第一篇：焊接裂紋的形成機(jī)理與預(yù)防措施

焊接裂紋的形成機(jī)理與預(yù)防措施

1、產(chǎn)生焊接冷裂紋的原因

焊接冷裂紋在焊后較低的溫度下形成。由于這種裂紋形成與氫有關(guān)，且有延遲開(kāi)裂的特點(diǎn)，因此又稱之為焊接氫致裂紋或延遲裂紋。

產(chǎn)生焊接冷裂紋的三個(gè)必要條件：

（1）氫。氫的主要來(lái)源是焊材中的水分和焊接區(qū)域中的油污、鐵銹、水以及大氣中的水汽等。這些水、鐵銹或有機(jī)物經(jīng)焊接電弧的高溫?zé)嶙饔梅纸獬蓺湓佣M(jìn)入焊接熔池中。在焊接過(guò)程中氫除向大氣中擴(kuò)散外，余下的在焊縫中呈過(guò)飽和狀態(tài)，即在焊縫中存在著擴(kuò)散氫。根據(jù)氫脆理論，這種擴(kuò)散氫將向應(yīng)變集中區(qū)（如微裂紋或缺口尖端附近）擴(kuò)散，當(dāng)該區(qū)的氫濃度達(dá)到某一臨界值時(shí)，裂紋便繼續(xù)擴(kuò)展。

（2）應(yīng)力。依據(jù)目前國(guó)內(nèi)及國(guó)際的施工水平，在球罐的組裝過(guò)程中總會(huì)存在或多或少的強(qiáng)力組對(duì)，所以在組裝完成后便存在著內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力在焊后整體熱處理完成后也不可能完全消除。再加上球罐焊接是一個(gè)局部加熱過(guò)程，在焊接過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變的循環(huán)，因此球罐焊接后必然存在殘余應(yīng)力。

（3）組織。焊接熱影響區(qū)組織中過(guò)硬的馬氏體含量越多越容易產(chǎn)生冷裂紋。

3、防止產(chǎn)生焊接冷裂紋的措施

（1）盡量選用對(duì)冷裂紋不敏感的材料選用內(nèi)在質(zhì)量好的母材。即選用碳當(dāng)量低的優(yōu)質(zhì)鋼材，尤其是避免母材大型夾渣。所以在球殼板制造前必須對(duì)板材進(jìn)行嚴(yán)格的超聲波檢查，對(duì)有嚴(yán)重夾層等缺陷的鋼材不得使用。

（2）盡量減少氫的來(lái)源。第一，球罐的焊接選用低氫型焊條，必要時(shí)要采用超低氫型的焊條；第二，焊條使用前一定要按產(chǎn)品使用說(shuō)明進(jìn)行烘干，并貯存在100～150℃的恒溫箱中，在使用時(shí)放入保溫筒內(nèi)并隨用隨取，在保溫筒內(nèi)存放時(shí)間不得超過(guò)4h，否則要按原烘干溫度重新烘干，重復(fù)烘干不得超過(guò)兩次；第三，要徹底去除焊接坡口表面及坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、水分，、鐵銹及其他雜物；第四，不在雨雪天及空氣相對(duì)濕度大于90%時(shí)施焊；第五，采取有效的防風(fēng)措施，以防止吹弧，使焊接熔池得到有效的隔離保護(hù)。

（3）選用適當(dāng)?shù)暮盖邦A(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度降低了焊縫冷卻速度，可使氫更易從焊縫熔池向大氣中擴(kuò)散，減少了焊縫中擴(kuò)散氫含量，并且可以降低焊接區(qū)的溫度梯度和焊縫的冷卻速度，盡量減少馬氏體的含量，減小溫差應(yīng)力。預(yù)熱溫度應(yīng)通過(guò)工藝評(píng)定來(lái)確定，預(yù)熱范圍一般為坡口兩側(cè)三倍球殼板厚度且不小于100mm。當(dāng)環(huán)境溫度低時(shí)還應(yīng)增大預(yù)熱溫度和預(yù)熱范圍。對(duì)縱縫應(yīng)整條焊縫同時(shí)預(yù)熱，不能分段預(yù)熱。

（4）選用適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟群秃鬅釙r(shí)間。隨著焊接層數(shù)的增多，焊縫中擴(kuò)散氫會(huì)逐漸積累。因此焊后應(yīng)立即進(jìn)行后熱，使擴(kuò)散氫有充分的時(shí)間溢出，同時(shí)還可以降低焊縫中的殘余應(yīng)力，減少冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)率。

（5）焊接過(guò)程中保持適當(dāng)?shù)膶娱g溫度，適當(dāng)?shù)膶娱g溫度也能延緩焊縫的冷卻時(shí)間，起到一定的去氫和降低殘余應(yīng)力的作用，層間溫度不得低于預(yù)熱溫度下限值。

（6）采用合適的線能量。若焊接線能量過(guò)小，焊縫熱影響區(qū)容易出現(xiàn)淬硬組織，再加上擴(kuò)散氫的作用，焊縫容易產(chǎn)生冷裂紋；若線能量過(guò)大又會(huì)使焊縫熱影響區(qū)的軟化區(qū)寬度增加，使焊縫缺口的韌性降低，球罐整體的機(jī)械性能下降。

焊接缺陷是影響焊接質(zhì)量最直接的原因，而焊接裂紋作為最難解決的焊接缺陷之一，在焊管生產(chǎn)中時(shí)有出現(xiàn)。

焊接裂紋有橫向裂紋和縱向裂紋兩種，其中縱向裂紋為可見(jiàn)典型裂紋斷口，帶圓弧的光滑自由面，有時(shí)有氧化物，電子探針發(fā)現(xiàn)沒(méi)其他夾雜物。預(yù)防措施為：

1冶金因素

控制焊縫中S、P、C含量，是提高抗裂性、減少結(jié)晶裂紋的有效措施。在焊管生產(chǎn)中，選擇合適的焊絲、焊劑，有效控制其S、P、C含量，使減少焊縫縱向裂紋的有效措施。

2接頭坡口形式 合適的焊接坡口是減少焊接裂紋的有效措施，當(dāng)卷板較厚，板位控制難時(shí)會(huì)增加裂紋成形幾率，提高對(duì)頭質(zhì)量，盡量使鋼管在成型過(guò)程中產(chǎn)生較小的殘余應(yīng)力，能減少結(jié)晶裂紋。

3工藝因素

減少熱輸入，能在焊縫中形成較小晶粒尺寸組織；降低焊接速度，可以使晶粒的端部并列長(zhǎng)大擠壓在一起，避免偏析集中；此外寬焊縫相對(duì)窄焊縫能防止晶粒長(zhǎng)大直接鵬在一起，避免偏析集中。

焊接橫向裂紋，其走向垂直于焊縫，具有沿晶和穿晶特點(diǎn)，預(yù)防措施為：

1冶金方面

1）要保證板材優(yōu)良的力學(xué)性能，保證強(qiáng)度和韌性要求，盡量減少鋼中雜質(zhì)；

2）盡量選用低氫和高強(qiáng)度、高韌性的焊接材料，選用合適的焊絲、焊劑匹配，嚴(yán)格清理焊絲和焊接區(qū)域，烘干焊劑。

2工藝方面

1）焊接線能量過(guò)大，會(huì)使近縫區(qū)晶粒粗大；線能量過(guò)小，會(huì)使熱影響區(qū)淬硬，這些都導(dǎo)致橫向裂紋產(chǎn)生，應(yīng)選擇合適的焊接線能量；

