焊接裂纹讲座
焊接裂纹-冷裂纹资料PPT教学课件
2020/10/16
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二、冷裂纹的种类
延迟裂纹还可以进一步分类，常见的有以下三种。
（一）焊趾裂纹
这种裂纹起源于母材与焊缝交界处，并有明显应力 集中部位（如咬肉处）。裂纹的走向经常与焊道平 行，一般由焊趾表面开始向母材的深处扩展，如图 5-40中A所示。
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”。
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当焊缝由奥氏体转变为铁素体、珠光体等组织时， 氢的溶解度突然下降，而氢在铁素体、珠光体中 的扩散速度很快，因此氢就很快的从焊缝越过熔 和线向尚未发生分解的奥氏体影响区扩散。
由于氢在奥氏体中的扩散速度较小，不能很快把 氢扩散到距熔合线较远的母材中去，因而在熔合 线附近就形成了富氢地带。
第三节 焊接冷裂纹
一、冷裂纹的危害性及其一般特征
（一）冷裂纹的危害性 建造结构由于焊接冷裂纹而带来的危害性十分严重
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（二）冷裂纹的一般特征
高强钢焊接冷裂纹一的，也有的要推迟 很久才产生。冷裂纹的起源多发生具有缺口效应的 焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部 地带。冷裂纹的断裂行径，有时是沿晶界扩展，有 时是穿晶前进，这要由焊接接头的金相组织和应力 状态及氢的含量等而定。这一点不像热裂纹那样， 都是沿晶界开裂。
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。
焊接裂纹演示课件
一、结晶裂纹形成机理
决定条件： a.TB的大小 b.脆性温度区内金属的塑性 c.在脆性温度区内的应变增长率
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二、结晶裂纹的影响因素 1、合金状态图的类型和结晶温度区间
结晶温度区间与7裂纹倾向的关系
（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
合金状态图与结晶裂纹倾向的关系 8
各合金元素对铁结晶温度区间的影响
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
无预热及无后热焊后10min扩散氢聚集浓度与原始氢浓 度之比的40 分布情况
四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
氢气泡逸出的动态过程
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 （四）焊接工艺对冷裂纹的影响
1.焊接线能量对冷裂纹的影响 2.预热的影响 3.焊后后热的影响 4.多层焊的影响
内析出导致晶内强化。 （三）蠕变断裂理论
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三、再热裂纹的影响因素及其防治
（一）冶金因素
1.化学成分对再热裂纹的影响随钢 种的不同而差异
2.钢的晶粒度对再热裂纹的影响
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Cr、Mo含量对SR的影响
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V、Nb、Ti对SR的影响
三、再热裂纹的影响因素及其防治 3.焊接接头不同部位和缺口效应对 SR的影响
Mn、C、S同时存在时对结晶裂纹的影响 13
（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
（４）硅
形成δ相的元素
（5）钛、锆和稀土
能形成高熔点的硫化物
（6）镍
易与硫形成低熔点共晶
（7）氧
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（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响 3.凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响
δ相在奥氏体基底上的分布
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（二）力学因素对产生结晶裂纹的影响 冶金因素是必要条件而产生结晶裂纹的充 分条件是有力的作用。
焊接裂纹课件
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三、焊接冷裂纹的机理
（2）延迟裂纹与温度的关系 （3）不同的钢种氢的扩散速度不同 （4）应力扩散理论
金属内部缺陷提供裂源，应力作用下开裂。
PPT学习交流
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三、焊接冷裂纹的机理
氢致裂PPT纹学习的交流扩展过程
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三、焊接冷裂纹的机理
