钢结构焊缝裂纹防治

钢结构焊缝裂纹防治探析

摘要：随着我国工业经济的不断发展，工业建设中越来越多的运用到钢结构的工程。钢结构的主要连接方式是焊接，然而，在钢结构的焊接过程中，由于材料存在着尺寸较大、外形多样、且焊缝较多、焊接的位置不对称的情况，导致出现多种钢结构焊接的质量问题，如孔穴和夹渣、形状缺陷以及焊接裂缝，而焊接裂缝是最普遍存在的问题，同时也具有很大的危害性，在很大程度上会导致工程事故的出现。本文中首先分析了钢结构焊缝裂纹的种类，并分别阐述了几种裂纹产生的原因，并由此提出了钢结构焊缝裂纹的防治办法。

关键词：钢结构；焊缝裂纹；防治

abstract: along with the industrial development of economy, the industrial construction in more and more applied to the steel structure of the project. the steel structure of the main connection mode is welding, however, in the steel structure of the welding process, because there are big size of the materials, appearance diversity, and more, the position of the welding seam asymmetric, lead to a variety of steel structure welding quality problems, such as caities which act and slag, shape defects and welding cracks, and welding cracks are the most common problems, it has great harm, in a great extent can lead to the emergence of the engineering

accident. this paper first analyzes the steel structure of the weld crack types, and respectively expounds several crack reasons and puts forward the prevention and control of the steel structure weld cracking in the way.

keywords: steel structure; weld crack; prevention and control

中图分类号：tu391文献标识码：a 文章编号：

一. 钢结构焊缝裂纹的种类

由于焊接条件的不同，导致在钢结构焊接施工中存在一些焊接的质量问题，而焊缝裂纹是其中最为严重，同时也是最普遍的缺陷。焊缝裂纹会导致钢构件的脆断、结构的疲劳破坏以及腐蚀破坏，如果未能及时发现焊缝裂纹，严重情况下回导致钢结构建筑和工程的安全。

根据焊缝裂纹产生的机理，可以将焊缝列为分为冷裂纹、热裂纹、以及再热裂纹和层状撕裂四种。

（一）冷裂纹

冷裂纹是指在焊缝的冷却过程中，温度降到了马氏体的转变温度内，即300~200℃内产生的，冷裂纹能够在焊接后马上出现，也能在焊接后的较长时间内发生，因此，冷裂纹也被称做延迟裂纹。

（二）热裂纹

热裂纹指焊缝在高温条件下产生的裂纹，又称为高温裂纹和结晶裂纹，一般产生在焊缝的内部，也可能出现在钢结构的热影响区，

主要表现为纵向裂纹及横向裂纹，根部裂纹和热影响区裂纹。

（三）再热裂纹

在实际制造和生产中，有些钢构件需要进行高温回火处理，以消除构件的残余应力。然而，构件在回火或者长期在高温下工作会产生焊缝裂纹，称之为再热裂纹。

（四）层状撕裂

在厚板焊接的结构中，由于焊件在板厚的方向上承受拉应力，因此会沿钢板的轧层内形成阶梯状的裂纹，称之为层状撕裂。

二. 不同钢结构焊缝裂纹产生的原因

根据不同情况下焊缝会产生不同的裂纹，根据不同裂纹的特性，能够分析出钢结构焊缝裂纹产生的原因。

（一）冷裂纹

形成冷裂纹的因素主要包括，钢材料淬硬组织和焊接接头含氢量，以及焊接接头拘束能力。首先，焊接接头在环境较快的冷却速度下，形成的淬硬组织中含有较多的空位及晶格缺陷，在外界的应力作用下发生聚集和位移，形成冷裂缝；第二，钢材料中的氢含量也是导致钢结构焊缝冷裂纹的因素之一。在钢材料焊接中，由于高温电弧的作用，导致焊缝中溶解了部分氢气，在焊缝冷却时，氢气的溢出导致钢板金属微观缺陷处的氢浓度升高，使焊缝出现裂纹；第三，钢结构自身的约束条件所产生的应力，也会造成焊缝裂纹的产生。

（二）热裂纹

热裂纹的产生，是由于焊接熔池结晶的过程中存在偏析的现象，而低熔点的共晶和杂质在结晶的过程中是以液态间层的形式存在，因此形成偏析的现象，所以焊接熔池在凝固以后，焊缝的强度也较低，而当焊接的应力较大时，会将液态间层和刚凝固的固态金属拉开，并形成裂纹。另一方面，母材的晶界上存在低熔点的共晶和杂质，焊接拉应力较大时，固态金属也会拉开。热裂纹的产生是由冶金因素以及力学因素共同作用影响的。

（三）再热裂纹

再热裂纹的产生，是由于钢结构焊接裂纹在进行再加热时，由于过饱和的碳化物又一次的析出，使结构的晶体内部强化，导致应力松弛过程中的应变大于晶界塑性的应变能力，即焊接的残余应力在焊缝处有应力集中。

（四）层状撕裂

层状撕裂出现在基材内，其表面是纤维状的，具有阶梯状的纵向面。层状撕裂出现在焊脚位置处，即热影响区以外。较厚的钢板易发生层状撕裂，因为越厚的钢板夹杂着越多的缺陷，而钢板的焊缝也越厚，导致焊接的应力和变形也随之增大。

三. 钢结构焊缝裂纹的防治办法

根据以上分析，可根据钢结构焊缝裂纹的不同特点和产生的原因，对焊缝裂纹的产生进行防止和应对。本文中分别根据这四种不同的焊缝裂缝特点提出不同的防治措施。

（一）对于冷裂纹