焊接裂纹热裂纹PPT课件

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常见焊接缺陷PPT课件

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焊缝区产生的裂纹。有些焊接结构即使焊
后消除应力热处理过程中不产生裂纹,而 在500~600℃的温度下长期运行中也会产 生裂纹。这些裂纹统称为再热裂纹。
❖ 产生原因:在热处理温度下,由于应力的 松驰产生附加变形,同时在热影响区的粗 晶区析出沉淀硬化相(钼、铬、钒等的碳化 物)造成回火强化,当塑性缺乏以适应附加 变形时,就会产生再热裂纹。
❖ 产生原因:金属材料的中含有较多的非金 属夹杂物,Z向拘束应力大,热影响区的脆 化等。
❖ 防止措施:选用具有抗层状撕裂能力的钢 材,在接头设计和焊接施工中采取措施降 低Z向应力和应力集中。
❖ (3)热裂纹:焊缝和热影响区金属冷却到固 相线附近的高温区产生的焊接裂纹。沿奥 氏体晶界开裂,裂纹多贯穿于焊缝外表, 断口被氧化,呈氧化色。常有结晶裂纹、 液化裂纹、多边化裂纹等。
❖ 防止措施:a.控制基体金属的化学成分(如 钼、钒、铬的含量),使再热裂纹的敏感性 减小。
❖ b.工艺方面改善粗晶区的组织,减少马氏体 组织,保证接头具有一定的韧性。
❖ c.焊接接头:减少应力集中并降低剩余应力, 在保证强度条件下,尽量选用屈服强度低 的焊接材料。
❖ 3、气孔:焊接时,因熔池中的气泡在凝固 时未能逸出,而在焊缝金属内部(或外表)所 形成的空穴,称为气孔。
❖ c.力学因素对热裂纹的影响:焊件的 刚性很大,工艺因素不当,装配工艺 不当以及焊接缺陷等都会导致应力集 中而加大焊缝的热应力,在结晶时形 成热裂纹。
❖ 防止措施:a.控制焊缝金属的化学成 分,严格控制硫、磷的含量,适当提 高含锰量,以改善焊缝组织,减少偏 析,控制低熔点共晶体的产生。
❖ b.控制焊缝截面形状,宽深比要稍大些, 以防止焊缝中心的 偏析。
❖ d.当用碱性焊条施焊时,应保持较低的电 弧长度,外界风大时应采取防风措施。

《常见焊缺陷》课件

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机械加工
对焊缝进行机械加工,以去除不合格部分。
补焊
对存在的缺陷进行补充焊接,以消除缺陷。
热处理
对焊缝进行热处理,以改善其力学性能和消 除焊接残余应力。
05
案例分析
案例一:某机械零件的焊接缺陷分析
总结词:机械零件焊接缺陷 总结词:预防措施 总结词:修复方法
详细描述:该案例介绍了某机械零件在焊接过程中出现 的缺陷,如气孔、夹渣、未熔合等,并对其产生的原因 进行了深入分析,如焊接参数不当、操作不规范等。
详细描述
通过建立完善的焊接质量管理体系,制定合理的焊接工艺规范和质量控制标准,加强焊 接过程的监督和检测,可以有效地减少焊接缺陷的产生。同时,采用先进的无损检测技
术,如X射线检测、超声波检测等,可以及时发现和消除焊接缺陷,提高焊接质量。
04
焊接缺陷的检测与修复方法
焊接缺陷的检测方法
外观检测
通过肉眼或使用放大镜观察焊 缝表面,检查是否存在裂纹、
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总结词:加固措施
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总结词:修复技术
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详细描述:对于无法修复的缺陷,该案例采取了各种加固 措施,如增加支撑结构、粘贴钢板等,以提高结构的稳定 性和安全性。
THANKS
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气孔与夹渣
气孔和夹渣是焊接过程中常见的缺陷,它们会影响焊接接头的质量。
气孔是由于焊接过程中熔池内的气体在金属冷却过程中未能及时逸出,残留在焊缝内部形成的孔洞。夹渣则是由于焊接过程 中熔池内存在杂质,在金属冷却过程中未能完全熔化或排除,残留在焊缝中的杂质颗粒。气孔和夹渣的存在会降低焊接接头 的致密度和强度。
咬边与烧穿
咬边和烧穿是焊接过程中常见的缺陷 ,它们会导致焊接接头的强度降低。