2）預(yù)熱可降低冷卻速度，有效防止橫向裂紋產(chǎn)生；

3）焊后延緩冷卻可使氫充分逸出，也能防止焊縫橫向裂紋產(chǎn)生

焊接是利用加熱或加壓等手段，使分離的兩部分金屬，借助于原子的擴(kuò)散與結(jié)合而形成原子間永久性連接的工藝方法。焊接方法的種類很多，根據(jù)實(shí)現(xiàn)金屬原子間結(jié)合的方式不同，可分為熔化焊、壓力焊和釬焊3大類。

焊接方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）成形方便：焊接方法靈活多樣，工藝簡(jiǎn)便；在制造大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和零件時(shí)，可采用鑄焊、鍛焊方法，化大為小，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單，再逐次裝配焊接而成。

（2）適應(yīng)性強(qiáng)：采用相應(yīng)的焊接方法，不僅可生產(chǎn)微型、大型和復(fù)雜的金屬構(gòu)件，也能生產(chǎn)氣密性好的高溫、高壓設(shè)備和化工設(shè)備；此外，采用焊接方法，還能實(shí)現(xiàn)異種金屬或非金屬的連接。

（3）生產(chǎn)成本低：與鉚接相比，焊接結(jié)構(gòu)可節(jié)省材料10%～20%，并可減少劃線、鉆孔、裝配等工序。另外，采用焊接結(jié)構(gòu)能夠按使用要求選用材料。在結(jié)構(gòu)的不同部位，按強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫等要求選用不同材料，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

焊接電弧是電極與工件之間的強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。

電弧的構(gòu)造：焊接電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)和弧柱區(qū)3部分組成。

采用直流弧焊機(jī)焊接時(shí)有正接法與反接法之分，正接是將工件接電源正極，焊條接負(fù)極；反接是將工件接電源負(fù)極，焊條(或電極)接正極。

用鋼焊條焊接工件時(shí)，陽(yáng)極區(qū)溫度約為2600K，陰極區(qū)溫度約為2400K，電弧中心區(qū)溫度最高，可達(dá)6000～8000K。

焊條電弧焊時(shí)，對(duì)焊接電源的基本要求有：（1）具有陡降的特性；

（2）具有一定的空載電壓以滿足引弧的需要，一般為50～90V；（3）限制適當(dāng)?shù)亩搪冯娏?，以保證焊接過(guò)程頻繁短路時(shí)，電流不致無(wú)限增大而燒毀電源。短路電流一般不超過(guò)工作電流的1.25～2倍。

常用焊接電源的類型有交流弧焊機(jī)、直流弧焊機(jī)和交、直流兩用弧焊機(jī)。

四、焊接冶金過(guò)程有何特點(diǎn)？焊接過(guò)程中為什么要對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行有效保護(hù)？

焊接冶金過(guò)程特點(diǎn)：電弧焊時(shí)，被熔化的金屬、熔渣、氣體三者之間進(jìn)行著一系列物理化學(xué)反應(yīng)，如金屬的氧化與還原，氣體的溶解與析出，雜質(zhì)的去除等。因此，焊接熔池可以看成是一座微型冶金爐。但是，焊接冶金過(guò)程與一般的冶煉過(guò)程不同，主要有以下特點(diǎn)。

（1）冶金溫度高：容易造成合金元素的燒損與蒸發(fā)；

（2）冶金過(guò)程短：焊接時(shí)，由于焊接熔池體積小(一般2～3cm3)，冷卻速度快，液態(tài)停留時(shí)間短(熔池從形成到凝固約10s)，各種化學(xué)反應(yīng)無(wú)法達(dá)到平衡狀態(tài)，在焊縫中會(huì)出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的偏析現(xiàn)象。

（3）冶金條件差：焊接熔池一般暴露在空氣中，熔池周圍的氣體、鐵銹、油污等在電弧的高溫下，將分解成原子態(tài)的氧、氮等，極易同金屬元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)生成的氧化物、氮化物混入焊縫中，使焊縫的力學(xué)性能下降；空氣中水分分解成氫原子，在焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂縫等缺陷，會(huì)出現(xiàn)“氫脆”現(xiàn)象。上述情況將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，因此，必須采取有效措施來(lái)保護(hù)焊接區(qū)，防止周圍有害氣體侵入金屬熔池。

（7）防止強(qiáng)力組對(duì)。在球罐組對(duì)過(guò)程中選用合適的工藝和組裝機(jī)具，盡量避免強(qiáng)力組對(duì)。強(qiáng)力組對(duì)將使球罐在焊接前就存在強(qiáng)大的附加內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力在焊后也不可能完全消除。

（8）減小錯(cuò)邊和角變形。在錯(cuò)邊和角變形存在的部位，曲率發(fā)生了突變，所以焊后將會(huì)存在強(qiáng)大的殘余內(nèi)應(yīng)力。

（9）采用合理的焊接順序。當(dāng)采用合理的順序焊接時(shí)，整臺(tái)球罐將同時(shí)對(duì)稱地收縮或膨脹，這樣能控制焊接變形，減小焊接殘余應(yīng)力。球罐焊接應(yīng)遵循先縱縫后環(huán)縫，先大坡口后小坡口，先赤道后溫帶最后極帶的原則，而且焊工應(yīng)對(duì)稱、均勻施焊。球罐焊縫的打底焊要采用分段退焊法，分段長(zhǎng)度為600～700mm。

（10）避免工藝缺陷的產(chǎn)生。咬邊、未焊透、長(zhǎng)條狀?yuàn)A渣等工藝缺陷部位是應(yīng)力集中區(qū)，這些部位容易產(chǎn)生冷裂紋。

（11）確保封底焊縫的質(zhì)量，封底焊縫要自上而下焊接，不能采用擺動(dòng)、為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。

3.1控制溫度的措施如下：

3.1.1采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中水泥用量；

3.1.2拌和混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

3.1.3熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

3.1.4在混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫；

3.1.5規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

3.1.6施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

3.2改善約束條件的措施是：

3.2.1合理地分縫分塊；

3.2.2避免基礎(chǔ)過(guò)大起伏；

3.2.3合理地安排施工工序，避免過(guò)大的高差和側(cè)面長(zhǎng)期暴露。

此外，改善混凝土的性能提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土心早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就在導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著效果。

加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)關(guān)。鋼的線脹系數(shù)相差很小，在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7—15倍，當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力過(guò)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100—200kg/cm.因此，在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與嘗試較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)量屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

挑弧、滅弧的施焊方法

目前，砌體結(jié)構(gòu)的房屋出現(xiàn)各種型式的裂縫，非常常見(jiàn)。其裂縫程度輕重不一，差別很大。輕則影響房屋正常使用和美觀，嚴(yán)重的將形成結(jié)構(gòu)安全隱患，甚至發(fā)生工程事故。隨著住宅商品化的發(fā)展，房屋裂縫問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。

砌體屬于脆性材料，裂縫的存在降低了墻體的質(zhì)量，如整體性、耐久性和抗震性能，同時(shí)墻體的裂縫給居住者在感觀上和心理上造成不良影響。特別是隨著我國(guó)墻改、住房商品化的進(jìn)展，人們對(duì)居住環(huán)境和建筑質(zhì)量的要求不斷提高，對(duì)建筑物墻體裂縫的控制的要求更為嚴(yán)格。由于建筑物的質(zhì)量低劣，如墻體裂縫、滲漏等涉及的糾紛或官司也越來(lái)越多，建筑物的裂縫已成為住戶評(píng)判建筑物安全的一個(gè)非常直觀、敏感和首要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)，特別是新材料砌體結(jié)構(gòu)的抗裂措施，已成為工程量、國(guó)家行政主管部門，以及房屋開(kāi)發(fā)商共同關(guān)注的課題。