（三）焊接接头的应力状态 1.不均匀加热及冷却过程中所产生的热应 力 2.金属相变时产生的组织应力
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（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
合金状态图与结P晶PT学裂习交纹流 倾向的关系
8
（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
2.合金元素对产生结晶裂纹的影响 （1）硫化磷
各合金元素对铁结晶温度区间的影响
PPT学习交流
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（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
钢中各元素的偏析系数
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（一）冶金因素对产生结晶裂纹的影响
HT80钢对接接头熔合线及焊根处的塑性应变
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
无预热及无后热焊后10min扩散氢聚集浓度与原始氢浓
度之比PP的T学习分交流布情况
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
氢气泡逸出的动态过程
PPT学习交流
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治
（四）焊接工艺对冷裂纹的影响 1.焊接线能量对冷裂纹的影响 2.预热的影响 3.焊后后热的影响 4.多层焊的影响
3.结构自身拘束条件所造成的应力
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四、影响焊接冷裂纹的主要因素及其防治 （一）钢种的化学成分的影响
采用低碳和添加多种微量合金元素开发的 低合金高强钢，HAZ为低碳贝氏体、低 碳马氏体和自回火马氏体。
焊接裂纹的处理PPT课件
第五章 焊接裂纹
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以低碳钢焊接为例可把熔池的结晶分 为以下三个阶段
①液固阶段：（1区）
②固液阶段：这一区 也称为“脆性温度区” 即图上a、b之间的温 度范围 ③固相阶段：也叫 完全凝固阶段
Tb—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, Tb 小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属Tb大，产生裂纹的倾向也大
③星形（弧形裂纹） 2、 按裂纹发生部位分
①焊缝金属中裂纹
纵向裂纹
②热影响区中裂纹
③焊缝热影响区贯穿裂纹
第五章 焊接裂纹
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3 、按产生本质分类
1）、热裂纹 （高温裂纹）
产生：热裂纹(高温裂纹)高温下产生
存在部位：焊缝为主,热影响区
特征：宏观看, 沿焊缝的轴向成纵向分
布（连续或继续）也可看到缝横向裂纹 ，裂口均有较明显的氧化色彩，表面无 光泽，微观看，沿晶粒边界（包括亚晶 界）分布，属于沿晶断裂性质
第五章 焊接裂纹
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延迟裂纹
第五章 焊接裂纹
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4）、层状撕裂：
由于轧制母材内部存 在有分层的夹杂物(特 别是硫化物夹杂物） 和焊接时产生的垂直 轧制方向的应力，使 热影响区附近地方产 生呈“台阶”状的层 状断裂并有穿晶发展 。
第五章 焊接裂纹
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5）、应力腐蚀裂纹：
金属材料在某些特定 介质和拉应力共同作 用下所产生的延迟破 裂现象，称应力腐蚀 裂纹。
第五章 焊接裂纹
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重点内容
1、裂纹的分类用一般特征 2、结晶裂纹的形成机理、影响因素，及其防
冶措施 3、焊接冷裂纹的形成机理， 4、应力腐蚀裂纹形ຫໍສະໝຸດ 机理 ５、层状撕裂产生原因及防止、
熔焊原理-焊接裂纹综合分析和判断课件
撕裂韧窝
韧性断裂
蛇形滑移
滑移断裂 波形滑移
平直滑移
解理断裂
脆性断裂
准解理断裂
疲劳断裂—疲劳纹
塑性断裂
沿晶断裂 脆性断裂
疲劳断裂—疲劳花纹
4Байду номын сангаас
1、韧窝断裂
2、解理断裂 3、准解理数裂 4、沿晶断裂
等轴韧窝 剪切韧窝 撕裂韧窝
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(二)
热裂纹断口形貌
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(三)
冷裂纹断口形貌
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(四)