焊接裂纹课件

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34
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
35
三、焊接冷裂纹的机理
氢致裂PPT纹学习的交流扩展过程
36
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
7
(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
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9
(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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39
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
40
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
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

焊接裂纹的处理PPT课件
②拉伸应力 液态薄膜—根本原因 拉伸应力—必要条件
第五章 焊接裂纹
28
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
8
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
16
延迟裂纹
第五章 焊接裂纹
17
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
18
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
3
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、

焊接热裂纹-凝固裂纹

焊接热裂纹-凝固裂纹

材料连接原理
3.1) 凝固裂纹的特征? 宏观特征:焊缝柱状晶交界处,沿焊缝中心的纵向裂纹 微观特征:表面无金属光泽,常有氧化颜色 产生材料:含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中和单相
奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金
材料连接原理
3.2) 什么是凝固裂纹?(定义)
温度:固相线附近 拉应力作用
沿晶开裂
材料连接原理
固相 固-液态 液-固态 液相
TS
TL
δmin TB 熔池结晶的阶段及脆性温度区间
δ:塑性 δmin:脆性温度区间的最 低塑性
T:温度 TL:液相线 TS:固相线 TB:脆性温度区间
凝固裂纹的产生原因
液态薄膜
材料连接原理
固-液阶段
液态薄膜—根本原因 拉伸应力—必要条件
材料连接原理
a) 拉伸应力所产生的应变随温度 按直线1变化时,产生的应变量 e1<δmin,不产生凝固裂纹;
θ
b) 按直线2变化时,应变量
e2>δmin,此时必将产生裂纹;
e1
e3
3
1
e2
2
c) 按直线3变化时, 应变量 e3=δmin,处于临界状态。
焊接时产生凝固裂纹的条件
此时的应变增长率成为临界 应变增长率,以CST表示,及 CST=tanθ。
CST综合地反映了材料凝固裂纹的敏感性,为防止产生凝
固裂纹,必须满足下面条件: e <CST T
凝固裂纹实例3
材料连接原理
母 材:不锈钢 焊接方法:手工电弧焊
着色探伤后发现在焊缝中 心存在一些肉眼观察不到 的细小裂纹
凝固裂纹实例4