磚砌體結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因

1、溫差變形引發(fā)的磚砌體裂縫

這類裂縫較典型和普遍的是建筑物(特別是那些縱向較長(zhǎng)的)頂層兩端內(nèi)外縱墻上的斜裂縫，其形態(tài)呈“八”字或“X”型，且顯對(duì)稱性，但有時(shí)僅一端有，輕微者僅在兩端1～2個(gè)開(kāi)間內(nèi)出現(xiàn)，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)展至房屋兩端1/3縱長(zhǎng)范圍內(nèi)，并由頂層向下幾層發(fā)展。此類型縫對(duì)那種剛性屋面平屋頂、未設(shè)變形縫、隔熱層的房屋，更易發(fā)生。產(chǎn)生的直接原因是混凝土結(jié)構(gòu)屋面的伸縮變形牽引其下磚砌體超過(guò)其材料抗拉強(qiáng)度的結(jié)果。具體的機(jī)理可認(rèn)為是：在陽(yáng)光照射下(特別是南方地區(qū))屋面板溫度可高達(dá)60～70℃，而在其下的磚砌體僅為30～35℃，如此大的溫差，加上混凝土線膨脹系數(shù)比磚砌體近似大一倍，可計(jì)算出砌體中的主拉應(yīng)力。

2、地基基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫

一般在建筑物下部，由下往上發(fā)展，呈“八”字、倒“八”字、水平及豎縫。當(dāng)長(zhǎng)條形的建筑物中部沉降過(guò)大，則在房屋兩端由下往上形成正“八”字縫，且首先在窗對(duì)角突破；反之，當(dāng)兩端沉降過(guò)大，則形成的兩端由下往上的倒摪藬字縫，也首先在窗對(duì)角突破，還可在底層中部窗臺(tái)處突破形成由上至下豎縫；當(dāng)某一端下沉過(guò)大時(shí)，則在某端形成沉降端高的斜裂縫；當(dāng)縱橫墻交點(diǎn)處沉降過(guò)大，則在窗臺(tái)下角形成上寬下窄的豎縫，有時(shí)還有沿窗臺(tái)下角的水平縫；當(dāng)外縱墻凹凸設(shè)計(jì)時(shí)，由于一側(cè)的不均勻沉降，還可導(dǎo)致在此處產(chǎn)生水平推力而組成力偶，從而導(dǎo)致此交接處的豎縫。對(duì)于不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫應(yīng)以預(yù)防為主，即無(wú)地質(zhì)勘察資料嚴(yán)禁做施工圖設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按圖施工，不得擅自更改、任意處理，根據(jù)本地區(qū)通病，如能在那些開(kāi)大窗洞的教學(xué)樓底層窗臺(tái)下設(shè)置構(gòu)造圈梁與地梁構(gòu)成剛度較大的復(fù)合墻梁結(jié)構(gòu)，對(duì)防止所述裂縫有明顯效果。

3、特殊砌體材料產(chǎn)生的裂縫

如混凝土小型空心砌塊、灰砂磚等的砌體，前者致裂的主要原因是豎縫砂漿難以飽滿以及特殊的構(gòu)造要求未能跟上。后者一般使用南方地區(qū)蒸壓灰砂磚，由于其本身對(duì)溫差敏感、表面光滑等特殊性，雖然外觀、尺寸指標(biāo)均較好，但在實(shí)際使用中對(duì)嚴(yán)格的灰砂磚砌體施工規(guī)程不熟悉，缺少使用經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致除存在粘土磚常見(jiàn)裂縫外，還常見(jiàn)在較長(zhǎng)墻段中及外墻窗臺(tái)下的豎斜裂縫。

其機(jī)理可以認(rèn)為：

1、剛出廠的灰砂磚穩(wěn)定性差?；疑按u主要由細(xì)砂和石灰組成，蒸壓養(yǎng)護(hù)后，一般不到一周即已出廠，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，灰砂磚在出廠的一月內(nèi)其釋放的熱量較大，存在著反復(fù)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，而且實(shí)際上一時(shí)難以完全反應(yīng)，因此，體積極不穩(wěn)定。

2、對(duì)含水率有苛刻的要求，據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料和使用經(jīng)驗(yàn)表明，含水率控制在7%～10%之間砌體可獲得較好的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，否則影響明顯。

第二篇：鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中裂紋和氣孔的形成原因及預(yù)防措施

鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中裂紋和氣孔的形成原因及預(yù)防措施 作者：陳臨泉

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司)摘要：本文通過(guò)闡述，詳細(xì)介紹了焊接施工中焊縫常見(jiàn)的裂紋與氣孔缺陷的分類以及產(chǎn)生原因，從而深入淺出的為上述缺陷提出較為詳細(xì)的預(yù)防措施，并謹(jǐn)以此為焊接施工提供一點(diǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以供各位同行批評(píng)指正。

關(guān)鍵詞：熱裂紋冷裂紋氣孔產(chǎn)生原因防治措施 裂紋

它是焊接施工中比較普遍的而又十分嚴(yán)重的缺陷，它是在焊接應(yīng)力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部區(qū)域的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而使焊接面產(chǎn)生裂紋，實(shí)質(zhì)上，就是焊接后焊口在冷卻過(guò)程產(chǎn)生的熱應(yīng)力超過(guò)材料強(qiáng)度所導(dǎo)致的裂紋。裂紋的分類：裂紋的分法多，按其產(chǎn)生溫度可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋。按部位可以分為縱裂紋、橫裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋、熔合線裂紋等等。這里主要介紹一下冷裂紋和熱裂的產(chǎn)生、特點(diǎn)和預(yù)防。熱裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防 熱裂紋的產(chǎn)生原因：

因?yàn)楹讣昂笚l內(nèi)含硫、銅等低熔點(diǎn)雜質(zhì)或多或少的存在，使得結(jié)晶凝固晚，凝固后的塑性和強(qiáng)度又極低。因此，在焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中存在偏析現(xiàn)象，偏析出的這些低熔點(diǎn)共晶和雜質(zhì)，由于低熔點(diǎn)共晶熔點(diǎn)低，往往是最后結(jié)晶，在晶界以液態(tài)夾層的方式存在，這時(shí)，當(dāng)外界結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力足夠大和焊縫金屬的凝固收縮作用下，熔池中低熔點(diǎn)雜質(zhì)在凝固過(guò)程中被拉開(kāi)，被拉開(kāi)的液態(tài)夾層產(chǎn)生的間隙己沒(méi)有足夠的低熔點(diǎn)液態(tài)金屬來(lái)填充形成了裂紋，或在是在凝固后不久被拉開(kāi)，造成開(kāi)裂，這就是熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理。熱裂紋的特征：

多貫穿在焊縫表面，裂口多數(shù)貫穿表面，并斷口被氧化色彩，裂紋末端略呈圓形； 多在焊縫中心位置，沿焊縫長(zhǎng)度方向分布，極少數(shù)也產(chǎn)生在熱影響區(qū)； 微觀特征一般是沿晶界開(kāi)裂，故又稱之為晶間裂紋； 并在焊后立即可見(jiàn)，多可以用肉眼看見(jiàn)，熱裂紋的防止措施：

限制或減小硫、磷等有害元素的含量，用含碳量較低的焊條焊接； 改善熔池的一次結(jié)晶，由于細(xì)化晶?？梢蕴岣吆缚p中的抗裂性，所以廣泛采用向焊縫中加入細(xì)化晶粒的元素，如鈦、鋁、鋯、硼、或稀土金屬鈰等。