再热裂纹断口形貌
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(5)补焊焊缝表面应尽量与原焊缝一致，做到圆滑过渡， 以减少应力集中。
(6)防止和减少焊接变形是补焊工艺重要部分之一，应根据焊 件的具体条件采用1相应的焊接工艺与对焊件加强相结合的措 施控制焊接变形。 (7)补焊时，宜采用小电流、不摆动、多层多道焊，禁止用大 电流补焊。
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(8)对刚性大的结构进行补焊时，除第一层和最后一层焊道外， 均可在焊后热态下锤击直焊道；每层焊道的起弧和收弧应尽 量锚开。 (9)对已经负荷的钢结构出现裂纹，应根据实际情况进行补强 或加固。但轻钢结构不宜在负荷情况下焊接补强或加固，尤 其对受拉构件更要禁止。
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③补焊
(1)焊件的返修，焊工不得擅自处理，应及时通知焊接工程师， 应制定返修补焊工艺，并由有经验的焊工操作。同一条焊缝 一般允许连续返修补焊3次，重要的焊缝和低合金结构钢在同 一处的返修不得超过2次，补焊返修后的焊缝应重新探伤： (2)如原焊缝焊接工艺要求预热或一定的层间温度，则补焊时 亦有同样要求，并取其温度的上限值。 (3)厚板焊缝缺陷的补焊，应采用多层多道焊法，每层每道焊 缝的起弧、收弧应尽量错开不能重叠。盖面焊应采用退火焊 道布置。 (4)如补焊焊缝长度超过1m，则应以300mm~400mm为一段 进行分段退焊法补焊。
第2讲焊接裂纹
第2讲焊接裂纹1、焊接时的温度循环图图 1焊接温度循环图2、焊接接头中的裂纹焊接接头中的缺裂纹宏观裂肉眼或≤ 6:1的放大镜能够辨别借助 V＞6:1的显微微观裂裂纹形晶间裂（两种形成均穿晶裂裂纹形成的原热裂冷裂凝液再层淬氢时析脆收缺固化热状硬致效出化缩口3、接头中裂纹的形态和散布1 焊缝中纵向裂纹（多为结晶裂纹）2 焊缝中横向裂纹（多为延缓裂纹）3 熔合区横向裂纹（多为延缓裂纹）4焊缝根部裂纹（延缓、热应力裂纹）5 HAZ 根部裂纹（延缓裂纹）6 焊趾纵向裂纹（延缓裂纹）7 焊趾纵向裂纹（液化、再热裂纹）8焊道下裂纹（延缓、液化、再热裂纹）9 层状扯破10 弧坑裂纹（纵向、横向、星形）图 2焊接接头中的裂纹4、热裂纹及形成机理热裂纹是在焊接时高温下产生的，特色是沿晶界开裂。
*结晶（凝结）裂纹是在焊缝结晶过程中，在固相线邻近温度，因为凝结金属的缩短，剩余液体金属不足而产生；主要产生在含杂质许多的碳钢、低合金钢和单相奥氏体钢焊缝中。
*高温液化裂纹是在焊接热循环峰值温度作用下，在近缝区或多层焊的层间部位低熔共晶被从头融化，在拉伸应力作用下开裂；主要发生在铬镍高强钢、奥氏体钢中，母材和焊丝中 S、P、 Si、 C 偏高时液化裂纹偏向严重。
*多边化裂纹是在焊缝或近缝区，在固相线稍下温度的高温区，刚凝结的金属中存在晶格缺点（形成多边化界限），使强度和塑性很差，在很小的拉伸应力下开裂；多发生在纯金属或单相奥氏体合金中。
*高温低塑性裂纹是冷却到必定高温范围时，应变与冶金元故旧互作用惹起塑性低沉，沿晶界开裂。
*再热裂纹是在除去应力热办理或在服役过程中，在热影响区粗晶部位发生的；多发生在低合金高强钢、奥氏体钢中。
4.1 凝结裂纹（结晶裂纹）焊缝上凝结裂纹（结晶裂纹）的形成：在焊缝冷却过程中，先结晶的金属较纯，后结晶的金属含杂质许多，并富集在晶界，所形成的共晶都拥有较低熔点（如 FeS 与 Fe 共晶温度 988℃）。
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。
焊接缺陷焊接裂纹课件
10-弧坑裂纹(火口裂纹) 焊接裂纹的宏观形态及其分布
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
产生结晶裂纹的条件： 焊缝在脆性温度区间内所承受的拉伸应变大于焊缝 金属所具有的塑性，或焊缝金属在脆性温度区间内 的（1塑）性脆储性备温量度(Δ区ε)T小B的于大零小，取决于三方面： T（B2越）大T，B内收金缩属应的力塑的性作δ用时间就越长，产生的应 变T（B3量一）越定T大时B内，的形TB应成内变热金增裂属长纹的率的塑倾性向δm越in越大低。，TB产主生要热取裂决纹 于的∂ε焊倾/∂t缝向越化越大学大，成，越分与容、焊易低缝产熔化生共学裂晶成纹的分，性、∂ε质偏/∂及析t主分程要布度与、焊晶经缝粒历金的大 大小属小及的及应热方变胀向速系性率数。有、关接。头的刚度、焊缝位置、线能量的 大小以及温度场分布。
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
(3) 焊接结晶裂纹的影响因素 1)、冶金因素 ① 合金状态图类型和结晶温度区间 ② 化学成分 ③ 结晶组织形态
2)、工艺因素 ④ 工艺条件 ⑤ 结构形式 ⑥ 拘束状态
Part IV 焊接缺陷及控制
§2.2 焊接热裂纹
① 合金状态图类型和结晶温度区间 平衡条件下，合金状态图 脆性温度区的大小随着该 合焊金接的条整件个下结是晶不温平度衡区结间晶， 的实增际加固相而线增要加比。平S衡点条：件结 晶下区的间固最相大线向、左裂下纹方倾移向动最， 大与；此共同晶时点，：热裂裂倾纹向倾的向变最 小化。曲实线线也平随衡之左条移件。下，虚 线不平衡结晶。
焊接裂纹热裂纹课件