材料连接原理
母材:6013铝合金 焊接方法:激光焊 激光功率P=5kW 焊接速度V=1.5mm/min 观察方法:高速摄像

5.2-焊接裂纹-热裂纹

5.2-焊接裂纹-热裂纹

另外,母材热影响区在焊接热循环的作用下,由于 热应变,金属中的畸变能增加,同时也会形成多 边化边界。这种多边化的边界,一般情况下并不 与凝固晶界重合,在焊接后的冷却过程中,由于 热塑性降低,导致沿多边化的边界产生裂纹,故 称多边化裂纹。
(二)多边化裂纹的主要特点
这种裂纹多发生在纯金属或单相奥氏体焊缝中, 个别情况下也出现在热影响区中。
裂纹附近常伴随有再结晶晶粒出现,所以多边化 裂纹总是迟于再结晶。
裂纹多发生在重复受热的多层焊层间金属中及热 影响区,其部位并不都靠近熔合区,说明这种裂 纹与晶界液化无关。
断口呈现出高温低塑性开裂。
(三)多边化裂纹的影响因素
1.合金成分的影响 在Ni-Cr系的单相合金中,向 焊缝加入提高多边化激活能的元素(如Mo、W、 Ti、Ta等),则可有效地阻止多边化过程。
2.合金元素对产生结晶裂纹的影响
(1)硫和磷 硫和磷在钢中能形成多种低熔共晶, 使结晶过程极易形成液态薄膜,因而显著增大裂 纹倾向,即使是微量存在,也会使结晶区间大为 增加。
(2)碳 碳在钢中是影响结晶裂纹的主要元素,并 能加剧其他元素的有害作用(如硫、磷等)。
(3)锰 锰具有脱硫作用,能置换FeS为MnS,同 时也能改善硫化物的分布形态,使薄膜状FeS改 变为球状分布,从而提高了焊缝的抗裂性。为了 防止硫引起的结晶裂纹,并随含碳量的增加,则 Mn/S的比值也应随之增加
对于厚板焊接结构,施工时常采用多层焊,裂纹倾向比单 层焊有所缓和,但对各层的熔深应注意控制。另外,在接 头处应尽量避免应力集中(错边、咬肉、未焊透等),也 是降低裂纹倾向的有效办法。
3.焊接次序
尽量使大多数焊缝能在较小刚度的条件下焊接,使焊缝的 受力较小。
四、高温液化裂纹

斜Y型坡口焊接裂纹实验PPT课件

斜Y型坡口焊接裂纹实验PPT课件

• TM—力学熔点 (℃) T0—环境温度(℃)
• H—热焓(J/g)
2β—坡口角度
• C—比热熔(J/(g﹒C))
• 低合金钢,手工电弧焊时m=(3~5)×10-2
第12页/共27页
• 概括以上,高强度钢焊接时产生冷裂纹的机理在于
钢中产生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。当然,产生冷裂
第10页/共27页
第11页/共27页
• 焊接接头拘束应力可采用拘束度来预测,但并不能完全所反 映,这主要受钢种类型所限制,两者之间的关系可用下式表

m (TM T0 )Htg
c

• 式中m—拘束应力转换系数,与钢的线膨胀系数,力学熔点, 比热容以及接头的坡口角度等有关。
• 式中α—线胀系数(10-6/℃)
图表1
第15页/共27页
始端
试验焊缝
拘束焊缝
拘束
试验焊缝
弧坑
图2 试验焊缝的焊接方式 焊条电弧焊 b)自动送进焊条电弧焊
第16页/共27页
图3 试 样 上 裂 纹 长 度 计 算 第17页/共27页
• 表面裂纹率:
• 中Cf—表面裂纹率(%)
• ∑lf—表面裂纹长度之和(mm)
• L—试验焊缝长度
m










• ⑶ Pcm对终端区的形态影响

对 低 合 金 钢 , 冷 裂 的 终 端 区 一 般 都 以 DR 为 主 。 随 着 Pcm的 减 少 ,
DR更为细化。
第22页/共27页
⑷含氢量对断口形态的影响
• 随着含氢量的增加,断口形貌将由韧窝向准解理 和沿晶发展。因此,随着钢种化学成分和熔敷金属 中的含氢量不同,断口形貌也发生了变化,其变化 情况如下图所示