控制焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，如采用多層多道焊，避免偏析的產(chǎn)生等。采用堿性焊條和焊劑，由于堿性焊條脫硫、磷效果好，抗熱裂紋的效果好，一般對(duì)于熱裂紋傾向較大的構(gòu)件，一般都采用堿性焊條進(jìn)行焊接。采用適當(dāng)?shù)臄嗷》绞?，如埋弧焊采用斷弧板，焊條電弧焊采用斷弧焊或填滿弧坑的方法來(lái)防止熱裂紋的產(chǎn)生。

合理選用焊接規(guī)范，嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，并采用預(yù)熱和后熱，減慢冷卻速度，適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)，盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；

采用熔深較淺的焊縫，改善散熱條件使低熔點(diǎn)物質(zhì)上浮在焊縫表面而不存在于焊縫中； 采用合理的裝配次序，減小焊接應(yīng)力，降低殘余應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。冷裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防： 冷裂紋的產(chǎn)生原因：

冷裂紋主要產(chǎn)生在中碳鋼、高碳鋼、低合金鋼和中合金高強(qiáng)度鋼中。產(chǎn)生冷裂的原因主要有三個(gè)方面：鋼的淬硬傾向，焊接應(yīng)力，較多的氫的存在和聚集。許多情況下，氫是誘發(fā)冷裂紋最活躍因素之一。當(dāng)焊縫中淬硬傾向和焊接應(yīng)力過(guò)大，使熱影響區(qū)存在顯微缺陷時(shí)，氫會(huì)在這些缺陷處聚集，并由原子態(tài)轉(zhuǎn)為分子態(tài)，加上焊接應(yīng)力的作用，使顯微缺陷擴(kuò)大，從而形成冷裂紋。冷裂紋的特征：

冷裂紋斷面表面沒(méi)有氧化色彩，它是較低溫度產(chǎn)生的，（200~300度以下）一般不可以用肉眼看到，要做著色才可以看到。

冷裂紋一般產(chǎn)生在熱影響區(qū)或焊縫與熱影響區(qū)的熔合線上，也有極少數(shù)產(chǎn)生在焊縫上。冷裂紋一般為穿晶裂紋，少數(shù)也有可能沿晶界發(fā)生。

冷裂紋一般在焊后并不立即出現(xiàn)，而是在焊后幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn)。冷裂紋的防止措施：

選用堿性低氫型焊條，減少焊縫中擴(kuò)散氫的含量；

嚴(yán)格遵守焊接材料(焊條、焊劑)的保管、烘焙、使用制度，焊條和焊劑應(yīng)按規(guī)定烘干，隨用隨取，謹(jǐn)防受潮；

保護(hù)氣體要控制其純度，嚴(yán)格清理焊條、焊件的油、銹、水分并控制焊接環(huán)境的濕度，從而減少氫的來(lái)源；

改善焊縫金屬性能。如加入一些合金元素可以提高焊縫中的塑性。根據(jù)材料等級(jí)、碳當(dāng)量、構(gòu)件厚度、施焊環(huán)境等，正確的選擇焊接工藝參數(shù)和線能量，例如：采用焊前預(yù)熱，焊后緩冷，采取多層多道焊接，控制一定的層間溫度等，改善焊縫熱影響區(qū)的組織，去氫和消除焊接應(yīng)力。

焊后緊急熱處理，以去氫、消除內(nèi)應(yīng)力和淬硬組織回火，改善接頭韌性； 采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，減少焊接變形和焊接應(yīng)力。氣孔

焊縫中的氣孔是焊接缺陷之一，對(duì)一般非壓力容器構(gòu)件來(lái)說(shuō)，不認(rèn)為是重要缺陷，往往被人們所忽視，但氣孔會(huì)降低焊接接頭的機(jī)械性能，產(chǎn)生應(yīng)力集中，它的存在減少了焊縫有效工作截面，降低了接頭的機(jī)械強(qiáng)度。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成脆性破壞，影響產(chǎn)品質(zhì)量。若是有穿透性或連續(xù)性氣孔存在，將會(huì)嚴(yán)重影響焊件的密封性?？墒?，在鋼制結(jié)構(gòu)的焊接中，若在幾米或十幾米乃至更長(zhǎng)的焊縫上，要保證不出一個(gè)氣孔，只有通過(guò)采取采性氣體對(duì)焊縫正面形成良好保護(hù),保證一次焊透,或采用帶背面止口的接頭形式,才可防止氣孔的產(chǎn)生。氣孔的產(chǎn)生及預(yù)防 氣孔的產(chǎn)生原因：

焊縫內(nèi)部易形成氣孔，主要原因是從熔池上方和熔池底部卷入空氣所致。具體的講，就是在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，由于焊件表面的油、污、銹、垢及氧化膜沒(méi)有清除干凈、焊條受潮或質(zhì)量不好、焊炬擺幅快而大、焊接現(xiàn)場(chǎng)周圍風(fēng)力較大、焊接速度過(guò)快、焊絲和母材的化學(xué)成分不匹配等諸多因素，造成焊縫金屬在高溫時(shí)，吸收了過(guò)多環(huán)境中的氣體（如O2、H2、N2）或由于溶池內(nèi)部冶金反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（如CO），在溶池冷卻凝固時(shí)來(lái)不及排出，而在焊縫內(nèi)部或表面形成孔穴。氣孔的防止措施

在焊接施工中，如何控制好過(guò)多的環(huán)境氣體（如O2、H2、N2、）及時(shí)排除才是氣孔預(yù)防措施的關(guān)鍵之所在，下面將逐一進(jìn)行介紹各種有害氣體的來(lái)源、危害以及具體的控制措施。氧在焊縫中的作用：

氧的來(lái)源：焊接區(qū)的氧主要來(lái)自電弧中的氧化性氣體（如二氧化碳、氧、水等）、焊劑、藥皮中的水份和焊件表面的鐵銹、水份。氧對(duì)焊縫質(zhì)量的影響： 加速焊縫中有益元素的燒損，而使焊縫的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性降低。降低焊縫的物理性能和化學(xué)性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和抗腐蝕性等。

O2與H2、C反應(yīng)，形成不溶于金屬的氣體，如果結(jié)晶時(shí)來(lái)不及逸出焊縫，則形成氣孔。氧氣孔在焊縫中的特征：氧氣孔主要發(fā)生在碳鋼焊縫中，一般情況下存在于焊縫的內(nèi)部，氣孔沿結(jié)晶方向分布，呈條狀或不規(guī)則形狀，表面光滑?？刂蒲醯拇胧?/p>

加強(qiáng)保護(hù)，如采用短弧焊，選用合適的氣體流量，防止空氣入侵。

清理焊件表面的水分、油污、鐵銹，按規(guī)定烘干焊條、焊劑等焊接材料。對(duì)焊縫采用一定的脫氧措施。如采用含脫氧元素較高的焊條、焊劑。氫對(duì)焊縫的作用： 氫的來(lái)源：

焊縫中的氫主要來(lái)自受潮的藥皮或焊劑中水份、焊條、焊劑中的有機(jī)物、空氣中的水份、焊件表面的鐵銹、油脂及油漆。氫對(duì)焊縫質(zhì)的影響：

