焊接產生的裂紋 夾雜和夾渣及防止措施

2021-08-14 01:57:59 字數 2100 閱讀 4809

1.氣孔、夾雜和夾渣及防止措施

(1) 氣孔焊接時,熔池中的氣體在固體時能逸出二殘留下來所形成的空穴成為氣孔。氣孔是一種常見的焊接缺陷,分為焊接內部氣孔和外部氣孔。氣孔有圓形、橢圓形、虫形、針狀形和密集型等多種,氣孔的存在不但會影響焊縫的致密度,而且將減少焊縫的有效面積,降低焊縫的力學效能。

產生原因:焊件表面和坡口出有油、鏽、水分等汙物存在;焊條藥條藥皮受潮,使用前沒有烘乾;焊接電流太小或焊接速度太快;電弧過長或偏吹,熔池保護效果不好,空氣侵入熔池;焊接電流過大,焊條發紅、藥皮提前脫落,失去保護的作用;運條方法不當,如收弧動作太快,易產生縮孔,接頭引弧動作不正確,易產生密集氣孔等。

防止措施:焊前將坡口兩側20~30mm範圍內的油汙、鏽、水分清除乾淨;嚴格地按焊條說明書規定的溫度和時間烘培;正確地選擇焊接工藝引數,正確操作;盡量採用短弧焊接,野外施工要有防風設施;不允許使用失效的焊條,如焊芯鏽蝕,藥皮開裂、剝落,偏心度過大等。

(2) 夾雜和夾渣夾雜時殘留在焊縫金屬中由冶金反映產生的非金屬夾雜和氧化物。夾渣時殘留在焊縫中的熔渣。夾渣可以分為點狀夾渣和條狀夾渣兩種。

夾渣削弱了焊縫的有效斷面,從而降低了焊縫的力學效能,夾渣還會引起應力集中,容易使焊接結構在承載時遭受破壞。

產生原因:焊接過程中層間清渣不淨;焊接電流太小;焊接速度太快;焊接過程操作不當;焊接材料與母材料化學成分匹配不當;坡口設計加工不合適等。

防止措施:選擇脱渣效能好的焊條;認真地清除層間熔渣;合理地選擇焊接引數;調整焊條角度和運條方法。

2. 裂紋產生的原因及防止措施

裂紋按其產生的溫度和時間的不同分為冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋;按其產生的部位不同分為縱裂紋、橫裂紋、焊根裂紋、弧坑裂紋、熔合線裂紋及熱影響區裂紋等。裂紋時焊接結構中最危險的一種缺陷,甚至可能引起嚴重的生產事故。

(1) 熱裂紋焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區間所產生的焊接裂紋成為熱裂紋。它是一種不允許純在的危險焊接缺陷。根據熱裂紋長生的機理、溫度區間的形態,熱裂紋可分成結晶裂紋、高溫液化裂紋和高溫低塑性裂紋。

產生熱裂紋的主要原因是:熔池金屬中的低熔點共晶物和雜質在結晶過程中,形成嚴重的晶內和晶間偏析,同時在焊接應力作用下,沿著晶界碑拉開,形成熱裂紋。熱裂紋一般多發生在奧氏體不鏽鋼、鎳合金和鋁合金中。

低碳鋼焊接時一般不易產生熱裂紋,但隨著鋼的含碳量增高,熱裂紋傾向也增大。

防止措施:嚴格地控制鋼材及焊接材料的s、p等有害雜質的含量,降低熱裂紋的敏感性;調節焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化晶粒,提高塑性,減少或分散偏析程度;採用鹼性焊條,降低焊縫中雜質的含量,改善偏析程度;選擇合適的焊接工藝引數,適當地提高焊縫成形係數,採用多層多道排焊法;斷弧時採用與母材料相同的引弧板,或逐漸滅弧,並填滿弧坑,避免在弧坑處產生熱裂紋。

(2)冷裂紋焊接接頭冷卻到較低溫度下(對於鋼來說在ms溫度以下)產生的裂紋稱為冷裂紋。冷裂紋可在焊後立即出現,也有可能經過一段時間(幾小時、幾天,甚至更長時間)才出現,這種裂紋又稱為延遲裂紋。它是冷裂紋中比較普遍的一種狀態,具有更大的危險性。

產生冷裂紋的原因是:馬氏體轉變而形成的淬硬組織,拘束度大而形成的焊接殘餘應力和殘留在焊縫中的氫是產生冷裂紋的三大要素。

防止措施:選用鹼性低氫焊條,使用前嚴格按照使用說明書的規定進行烘培,焊前清除焊件上的油汙、水分,減少焊縫中的氫的含量;選擇合理的焊接工藝引數和熱輸入,減少焊縫的淬硬傾向;焊後立即進行消氫處理,使氫從焊接接頭中逸出;對於淬硬傾向高的鋼材,焊前預熱、焊後及時進行熱處理,改善接頭的組織和效能;採用降低焊接應力的各種工藝措施。

(3)再熱裂紋焊後,焊件在一定溫度範圍內再次加熱(消除應力熱處理或其他加熱過程)而產生的裂紋叫再熱裂紋。

產生的原因:再熱裂紋一般發生在含v、cr、mo、b等合金元素的低合金高強度鋼、珠光體耐熱鋼及不鏽鋼中,經受一次焊接熱迴圈後,再加熱到敏感區域(550~650°c範圍內)時產生。這是由於第一次加熱過程中過飽和的固定碳化物(主要是v、cr、mo碳化物)再次析出,造成晶內強化,使滑移應變集中於原先的奧氏晶體界,當晶體的塑性能力不足以承受鬆弛應力過程中的應變時,就會產生再熱裂紋。

裂紋大多起源於焊接熱影響區的粗晶區。再熱裂紋大多產生於厚件和應力集中處,多層焊時有時也會產生再熱裂紋。

防止措施:在滿足設計要求的前提下,選擇低強度的焊條,使焊縫強度低於母材,應力在焊縫中鬆弛,避免熱影響區產生裂紋;儘量減少焊接殘餘應力和應力集中;控制焊接熱處理輸入,合理的選擇熱處理溫度,盡可能地避開敏感溫度的範圍。

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