《常见焊接缺陷》课件

《常见焊接缺陷》课件
焊接材料:材料选择不当, 材料质量差
焊接环境:温度、湿度、风 速等环境因素影响
操作人员:操作技能不足, 操作不当
焊接缺陷对结构性能的影响
强度降低:焊接缺陷可能导致结构强度降低,影响其承载能力 刚度下降:焊接缺陷可能导致结构刚度下降,影响其稳定性 疲劳寿命缩短:焊接缺陷可能导致结构疲劳寿命缩短,影响其使用寿命 耐腐蚀性降低:焊接缺陷可能导致结构耐腐蚀性降低,影响其耐久性
选择合适的焊接材料,如不锈钢、铝合金等 控制焊接材料的质量,如化学成分、机械性能等 控制焊接材料的厚度,如薄板、厚板等 控制焊接材料的表面处理,如打磨、清洗等
焊接过程监控与检验
焊接前检查:确保 焊接设备、材料、 工艺参数等符合要 求
焊接中监控:实时 监测焊接过程中的 温度、电流、电压 等参数
焊接后检验:对焊 接质量进行检验, 包括外观检查、无 损检测等
热处理修复:通过热处理技术修复缺 陷
复合修复:结合多种修复方法进行修 复
预防性修复:通过预防措施避免缺陷 产生
总结与展望
本次课件内容回顾总结
焊接缺陷的定义和分类
焊接缺陷产生的原因和影 响
焊接缺陷的预防和检测方 法
焊接缺陷的修复和补救措 施
焊接缺陷的案例分析和经 验分享
焊接缺陷的未来发展趋势 和展望
无损检测法
超声波检测:利用超声波 在金属中的传播和反射特 性,检测金属内部的缺陷
射线检测:利用X射线或γ 射线穿透金属,检测金属 内部的缺陷
磁粉检测:利用磁粉在金 属表面的吸附和显示特性, 检测金属表面的缺陷
渗透检测:利用渗透剂在 金属表面的渗透和显示特 性,检测金属表面的缺陷
涡流检测:利用涡流在金 属中的传播和反射特性, 检测金属内部的缺陷

《焊接冶金学——基本原理》教学课件 第七章

《焊接冶金学——基本原理》教学课件 第七章
裂纹:一类是与液态薄膜有关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅰ区,位于固相线TS
附近;第二类是与液态薄膜无关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅱ区,位于奥氏体
再结晶温度TR附近。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(1)结晶裂纹 产生在焊缝中,是在结晶过程中形成的。结晶裂纹主要 产生在单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金,以及含杂质较多的碳钢和低合 金钢中。
(2)高温液化裂纹 产生在近缝区或多层焊的层间,是由于母材含有较 多的低熔点共晶,在焊接热源的高温作用下晶间被重新熔化,在拉应力作用 下沿奥氏体晶界发生的开裂现象。图7-4所示为因科镍合金大刚度拘束试 板根部产生的高温液化裂纹
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(3)多边化裂纹 产生在焊缝或热影响区,是当温度降到固相线稍下的 高温区形成的。它是由于在较高的温度和一定的应力条件下,晶格缺陷(位 错和空位)迁移和聚集,形成二次边界,即所谓“多边化边界”。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2 形成焊接热裂纹的“脆 性温度区间”示意图
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2所示为温度对延性影响的示意图,可见存在延性最低的温度区间, 这个温度区间即为易于促使产生焊接热裂纹的所谓“脆性温度区间”。由 图7-2可见,有两个延性较低的温度区间,与此相对应,可以见到两类焊接热
焊接冶金学基本原理
目录
7.1 焊接裂纹的危害及分类 7.2 焊接热裂纹 7.3 焊接冷裂纹 7.4 再热裂纹
目录
7.5 层状撕裂 7.6 应力腐蚀裂纹 7.7 焊接裂纹诊断的一般方法
引言
焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下,材料的原子结合 遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。焊接裂纹具有尖锐的缺口和长宽比 大的特征。近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业部门的发展, 各种焊接结构也日趋大型化、高参数化,有的焊接结构还需要在高温、深 冷以及强腐蚀介质等恶劣环境下工作。各种低合金高强度钢,以及低温、 耐热、耐蚀、抗氢等专用钢得到广泛应用。焊接裂纹正是这些焊接结构生 产中经常遇到的一种危害最严重的焊接缺欠,常发生于焊缝和热影响区。 焊接裂纹直接影响焊接部件及焊接结构的质量与安全性,甚至能造成灾难 性事故。因此,控制焊接裂纹就成了焊接技术中急需解决的首要课题。