形成氣孔，焊縫中飽和的氫來(lái)不及逸出焊縫時(shí)，就形成了氣孔。產(chǎn)生氫白點(diǎn)和氫脆；

氫也是產(chǎn)生冷裂紋的主要原因之一。

氫氣孔在焊縫中的特征：在焊接碳鋼和低合金鋼時(shí)，氫氣孔主要出現(xiàn)在焊縫表面，以單個(gè)出現(xiàn)，在返修磨刨時(shí)明顯感覺(jué)很深，氣孔內(nèi)壁光滑，焊接鋁、鎂等有色金屬時(shí)，主要了產(chǎn)生在焊縫的內(nèi)部。控制氫的措施：

清理焊件及焊絲表面的油污，鐵銹、水份。

焊前按規(guī)定烘烤焊條、焊劑。氣體保護(hù)焊對(duì)氣體進(jìn)行去水份、干燥處理。盡量選用低氫型焊條，焊接時(shí)采用直流反接、短弧操場(chǎng)作。對(duì)焊縫進(jìn)行消氫處理，如焊前預(yù)熱，焊后緩冷。氮對(duì)焊縫的作用：

氮的來(lái)源：焊接時(shí)熔池中的氮主要來(lái)自空氣中。

氮對(duì)焊縫質(zhì)量的影響：焊縫中飽和的氮來(lái)不及逸出焊縫時(shí)，就形成了氣孔，同時(shí)也影響焊縫的力學(xué)性能。

氮?dú)饪自诤缚p中的特征：氮?dú)饪滓话惆l(fā)生有焊縫的表面（多層焊在每層的表面）成堆、蜂窩狀出現(xiàn)，焊條電弧焊一般在接頭引弧處出現(xiàn)較多，生產(chǎn)中也是出現(xiàn)得比較多的氣孔。控制氮的措施：

清理焊件及焊絲表面的油污，鐵銹、水份，焊前按規(guī)定烘烤焊條、焊劑。氣體保護(hù)焊對(duì)保護(hù)氣體進(jìn)行去水份、干燥處理，氣體純度要達(dá)到要求，有風(fēng)時(shí)要有防風(fēng)措施。不得使用藥皮開(kāi)裂、藥皮脫落、變質(zhì)、偏心或生銹的焊條。

選用合適的焊接工藝參數(shù)，堿性焊條時(shí)要采用短弧焊，電流采用直反接。結(jié)束語(yǔ)： 綜上所述：鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，裂紋和氣孔缺陷均會(huì)導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)應(yīng)力集中，縮短使用壽命，造成脆裂，降低結(jié)構(gòu)斷面尺寸，影響焊縫的力學(xué)性能，危及安全。因此，在重要乃至關(guān)鍵部位的鋼結(jié)構(gòu)制作安裝中，必須加強(qiáng)焊接工作中裂紋及氣孔缺陷的數(shù)量控制，遵守焊接規(guī)范，嚴(yán)格施工工藝，保證焊縫質(zhì)量，避免質(zhì)量事故和危及到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和人民生民財(cái)產(chǎn)的事故發(fā)生。參考文獻(xiàn)：

《金屬工藝學(xué)》.鄧文英主編.高等教育出版社；

第三篇：在役壓力容器焊接裂紋的成因分析及預(yù)防措施

在役壓力容器焊接裂紋的成因分析及預(yù)防措施

陳冰川，陳偉民，朱偉青

（國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司，上海 200233）

摘要：對(duì)某在役奧氏體不銹鋼壓力容器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)金相檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)其下封頭的縱向焊縫處存在微裂紋。分析了裂紋的形成原因，結(jié)果表明該裂紋是由焊接引起的橫向沿晶液化裂紋和由壓制成型引起的縱向裂紋共同構(gòu)成的混合型裂紋。針對(duì)如何預(yù)防此類裂紋，提出了相應(yīng)的工藝改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼； 壓力容器； 焊縫； 裂紋； 應(yīng)力分析 中圖分類號(hào)：

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：

The Cause Analysis and Prevention Measures of Welding Cracks on the In-service Pressure Vessel

CHEN Bing-chuan，CHEN Wei-min，ZHU Wei-qing(State Nuclear Power Plant Service Co.Ltd., Shanghai 200233, China)Abstract: In the local metallographic examination process for an austenitic stainless steel in-service pressure vessel, the microscopic cracks had been found in the longitudinal weld of its lower head.Formation mechanism of cracks is analyzed, the result show that those cracks are composed of transverse liquefaction cracks cause by welding and vertical cracks caused by the suppression molding in manufacture.Some measures have proposed to the prevention of this kind of cracks.Keywords: austenitic stainless steel;pressure vessel;weld;cracks;stress analysis

在壓力容器、鍋爐和管道等設(shè)備部件制造中，常常需要依靠焊接工藝實(shí)現(xiàn)兩部分母材間的結(jié)合。由于在焊接過(guò)程中母材被瞬間加熱熔化形成熔池，隨后熔池液態(tài)金屬快速冷卻結(jié)晶而形成焊縫。在熔池金屬結(jié)晶過(guò)程中，焊接接頭的顯微組織會(huì)發(fā)生變化，產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，同時(shí)可能產(chǎn)生各種焊接缺陷，從而影響焊接件的力學(xué)性能。因此焊接是一種比較容易出現(xiàn)缺陷的熱加工工藝。

金山某化工廠的在役壓力容器R2204A聚合反應(yīng)器標(biāo)稱為II類容器，材質(zhì)為316L超低碳奧氏體不銹鋼，容器規(guī)格Φ5060×22 mm，運(yùn)行介質(zhì)為有機(jī)催化劑，設(shè)計(jì)溫度200℃，業(yè)主方未提供其他有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)。該壓力容器主要由筒體和上下封頭組成，筒體為鋼板卷曲為圓筒狀后焊接而成，上下封頭則為多塊鋼板拼焊后冷壓制成橢圓形，最后筒體與上下封頭通過(guò)環(huán)形焊縫焊接而成，具體的焊接工藝不詳。在2009年12月國(guó)核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司按照《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定及業(yè)主方的委托，對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行了定期無(wú)損檢測(cè)和金相檢驗(yàn)，檢測(cè)部位見(jiàn)圖1，包括橢圓形下封頭拼接鋼板的兩條縱向焊縫和一條筒體與封頭連接的丁字焊縫，圖中所示的1#、2#和3#依次為這三條焊縫上的現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的取樣部位。

圖1 壓力容器的檢測(cè)部位示意圖

Figure 1 Schematic diagram of pressure vessel inspection part 在對(duì)這三條焊縫進(jìn)行滲透檢測(cè)時(shí)，表面均未出現(xiàn)記錄性缺陷顯示。滲透檢測(cè)對(duì)表面缺陷的檢出靈敏度一般為1mm寬，低于這一尺寸的缺陷一般難以通過(guò)滲透檢驗(yàn)檢出。在滲透檢驗(yàn)的焊縫中黑色區(qū)域?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)的取樣部位，如圖2所示。

a． 縱向焊縫的滲透檢測(cè)及金相檢驗(yàn)的1#取樣部位

a.Penetration test and metallographic examination of No.1 sampling part on longitudinal weld

b． 丁字焊縫的滲透檢測(cè)及金相檢驗(yàn)的3#取樣部位

b.Penetration test and metallographic examination of No.3 sampling part on T-weld 圖2 焊縫的滲透檢測(cè)及金相檢驗(yàn)取樣部位

