接裂纹的分类产生原因和防止措施

焊接裂纹的分类、产生原因和防止措施

焊接裂纹是最危险的焊接缺陷，严重地影响着焊接结构的使用性能和安全可靠性。根据形成焊接裂纹的温度可分为热裂纹和冷裂纹；根据裂纹发生的位置可分为焊缝金属中的裂纹和热影响区中的裂纹。

热裂纹

在焊接过程中，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就是热裂纹。热裂纹的形成：

在焊缝金属中的热裂纹也称为凝固裂纹。由于被焊接的材料大多数都是合金，而合金凝固自开始到最终结束，是在一定的温度区间内进行的，这是热裂纹产生的基本原因。焊缝中的许多杂质的凝固温度都低于焊缝金属的凝固温度，这样首先凝固的焊缝金属把低熔点的杂质推挤到凝固结晶的晶粒边界，形成了一层液体薄膜，又因为焊接时熔池的冷却速度很大，焊缝金属在冷却的过程中发生收缩，使焊缝金属内部产生拉应力，拉应力把凝固的焊缝金属沿晶粒边界拉开，又没有足够的液体金属补充时，就会形成微小的裂纹，随着温度的继续下降，拉应力增大，裂纹不断扩大，这就是凝固裂纹。当焊缝金属中含有较多的低熔点杂质时，焊缝金属极易产生凝固裂纹。母材和焊接材料中含有的有害杂质，特别是硫元素，它是引起钢材焊缝金属中发生凝固裂纹的最主要元素。另外，钢材中含碳量较高时，有利于硫在晶界处富集，因而也是促进形成凝固裂纹的原因，所以采用含碳量低的焊接材料有利于防止凝固裂纹的产生。

热裂纹的特征：

断口呈蓝黑色，即金属在高温被氧化的颜色，有时在热裂纹里流入熔渣的迹象。再者，弧坑裂纹多为热裂纹。

防止热裂纹产生的重要措施如下;

锰具有脱硫作用。母材和焊接材料若含硫量及含碳量高，而含锰量不足时，易产生热裂纹。一般要求母材、焊条、焊丝的含硫量不应超过0.04%，低碳钢和低合金钢用焊条和焊丝，含碳量不应超过0.12%。焊条电弧焊时，正确选用焊条的型号，使用合格、优质的电焊条是防止热裂纹产生的重要措施。

对刚性大的焊件，因焊接时产生的变形小，结果时是焊接应力增加，促使热裂纹的产生。在焊接时选择合适的焊接规范，必要时应采取预热和缓冷措施，合理安排焊接方向和焊接顺序，以减小焊接应力。

热裂纹极易在弧坑产生，即弧坑裂纹。焊条电弧焊时，一定要注意填满弧坑。在不加填充丝的钨极氩弧焊中，收弧时，焊接电流要逐步变小，待焊接熔池的体积减小到很小时，再切断焊接电流。焊接难以消除弧坑裂纹的材料时，应使用引出板把弧坑引出。

冷裂纹

冷裂纹指焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。

冷裂纹与热裂纹的主要区别就是：冷裂纹在较低的温度下形成，一般在200-300℃以下形成；冷裂纹不是在焊接过程中产生的，而是在焊后延续一定的时间后才产生，如果钢的焊接接头冷却到湿温后并在一定的时间（几小时、几天、甚至十几天以后）才出现的冷裂纹称为延迟裂纹；冷裂纹多在焊接热影响区内产生，如沿应力集中的焊缝根部形成的冷裂纹称为焊根裂纹。沿应力集中的焊趾处形成的冷裂纹称为焊趾裂纹。在靠近堆焊焊道的热影响区内所形成的裂纹称为焊道下裂纹。冷裂纹有时也在焊缝金属内发生。一般焊缝金属的横向裂纹多为冷裂纹。冷裂纹与热裂纹相比，冷裂纹的断口无氧化色。

冷裂纹产生的原因：

钢材的淬火倾向，残余应力，焊缝金属和热影响区的扩散氢含量。其中氢的作用是形成冷裂纹的重要因素。当焊缝和热影响区的含量较高时，焊缝中的氢在结晶过程中向热影响区扩散，当这些氢不能逸出时，就聚集在离熔合线不远的热影响区中；如果被焊材料的淬火倾向较大，焊后冷却下来，在热影响区可能形成马氏体组织，该种组织脆而硬；在加上焊后的焊接残余应力，在上述几种因素的作用下，导致了冷裂纹的产生。

防止冷裂纹的具体措施如下：

焊前预热和焊后缓冷，不仅能改善焊接接头的组织，降低热影响区的硬性和脆性，还能加速焊缝中的氢向外扩散，并起到减少焊接应力的作用。

选择合适的焊接材料，如选用碱性低氢型焊条，在焊前将焊条烘干，并随用随取。在焊前应仔细清除坡口周围的水、油、锈等污物，以减少氢的来源。

选择合适的焊接规范。尤其是焊接速度，即不能过快，也不能太慢。焊接速度太快，易形成淬火组织；焊接速度太慢，会使热影响区变宽，总之，都会产生冷裂纹。在焊接时，采用合理的装配和焊接顺序，以减少焊接残余应力。