第4章 焊接裂纹

第4章  焊接裂纹

(2) 层状撕裂
层状撕裂示意图
4. 其他焊接裂纹
(3) 应力腐蚀裂纹
产生SCC的δth与钢的δs的关系 APC—应力阳极溶解开裂
HEC—应力阴极氢脆开裂
4. 其他焊接裂纹
起源于焊接热裂纹的应力腐蚀裂纹
a)16Cr23Ni13,80℃×720h,30% MgCl2
b)16Cr23Ni13,80℃×720h,15% MgCl2
3. 焊接冷裂纹
厚板多层焊接残余应力的分布
厚板多层焊扩散氢的分布
4. 其他焊接裂纹
(1) 再热裂纹
不同材料的再热温度与断裂时间的关系
再热裂纹的发生部位和形态 1—22Cr2NiMo 2—25CrNi3MoV 3—25NiMoV 4—20CrNiMoVNbB 5—25Cr2NiMoMnV
4. 其他焊接裂纹
2. 焊接热裂纹
熔池结晶阶段及脆性温度区 δ—塑性 y—流动性 TB—脆性温度区
2. 焊接热裂纹
Al-Mn合金的脆化温度区间
焊接时产生结晶裂纹的条件
1—Al-1.5% Mn
2—Al-1.5% Mn-0.2% Fe
TL—液相线温度 TS—固相线温度 TH—固液 阶段的开始温度 T‘S—固液阶段的结束温度
材料连接原理
第4章 焊接裂纹
主要内容
▲ 焊接裂纹的类型及特点 ▲ 焊接热裂纹 ▲ 焊接冷裂纹 ▲ 其他裂纹
1. 焊接裂纹的类型及特点
焊接裂纹的宏观形态及其分布 1—焊缝中纵向裂纹 2—焊缝中横线裂纹 3—熔合区裂纹 4—焊缝根部裂纹 5—HAZ根部裂纹 6—焊趾纵向裂纹(延迟裂纹) 7—焊趾纵向裂纹(液化裂纹、 再热裂纹) 8—焊道下裂纹(延迟裂纹、液化裂纹、多边化裂纹) 9—层状撕裂

常见焊接缺陷分析介绍ppt课件

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飞溅
熔化的金属飞向熔池之外,粘结在母材或焊道表面上形成的单个的或成簇 的金属颗粒。
▪产生原因主要有: ▪1.焊接工艺参数选择不当,即焊接 电流与电压不匹配 ▪2.焊枪倾角过大
▪防止措施主要有: ▪1.正确地选用焊接工艺参数; 焊接电压经验公式: ( 0.05*I + 14 ± 2) V (I≤300A) ▪2.焊丝伸出长度不超过25mm,以 刚好可以看清熔池为宜; ▪3.焊枪的倾角保持在10º~25º(前倾 角大于25º时,将增加熔宽、减小熔 深,并增加飞溅。)
余高过大
定义:焊缝余高是指焊缝表面两焊趾连线上的那部分金属高度。
余高较大,焊缝表面凸起,过渡不圆滑,易造成应力集中,对焊接结 构承载动载不利,因此要限制余高尺寸。
§产生原因主要有: §1.焊接参数不正确:电流太大,电压太小 §2.焊接速度太慢。
§防止措施主要有: §正确选用焊接参数,选择合适的焊接速度。 §标准要求: §h≤1+0.1b(焊缝宽度),最大不超过3mm
常见焊接缺陷分析介绍
裂纹
§危害:裂纹是所有焊接缺陷里危害最严重的一种,它的存在是导致焊接结构 失效的最直接因素,特别是在高危行业(如压力容器),它的存在可能导致一 场灾难的事故发生。这是因为裂纹最大的一个特征就是具有扩展性,在一定工 作条件下会不断的“生长”,直至断裂。 §裂纹的种类:按裂纹形成条件,主要分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状 撕裂。 §热裂纹多产生于接近固相线的高温下,有沿晶界(见界面)分布的特征;但 有时也能在低于固相线的温度下,沿“多边形化边界”形成。 §存在部位:焊缝为主,热影响区 §按其形成过程的特点,又可分为结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹。
常见焊接缺陷分析介绍
§防止措施主要有:

第2章2-4 焊接裂纹

第2章2-4  焊接裂纹

三、层状撕裂 (lamellar tearing)
1、层状撕裂的定义:
轧制的厚钢板角接接头,T形接 头和十字接头中,由于多层焊角焊 缝产生的过大的Z向应力及母材中存 在的层状夹杂,在焊接热影响区及 其附近的母材内引起的沿轧制方向 发展的具有阶梯状的裂纹。
2、层状撕裂的特征
产生部位:
产生温度: 形貌特征: 产生的接头形 式:


第三,选择合理的焊接次序,施工时焊接 次序是很重要的,同样的焊接方法和焊接材料, 只是因焊接次序不同,可能具有不同的结晶裂 纹倾向。总的原则是尽量使大多数焊缝能在较 小刚度的条件下焊接,使焊缝的受力最小。 以上简要地从冶金和工艺方面对防止热裂 纹的措施进行了讨论,实际生产中情况比较复 杂,防止热裂纹的方法也很多,这里无法一一 举例。但最主要的是根据施工具体条件,找出 存在的主要问题,采取相应的措施。同时应当 经济可靠,简便易行。
为什么钢淬硬之后易引发冷裂纹呢?
1) 淬硬会形成脆硬的马氏体组织 这种组织发生断裂时将消耗较低的能量。
2) 淬硬会形成更多的晶格缺陷 成为裂纹源。
(2)氢的作用
焊接接头的含氢量越高,裂纹的敏感性越大 。 氢的应力扩散理论认为,金属内部的缺陷(包括 微孔、微夹杂和晶格缺陷等)提供了潜在裂源,在应 力的作用下,这些微观缺陷的前沿形成了三向应力区, 诱使氢向该处扩散并聚集。当氢的浓度达到一定程度 时,一方面产生较大的应力,另一方面阻碍位错移动 而使该处变脆,当应力进一步加大时,促使缺陷扩展 而形成裂纹。其后氢又不断向新的三向应力区扩展, 达到临界浓度时,又发生新的裂纹扩展。这种过程可 周而复始断续进行,直至成为宏观裂纹。
产生结晶裂纹的条件:

1、冶金因素 ——由低熔共晶形成的液态薄膜

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 (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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(4)硅 硅是δ相形成元素,应利于消除结晶裂 纹,但硅含量超过0.4%时,容易形成硅酸盐夹杂, 从而增加了裂纹倾向。
(5)钛、锆和稀土 最近发现,钛、锆和镧、铈 等稀土元素能形成高熔点的硫化物,故对消除结 晶裂纹有良好作用。
(6)镍 镍在低合金钢中易于与硫形成低熔共晶 (Ni与Ni3S2熔点仅645℃),因此会引起结晶裂 纹。但加入锰、钛等合金元素后,可以抑制硫的 有害作用。
2.合金元素对产生结晶裂纹的影响
(1)硫和磷 硫和磷在钢中能形成多种低熔共晶, 使结晶过程极易形成液态薄膜,因而显著增大裂 纹倾向,即使是微量存在,也会使结晶区间大为 增加。
(2)碳 碳在钢中是影响结晶裂纹的主要元素, 并能加剧其他元素的有害作用(如硫、磷等)。
(3)锰 锰具有脱硫作用,能置换FeS为MnS,同 时也能改善硫化物的分布形态,使薄膜状FeS改变 为球状分布,从而提高了焊缝的抗裂性。为了防 止硫引起的结晶裂纹,并随含碳量的增加,则 Mn/S的比值也应随之增加
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 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。
三、防治结晶裂纹的措施
(一)冶金因素方面 1.控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量 尽可能的控制母材及焊材中的硫、磷、碳含量, 一些重要的焊接结构应采用碱性焊条或焊剂。 2.改善焊缝凝固结晶、细化晶粒是提高抗裂性的 重要途径 广泛采用的办法是向焊缝中加入细化 晶粒元素(如Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al、稀土等)。 对于不锈钢焊接时,为了提高抗裂性、抗腐性, 希望得到γ+δ的双相组织焊缝(δ相控制在5%左 右),这也是改善凝固结晶的重要方面。
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:
(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。
二、结晶裂纹的影响因素
从现象来看,影响结晶裂纹的因素很多,但从本 质来看,主要可归纳为两方面,即冶金因素和力 的因素。 (一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响 所谓结晶裂纹的冶金因素主要是合金状态图的类 型、化学成分和结晶组织形态等。 1.合金状态图的类型和结晶温度区间 结晶裂纹倾向的大小是随合金状态图结晶温度区 间的增大而增加。当合金元素进一步增加时,结 晶区间和脆性温度区反而减小,所以裂纹的倾向 也反而降低了。
(二)固液阶段
当结晶继续进行时,固相不断增多,且不断长大,冷 却到某一阶段时,已凝固的相彼此发生接触,并不断 倾轧到一起,这时液态金属的流动就发生了困难,即 熔池结晶进入了固液阶段。在这种情况下,由于液态 金属少(主要是那些低熔点共晶),在拉伸应力作用 下所产生的微小缝隙都无法填充,只要稍有拉伸应力 存在就有产生裂纹的可能。
(7)氧 焊缝中有一定的含氧量,能降低硫的有 害作用。
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。
第二节 焊接热裂纹
热裂纹是焊接生产中比较常见的一种缺陷,从一般常 用的低碳钢、低合金钢,到奥氏体不锈钢、铝合金和 镍基合金等都有产生热裂纹的可能。 热裂纹主要是结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹三种 宏观上热裂纹表面都有氧化色彩。
一、结晶裂纹的形成机理
先结晶的金属较纯,后结晶的金属含杂质较多,并富 集在晶界。一般来讲,这些杂质所形成的共晶都有较 低的熔点。
(三)完全凝固阶段
熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝,受到拉伸应力 时,就会表现出较好的强度和塑性,很难发生裂纹。 但应指出,对于某些金属在焊缝完全凝固以后,仍有 一段温度内塑性很低,也会产生裂纹,即所谓高温低 塑性裂纹(多边化裂纹)。
由低熔点共晶所形成的液态薄膜是产生结晶裂纹的主 要根源。但在大量实验的基础上,发现焊缝中低熔点 共晶的数量超过一定限界之后,反而具有“愈合”裂 纹的作用。也就是说,低熔点共晶较多时,反而不产 生裂纹,它可以自由流动,填充有裂口的部位,这就 是起了所谓“愈合”作用。
(二)Байду номын сангаас艺因素方面
工艺方面主要是焊接工艺参数、预热、接头型式 和焊接顺序等,用工艺方法防止结晶裂纹主要是 改善焊接时的应力状态。
1.焊接工艺及工艺参数
适当增加焊接线能量E和提高预热温度T0,即可减 小焊缝金属的应变率,从而降低结晶裂纹的倾向。
2.接头形式
表面堆焊和熔深较浅的对接焊缝抗裂性较高。熔深较大的 对接和各种角接(包括搭接、T形接头和外角接焊缝等) 抗裂性较差,因为这些焊缝所承受的应力正好作用在焊缝 的结晶面上,而这个面是晶粒之间联系较差,杂质聚集的 地方,故易于引起裂纹。
对于厚板焊接结构,施工时常采用多层焊,裂纹倾向比单 层焊有所缓和,但对各层的熔深应注意控制。另外,在接 头处应尽量避免应力集中(错边、咬肉、未焊透等),也 是降低裂纹倾向的有效办法。
(二)力学因素对产生结晶裂纹的影响
焊缝金属在脆性温度区内塑性低和脆性温度区的 范围宽是产生结晶裂纹的必要原因,而充分条件 是必须要有力的作用。
产生结晶裂纹的影响因素概括起来主要是冶金因 素和力学因素,二者之间既有内在的联系,又有 各自独立规律。
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2019/7/11
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