Figure 2 Penetration test and metallographic examination sampling part on weld 現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)封頭上的兩條縱縫（1#、2#取樣部位）的熔合線靠近母材側(cè)存在微裂紋，裂紋形貌如圖3所示。

a.100倍 a.100X

b.400倍 b．400X

圖3 縱向焊縫處的裂紋形貌

Figure 3 The cracks morphology of the longitudinal weld

檢測(cè)結(jié)果交給業(yè)主方后，按照《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》的安全狀況等級(jí)評(píng)定有關(guān)內(nèi)容，將該壓力容器的安全狀況等級(jí)降為4級(jí)。由于無(wú)法對(duì)在役壓力容器進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》中所要求的檢測(cè)方法主要包括無(wú)損檢測(cè)、硬度測(cè)定、金相檢驗(yàn)、應(yīng)力測(cè)定和耐壓試驗(yàn)等，而作為一種重要的分析手段，現(xiàn)場(chǎng)金相檢驗(yàn)對(duì)壓力容器的完整性影響極小，可以在不破壞其使用的情況下研究材料的微觀組織變化，分析和推測(cè)這臺(tái)壓力容器產(chǎn)生微裂紋的產(chǎn)生原因，故對(duì)其的微裂紋成因分析主要借助于金相分析。裂紋的成因分析 1.1 橫向裂紋的成因

1.1.1 各區(qū)域金相組織的差異

焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)和母材熱影響區(qū)三個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的組織和力學(xué)性能差異較大。從圖3可以看出，該焊接接頭的焊縫組織為奧氏體柱狀晶；在100倍的金相照片上可觀察到，其熔合線上方有較寬的黑色條狀區(qū)域，說(shuō)明熔合區(qū)存在較嚴(yán)重的偏析和雜質(zhì)聚集，這種化學(xué)成分的不均勻性會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能嚴(yán)重下降，其組織為奧氏體柱狀晶+枝晶；熔合線下方為母材熱影響區(qū)中的過(guò)熱區(qū)，組織為較粗大的奧氏體孿晶。焊接接頭上的微裂紋多位于熔合區(qū)附近，向母材熱影響區(qū)沿晶擴(kuò)展，一定數(shù)量的垂直于焊縫的橫向裂紋與少量平行焊縫但尚未貫穿的縱向裂紋構(gòu)成一條混合型裂紋帶。

1.1.2 液化裂紋的形成機(jī)理

在母材與焊縫交界處，即熔合區(qū)或多層焊縫層間的金屬由于在焊接過(guò)程中快速加熱和快速冷卻，且往往在晶間還存在低熔點(diǎn)合金和夾雜物，容易發(fā)生局部熔化而形成沿晶擴(kuò)展的裂紋，這種裂紋稱為液化裂紋 [1]。

圖4 液化裂紋示意圖

Figure 4 Schematic diagram of liquid cracks

從縱向焊縫的金相照片中觀察到，該焊接接頭的熔合區(qū)過(guò)寬、低熔點(diǎn)共晶體偏析嚴(yán)重說(shuō)明化學(xué)成分控制不佳，這些都對(duì)液化裂紋的形成產(chǎn)生了重要影響。結(jié)合微裂紋的形貌特征，認(rèn)為其中的橫向裂紋主要是焊接熱裂紋中的液化裂紋，呈沿晶開(kāi)裂方式產(chǎn)生在熔合區(qū)附近，向母材熱影響區(qū)中的過(guò)熱區(qū)發(fā)展，如圖4所示。

1.2 縱向裂紋的成因

縱向裂紋源于應(yīng)力集中引起的開(kāi)裂，該壓力容器的封頭采用拼板焊接后再壓制成型工藝，在焊接完成后，內(nèi)部容易產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接變形。當(dāng)焊接后再進(jìn)行封頭壓制成型時(shí)，焊接殘余應(yīng)力與冷壓成型應(yīng)力相疊加，造成焊縫局部區(qū)域應(yīng)力過(guò)高，使焊縫產(chǎn)生新的塑性變形，故誘發(fā)了縱向裂紋。關(guān)于焊接殘余應(yīng)力和冷壓成型應(yīng)力的具體分析如下：

1.2.1 焊接殘余應(yīng)力

由于焊接過(guò)程是局部加熱，焊接件各部分不能同步加熱和冷卻，也不能自由膨脹和收縮。在加熱時(shí)，焊縫金屬及其附近區(qū)域的母材受周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹而受到塑性壓縮；在冷卻后不能自由收縮而受拉應(yīng)力，同時(shí)還可能發(fā)生焊接變形[2]。這種冷卻后的拉應(yīng)力如果不經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)娜?yīng)力處理便會(huì)成為焊接殘余應(yīng)力，影響焊接構(gòu)件的承載能力。

但對(duì)于奧氏體不銹鋼，一般不宜進(jìn)行去應(yīng)力處理。因?yàn)閵W氏體不銹鋼如果在500~850℃左右溫度下熱處理時(shí)易發(fā)生敏化，析出Cr23C6型碳化物[3]，導(dǎo)致不銹鋼的沖擊韌性以及耐腐蝕性能大大下降，甚至誘發(fā)再熱裂紋。顯然，焊接后未進(jìn)行去應(yīng)力處理的奧氏體不銹鋼便會(huì)有少量殘余應(yīng)力存在[4]，為垂直于焊縫方向的拉應(yīng)力。

1.2.2 冷壓成型應(yīng)力

該封頭的制造工藝主要為三塊奧氏體不銹鋼拼板縱向焊接而成，之后在壓制力F的作用下，封頭拼板受壓變形，最終達(dá)到所要求的形狀。壓制過(guò)程采用冷壓成型工藝，工藝簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖5。

壓制力拼板焊縫

圖5 封頭壓制成型工藝示意圖

Figure 5 Schematic diagram of pressure molding process for lower head

在壓制過(guò)程中，在兩條縱向焊縫區(qū)域內(nèi)，外加壓制應(yīng)力會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力，其方向?yàn)榇怪庇诤缚p的拉應(yīng)力，如圖6所示。這種拉應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力相疊加，在力學(xué)性能最差的焊縫熔合區(qū)附近造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致焊縫熔合區(qū)內(nèi)塑性較差的區(qū)域出現(xiàn)大量微裂紋。

a.拼板縱向焊縫剖面示意圖

a.Schematic diagram of the section of longitudinal weld in splice plate

b.熔合區(qū)任一點(diǎn)應(yīng)力分析

b.Stress analysis of random point in the fusion zone

圖6 焊縫區(qū)域應(yīng)力分析 Figure 6 Stress analysis of weld

按照斷裂力學(xué)理論[5]，斷裂強(qiáng)度因子KI于含穿透裂紋的無(wú)限板，Y??Y?a，式中：Y表示裂紋形狀系數(shù)，對(duì)

?；?表示裂紋擴(kuò)展時(shí)受到的外加應(yīng)力值；a表示裂紋長(zhǎng)度。在已形成的微裂紋處，應(yīng)力集中程度最高，?一旦超過(guò)了微裂紋能夠承受的應(yīng)力值后就會(huì)使裂紋不斷向前擴(kuò)展，最終擴(kuò)展為大致與焊縫平行的縱向裂紋。裂紋的預(yù)防措施

根據(jù)此種裂紋的成因分析結(jié)果，我們建議業(yè)主加強(qiáng)對(duì)該臺(tái)容器的檢測(cè)頻率，重點(diǎn)跟蹤微裂紋的擴(kuò)展情況。同時(shí)，還為今后壓力容器封頭避免出現(xiàn)此類裂紋，提出了以下預(yù)防措施：

2.1 嚴(yán)格控制化學(xué)成分

嚴(yán)格限制奧氏體不銹鋼焊接材料和母材中的硫、磷等低熔點(diǎn)雜質(zhì)元素的含量；改進(jìn)冶金技術(shù)，有效降低含碳量；適當(dāng)添加釩、鈦、鈮等微量元素。