在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶被排挤在柱 状晶体交遇的中心部位，形成一种所谓“液态薄膜”， 此时由于收缩而受到了拉伸应力，这时焊缝中的液态 薄膜就成了薄弱地带。在拉伸应力的作用下就有可能 在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。
总括以上，产生结晶裂纹的原因，就在于焊缝中存在
液态薄膜和在焊缝凝固过程中受到拉伸应力共同作用
液化裂纹也同样产生于脆性温度区，脆性温度区的 大小是判定液化裂纹倾向的只要指标。
焊接裂纹热裂纹
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（二）液化裂纹的影响因素
液化裂纹的形成机理与结晶裂纹基本一致，因此 影响因素也大致相同，也是冶金因素和力学因素 共同作用的结果。
（三）液化裂纹的防治
防止液化裂纹的途径与结晶裂纹的防止途径基本 上是一致的，也是从冶金和工艺两方面入手。特 别是对冶金方面，尽可能降低母材金属中硫、磷、 硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的。
的结果。因此，液态薄膜是产生结晶裂纹的内因，而
拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件。
焊接裂纹热裂纹
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产生结晶裂纹的条件是：焊缝在脆性温度区内所承受 的拉伸应变大于焊缝金属所具有塑性。
可把熔池的结晶分为以下三个阶段：
焊接裂纹热裂纹
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（一）液固阶段
熔池开始结晶时，仅有少量的晶核，以后逐渐晶核长 大和出现新的晶核，但始终保持有较多的液相，相邻 晶粒之间不发生接触，液态金属可在晶粒之间自由流 动。此时虽有拉伸应力存在，但被拉开的缝隙能及时 地被流动着的液态金属所填满，因此在液固阶段不会 产生裂纹。
焊接裂纹热裂纹
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3．凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响
焊缝在结晶后，晶粒大小、形态和方向，以及析出 的初生相等对抗裂性都有很大的影响。晶粒越粗 大，柱状晶的方向越明显，则产生结晶裂纹的倾 向就越大。对于焊接18-8型不锈钢时，希望得到 γ+δ双相焊缝组织，因焊缝中有少量δ相可以细化 晶粒，打乱奥氏体粗大柱状晶的方向性，同时，δ 相还具有比γ相溶解更多S、P的不利作用，因此 可以提高焊缝的抗裂能力。
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焊接裂纹讲座
目录
一、焊接裂纹分类
二、焊接裂纹产生原因和机理
三、钢结构中裂纹
四、焊接裂纹侧向试验方法
五、焊接裂纹倾向简介评定法
六、实例分析
一、焊接裂纹分类
1、按形态分
2、按发生时期分
3、按发生部位分
4、按发生原因分
二、焊接裂纹产生原因和机理
焊接裂纹产生的2个充要条件：力学因素
冶金因素
力学因素：内力——制造过程中焊接应力、相变应力
外力——使用过程中产生
冶金因素：母材：氢脆、合金元素引起的急冷硬化、回火脆性、
时效硬化、加工硬化、高（低）温脆化、腐蚀脆化
等。
焊缝：夹杂物（O、N、H、气孔）脆化、结晶（柱状、线状、粗
大）及晶界脆化、急冷脆化等。
硬化区具有下述性能：
1、热裂纹
（1）凝固裂纹（焊缝中）
（2）液化裂纹
①HAZ（母材中）
②焊缝中（多道焊缝中）
2、冷裂纹（H致裂纹，延时裂纹）
（1）H的来源（母材、焊材、杂物、环境、操作）（2）H在钢中溶解度
（3）H的扩散和聚集
（4）H的危害（晶格脆化、鱼眼、延时裂纹）
（5）去H处理（钢包真空脱气、低氢焊材、清洁坡口、短弧焊、后热处理等）
3、再热裂纹
（1）现象某些合金钢结构焊后无裂纹，去应力热处理后出现热影响区裂纹，称为去应力裂纹（SRC）或再
热裂纹。
（1970年前后在欧洲发现，中国在上锅）（2）影响因素
①合金元素，如Cr、Mo、V等
②热处理温度，敏感温度约650℃
③扩散H
4、层状撕裂
（1）现
象
多
发
生
在厚板（>16mm）T形接头（K>19mm）焊缝附近母材
中，呈阶梯状。
（2）影响因素
①钢材质量（S>0.01%）,φ<15%)
②接头设计
③焊接工艺
三、钢结构中裂纹
1、不同焊接接头出现裂纹的几率
2、产生裂纹原因（统计分析）
三、焊接裂纹倾向试验方法
1、斜Y型坡口（铁研，Taken）GB4675.1-84
2、搭接接头（CTS）GB4675.2-84
3、T型接头GB4675.3-84
4、HAZ最高硬度GB4675.5-84
五、焊接裂纹倾向间接评定法
1、冷裂纹计算公式
（1）JIS和WES碳当量公式
（2）AWS碳当量公式
（3）IIW碳当量公式
（4）裂纹敏感指数及预热温度
⑸临界冷却时间计算公式
2、热裂纹公式
3、再热裂纹公式
4、层状撕裂公式
六、实例分析
1、亚洲货柜桥吊钢结构（Q235、Q345、冷裂纹）
2、法国LaHavre桥吊轨道（高碳钢、冷裂纹）
3、80t门机底座（35号机，延时裂纹）
4、卷筒（Q345，热裂纹）
5、。