)
5.3 焊接冷裂纹
5.3 焊接冷裂纹
5.3 焊接冷裂纹
③焊接接头的拘束应力状态 在焊接条件下主要存在以下几种应力： a、不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力 b、金属相变时产生的组织应力 c、结构自身拘束条件所造成的应力 焊接拘束应力的大小可用拘束度R表示。 R的定义为：使焊接接头根部间隙弹性位移单位 长度时，单位长度焊缝所受的力的大小。
5.3 焊接冷裂纹
4 1影、响影因素响及因防素止措施
钢种化学成分的影响 拘束应力的影响 氢的有害影响 焊接工艺的影响
（线能量、预热、焊后后热、多层焊）
5.3 焊接冷裂纹
防止冷裂纹的途径：
①冶金措施 • 冶炼技术上：采用低碳微量多合金、降低钢中杂质 • [H]↓选用低氢焊接材料、低氢焊接方法如CO2焊 • 控制氢的来源，烘干焊条消理焊件焊丝 • 加入某些合金元素，提高塑性/韧性 • 采用奥氏体焊条焊接某些淬硬倾向较大的中、低合
金高强钢，避免冷裂纹
5.3 焊接冷裂纹
②工艺方面 • 选择合适的焊接线能量。q↑、V冷↓、t100↑减少裂，
但有晶粒粗大现象 • 预热 冷却速度↓[H]外逸 • 后热[H]↓消氢处理350℃保温1—2小时，使氢外逸
ห้องสมุดไป่ตู้对于需要较高预热温度的中碳钢、高碳钢及中碳调 质高强钢，如果由于形状复杂或需要在结构内部施 焊等因素要避免高温预热时，采用后热并配合低温 的预热特别见效。
熔L焊O原G理O
5.3 焊接冷裂纹
5.3 焊接冷裂纹
焊接冷裂纹主要发生在中高碳钢、合金钢等的热影响区 和厚板多层焊的焊缝中，并发生在拘束度较大的T形接 头和十字形接头应力集中较大的接头上。一般在焊后出 现，不易发现。
钢结构(桥梁结构)的焊接裂纹事故统计(65 例)
接头形式 角接头 丁字接头 十字接头 斜接头 对接接头 总计
5.3 焊接冷裂纹
3 焊接冷裂纹的机理
高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素： ① 钢种的淬硬倾向 ② 焊接接头的含氢量及其分布 ③ 焊接接头的拘束应力状态 高强钢焊接时产生冷裂纹的机理： 钢种淬硬后受氢的侵袭和诱发，使之脆化，在拘束 应力的作用下产生裂纹。
5.3 焊接冷裂纹
1、钢种的淬硬倾向
①钢种的淬硬倾向 主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。 钢种的淬硬倾向越大，越易产生裂纹，其原因为： 形成脆硬的马氏体组织 淬硬会形成更多的晶格缺陷