焊接热裂纹的产生原因及防止方法

一、热裂纹产生的原因分析

1、焊缝中杂质和拉应力的存在

因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上，形成液态薄膜，凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量，减少低熔点共晶物的天生。同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果，二者缺一不可。低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因，焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。

2、焊缝终端部位温度的变化

埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。熔宽与熔深比小易形成裂纹，熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。

3、焊接线能量的影响

因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能

量的大小直接影响到焊缝的成形，而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况，因而对结晶裂纹产生与否影响

较大。另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显.

4、其他情况

如存在强制装配,装配质量不符合要求.

二、焊缝裂纹的性质及特点

终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直，露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。这些特征都是结晶裂纹的表现，除了结晶裂纹以外，其它类型的裂纹在低合金钢板自动埋弧焊时极为少见。在出产中我们发现低合金钢板自动埋弧焊结晶裂纹的产生有以下几个特点：

1、多泛起在第一遍焊接时。

2、厚度小于20mm的钢板的筒节纵缝的熄弧板处易产生结晶裂纹；而厚度大于20mm的低合金钢板在纵缝和环缝中都有可能无规律地泛起裂纹。

3、在钢板和焊剂的化学成分中碳及其它易产生热裂纹的有害合金成分偏上限或超过划定含量上限时易产生裂纹。

三、预防措施

从上述热裂纹产生原因分析可见,要克服埋弧焊热裂纹最主要的措施是:

1、减小焊接拉应力

a、适当地加大引弧板和熄弧板的尺寸

人们往往对引弧板的重要性熟悉不足,以为熄弧板的作用只不外是将收弧时

的弧坑引到焊件外而已,有时随便找一段钢板往筒体上一点焊就完事.也有的为了节约钢材将引弧板做得很小,成为名副实在的“引弧板”,这些做法长短常错误的.引弧板和熄弧板宜用与母材同质材料，以免影响焊缝金属的化学成分。其坡口外形和尺寸也应与母材相同，平板长对接缝因为有定位焊拘束存在等原因，焊时易产生终端裂纹。对于板厚在25mm以下推荐采用开槽的引出板。引弧板和熄弧板的尺寸的确定是在长度方面要足以保证工件的焊缝金属在接头的两端有合适的外形，宽度方面足以支托所需的焊剂。

b、正视引弧板的装配及定位焊和公道的坡口形式

引弧板与筒体之间的定位焊必需有足够的长度和厚度,一般来说定位焊缝的长度和厚度以不小于引弧板宽度和厚度的80%为宜,且要求为连续焊,不能简朴地”点”焊,在纵缝两侧,对中厚板,应保证有足够的焊缝厚度,必要时应开一定的坡口.

c、正视筒体终端部位的定位焊

在筒体卷圆后定位焊时,为进一步增加纵缝端部位的拘束度,在纵缝终端部位的定位焊缝长度应不小于100mm,并应有足够的焊缝厚度,且不得有裂纹,未熔合等缺陷.

2、严格控制焊接热输入量

压力容器焊接过程中必需严格控制焊接热输入量,这不仅是为了确保焊接接头力学机能的需要,而且对防止裂纹的产生有着十分重要的作用.埋弧焊焊接电流的大小对终端裂痕的敏感性有很大的影响,由于焊接电流的大小直接与温度场和焊接热输入量相关.

3、严格控制焊缝熔池外形及成形系数

埋弧焊焊缝熔池外形及成形系数与焊接裂纹的敏感性有着紧密亲密的关系,因此,焊接时要选择合适的焊接工艺参数,严格控制熔池的大小,外形及焊缝的成形系数.

4焊缝金属化学成分的控制

a、母材金属化学成分的控制。

b、焊剂化学成分的控制。

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