2.2 控制焊接接頭質(zhì)量

業(yè)主方雖未能提供實(shí)際所采用的焊接工藝，但從焊縫金相照片上的熔合線過(guò)寬可推斷出焊接工藝存在問(wèn)題，故建議在焊接方面應(yīng)當(dāng)控制焊接工藝參數(shù)以適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，一般不采用大熱輸入量進(jìn)行焊接。焊條電弧焊時(shí)，宜采用小焊接電流，快速多道焊，對(duì)于工藝要求高的焊縫，甚至可以采用澆冷水等措施以加速冷卻，防止焊縫晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大和焊接熱裂紋的形成。采用合理的焊接順序來(lái)減小焊接應(yīng)力，并控制焊接質(zhì)量。在焊接后或封頭壓制完成后可進(jìn)行低溫去應(yīng)力處理，溫度范圍控制在300~350℃，不宜超過(guò)450℃，以免析出高鉻碳化物造成晶界貧鉻，引起晶間腐蝕。同時(shí)在焊接過(guò)程中，應(yīng)采用氣體保護(hù)焊，避免其他雜質(zhì)進(jìn)入熔池。

2.3 優(yōu)化封頭制造工藝

隨著原材料加工工藝的進(jìn)步以及寬大的鋼板制造能力的提高，以上的拼板焊接壓制的封頭制造工藝已經(jīng)逐漸淘汰，而采用更先進(jìn)的獨(dú)幅板材壓制成型技術(shù)來(lái)制造大型壓力容器的封頭。這種更先進(jìn)的封頭制造工藝以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以有效地避免焊接和冷壓成型過(guò)程的應(yīng)力集中問(wèn)題。結(jié)論

綜上所述，該容器的封頭拼板焊縫由于焊縫熔合區(qū)的化學(xué)成分控制不佳，存在嚴(yán)重偏析和夾雜物，使力學(xué)性能下降，從而增加了橫向的液化裂紋傾向；同時(shí)受到冷壓成型應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用，在熔合區(qū)應(yīng)力集中引發(fā)了縱向裂紋，一定數(shù)量的橫向裂紋與少量尚未貫穿的縱向裂紋構(gòu)成了一條混合型裂紋帶。

參考文獻(xiàn) [1]王榮.焊接件的金相檢驗(yàn)[M]// 徐祖耀,黃立本,鄢國(guó)強(qiáng)主編, 中國(guó)材料工程大典: 第26卷,材料表征與檢測(cè)技術(shù), 第7篇, 金相分析.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006;740~747.[2]王志海主編.熱加工工藝基礎(chǔ)[M].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社, 1996;174~179.[3]楊力.不銹鋼、耐熱鋼及高溫合金的金相檢驗(yàn)[M]// 徐祖耀,黃立本,鄢國(guó)強(qiáng)主編, 中國(guó)材料工程大典:第26卷, 材料表征與檢測(cè)技術(shù), 第7篇, 金相分析.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2006;719~722.[4]戈兆文主編.承壓設(shè)備焊接工程師[M].昆明:云南科技出版社, 2004;105.[5]褚武揚(yáng)編著.斷裂力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:科學(xué)出版社, 1978;11.

第四篇：金融危機(jī)形成機(jī)理分析論文

摘要：我國(guó)加入WTO后，金融開(kāi)放的深度和廣度的不斷提高，舊有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步暴露，新的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步產(chǎn)生。在對(duì)金融危機(jī)的種類進(jìn)行梳理的基礎(chǔ)上，對(duì)金融危機(jī)的形成機(jī)理進(jìn)行研究，相信它對(duì)有關(guān)金融危機(jī)的進(jìn)一步研究將起到有益的幫助。

關(guān)鍵詞：金融危機(jī) 貨幣危機(jī) 銀行業(yè)危機(jī) 外債危機(jī)

一、引言

金融是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的核心，從16361637年荷蘭郁金香泡沫破滅到最近的美國(guó)次貸危機(jī)，金融危機(jī)發(fā)生的頻率越來(lái)越快，從這些金融危機(jī)造成的影響來(lái)看，有些危機(jī)(如1997年韓國(guó)金融危機(jī))在爆發(fā)之后可以使危機(jī)發(fā)生國(guó)的經(jīng)濟(jì)迅速?gòu)?fù)蘇，而有些危機(jī)(如19981999年的俄羅斯金融危機(jī))卻使危機(jī)發(fā)生國(guó)陷入了長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)蕭條甚至衰退之中。

1997年7月，亞洲金融危機(jī)爆發(fā)。因?yàn)橘Y本賬戶的高度管制，亞洲金融危機(jī)沒(méi)有傳染到我國(guó)的金融市場(chǎng)，對(duì)其穩(wěn)定性沒(méi)有造成重大影響。這并不意味著中國(guó)的金融體系具有良好的穩(wěn)定性；更為合理的解釋是，因?yàn)闆](méi)有參加比賽（國(guó)內(nèi)金融市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)的人為割裂），所以沒(méi)有輸?shù)舯荣悾▏?guó)內(nèi)金融穩(wěn)定性未受重大打擊）。然而，時(shí)過(guò)境遷，這種僥幸或運(yùn)氣恐怕難以為繼：第一，我國(guó)已經(jīng)滯后于整體經(jīng)濟(jì)改革的金融改革已經(jīng)提速，長(zhǎng)期積累的隱性金融風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)始顯性化，并釋放其積累已久的破壞能量；第二，由中國(guó)加入WTO導(dǎo)入的金融開(kāi)放，在建立國(guó)內(nèi)金融市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)的聯(lián)系的同時(shí)，也為國(guó)際投機(jī)商的攻擊和國(guó)際金融動(dòng)蕩的傳染提供了可能的通道，并由此可能觸發(fā)國(guó)內(nèi)金融危機(jī)。2OO2年中央黨校進(jìn)行過(guò)一次調(diào)查，這次調(diào)查總共涉及104名高級(jí)政府官員，當(dāng)受訪者被問(wèn)到什么是未來(lái)1O年內(nèi)中國(guó)最大的威脅時(shí)，幾乎2／3的受訪者提到了金融危機(jī)。

二、金融危機(jī)種類

《新帕爾格雷夫經(jīng)濟(jì)學(xué)大辭典》將金融危機(jī)定義為“全部或部分金融指標(biāo)短期利率、資產(chǎn)(證券、房地產(chǎn)、土地)價(jià)格、商業(yè)破產(chǎn)數(shù)和金融機(jī)構(gòu)倒閉數(shù)的急劇、短暫的和超周期的惡化”。根據(jù)IMF在《世界經(jīng)濟(jì)展望1998)中的分類．金融危機(jī)大致可以分為以下四大類：(1)貨幣危機(jī)(Currency Crises)。(2)銀行業(yè)危機(jī)(Bank Crises)。銀行不能如期償付債務(wù)，或迫使政府出面，提供大規(guī)模援助，以避免違約現(xiàn)象的發(fā)生．一家銀行的危機(jī)發(fā)展到一定程度．可能波及其他銀行．從而引起整個(gè)銀行系統(tǒng)的危機(jī)；金融市場(chǎng)嚴(yán)重動(dòng)蕩，市場(chǎng)不能有效地發(fā)揮作用，整個(gè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)受到影響。(3)外債危機(jī)(Foreign Debt Crises)。一國(guó)內(nèi)的支付系統(tǒng)嚴(yán)重混亂，不能按期償付所欠外債，不管是主權(quán)債還是私人債等。(4)系統(tǒng)性金融危機(jī)(Systemic Financial Crises)?？梢苑Q為“全面金融危機(jī)”，是指主要的金融領(lǐng)域都出現(xiàn)嚴(yán)重混亂，如貨幣危機(jī)、銀行業(yè)危機(jī)、外債危機(jī)的同時(shí)或相繼發(fā)生。

三、金融危機(jī)的形成機(jī)理

引發(fā)金融危機(jī)的一些普遍因素主要有：本幣的高估、贏弱的銀行和非銀行監(jiān)管、過(guò)高的短期資本流入。除此之外還有一些特殊因素也足以引起金融危機(jī)。

可以看出，導(dǎo)致金融危機(jī)的原因復(fù)雜多樣，且隨著金融不斷發(fā)展，危機(jī)的原因也呈現(xiàn)出多變性，但學(xué)術(shù)界一般認(rèn)為，導(dǎo)致金融危機(jī)的根源主要是以下三點(diǎn)：

（一）金融交易交割的分離

金融的首要功能是通過(guò)轉(zhuǎn)化閑散資金的用途以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，在優(yōu)化資源分配的同時(shí)，金融交易與交割的分離(如期貨、期權(quán)市場(chǎng))為金融危機(jī)的產(chǎn)生提供了可能性。金融的這種過(guò)度發(fā)展導(dǎo)致虛擬經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重脫鉤，金融交易與交割的分離(如期貨、期權(quán)市場(chǎng))為金融危機(jī)的產(chǎn)生提供了可能性。金融創(chuàng)新尤其是金融衍生工具的增多，更為危機(jī)爆發(fā)埋下了隱患。金融各個(gè)環(huán)節(jié)在時(shí)間空間上的分離增加了市場(chǎng)上的不確定性與風(fēng)險(xiǎn)因素，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)因素不斷累積，偶爾出現(xiàn)的突發(fā)事件就很可能導(dǎo)致金融危機(jī)的爆發(fā)。雖然金融創(chuàng)新有分散風(fēng)險(xiǎn)的作用，但本身并未將風(fēng)險(xiǎn)消除，而當(dāng)金融創(chuàng)新過(guò)度膨脹之后，所帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)的集中爆發(fā)，將使金融風(fēng)險(xiǎn)呈幾何級(jí)數(shù)的放大，金融創(chuàng)新的負(fù)作用已不容忽視。2007年突然爆發(fā)的美國(guó)次貸危機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)被公認(rèn)為是美國(guó)過(guò)度金融創(chuàng)新“惹的禍”。(二)經(jīng)濟(jì)周期的波動(dòng)

金融是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的核心，經(jīng)濟(jì)周期性的擴(kuò)張與收縮，必然伴隨著金融周期性擴(kuò)張與收縮，從歷史經(jīng)驗(yàn)上看，積累金融風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)收縮往往帶動(dòng)金融收縮，暴露金融風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)周期的存在為金融危機(jī)的爆發(fā)提供了外部環(huán)境。馬克思更把金融危機(jī)看作是經(jīng)濟(jì)危機(jī)的表面形式。以1992年英鎊危機(jī)為例，當(dāng)時(shí)英國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)周期的頂點(diǎn)，通貨膨脹高企，英國(guó)政府選擇緊縮政策力圖使經(jīng)濟(jì)“軟著陸”，然而德國(guó)在東德回歸后的經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張使得英鎊難以承受降息帶來(lái)的副作用，最終導(dǎo)致英鎊脫離歐洲貨幣體系。1997年的亞洲金融危機(jī)，雖然是由國(guó)際投機(jī)資本沖擊引發(fā)，但現(xiàn)在看來(lái)，亞洲各國(guó)在樓市和順差大規(guī)模擴(kuò)張后，經(jīng)濟(jì)已面臨周期性回調(diào)的需要。各國(guó)政府沒(méi)有提前做好應(yīng)對(duì)之策，最終招來(lái)國(guó)際金融大鱷的襲擊自然是不可避免的，也就是說(shuō)，亞洲金融危機(jī)有著本身的必然性，盡管它是我們不愿看到的。

(三)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不確定性

經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不確定性是金融活動(dòng)中十分現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，它是造成金融風(fēng)險(xiǎn)的外部條件。金融領(lǐng)域中理性人之間的博弈行為尤為突出，心理預(yù)期的多變、契約的不完備性、信息的不對(duì)稱都使經(jīng)濟(jì)環(huán)境充滿了不確定性，全球化、金融自由化以及國(guó)際政治局勢(shì)的不安，更加增添了這種不確定性。一旦金融危機(jī)出現(xiàn)苗頭，“羊群效應(yīng)”將使金融危機(jī)進(jìn)一步惡化。而國(guó)際評(píng)級(jí)機(jī)構(gòu)（如標(biāo)普、穆迪、惠譽(yù)）調(diào)降危機(jī)國(guó)度評(píng)級(jí)和國(guó)際金融大鱷（如英鎊危機(jī)和亞洲金融危機(jī)時(shí)的量子基金）的“煽風(fēng)點(diǎn)火”，將使危機(jī)進(jìn)一步邁向失控境地。

四、結(jié)束語(yǔ)

伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展和金融創(chuàng)新的不斷深化，引發(fā)金融危機(jī)的新因素不斷出現(xiàn)，金融危機(jī)不斷發(fā)生新的變化，呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。而理論認(rèn)識(shí)相對(duì)實(shí)際情況不可避免的存在滯后性，往往只能對(duì)已經(jīng)發(fā)生的金融危機(jī)做出事后解釋而無(wú)法對(duì)新情況提出有價(jià)值的意見(jiàn)。

研究金融危機(jī)，目的在于預(yù)測(cè)、防止或者減小金融危機(jī)帶來(lái)的損失。而事實(shí)證明，金融危機(jī)理論在這方面的作用似乎微乎其微，其有用性受到懷疑。

當(dāng)然，這并不意味著金融危機(jī)理論毫無(wú)意義，它還會(huì)伴隨金融發(fā)展不斷發(fā)展完善。有必要指出的是，由于金融危機(jī)的復(fù)雜性，各種金融危機(jī)理論都存在著片面性。有些理論甚至存在著彼此矛盾的情況。如何在我國(guó)實(shí)際情況下應(yīng)用發(fā)展這些理論才是金融理論研究者和工作者的職責(zé)所在。

本文為中國(guó)人民銀行武漢分行重點(diǎn)課題的部分研究成果。項(xiàng)目編號(hào)：WB2004B010

參考文獻(xiàn)

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[3]唐旭，金融理論前沿課題（第二輯）[M]．北京：中國(guó)金融出版社，2003

第五篇：焊接缺陷及預(yù)防措施

焊接缺陷及預(yù)防措施

王露露

（延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 延安 717100）

摘要：焊接缺陷的產(chǎn)生過(guò)程是十分復(fù)雜的，既有冶金的原因，也受到應(yīng)力和變形的，缺陷對(duì)焊接結(jié)構(gòu)承載能力有非常顯著影響，更為重要的是應(yīng)力和變形與缺陷同時(shí)存在。焊接缺陷容易出現(xiàn)在焊縫及附近地區(qū)，而那些地方正是結(jié)構(gòu)中拉伸殘余應(yīng)力最大的地方。焊接缺陷是平面的或是立體的，平面類型的缺陷比立體類型的缺陷對(duì)應(yīng)力增加的影響大的多，因而也危險(xiǎn)的多。為此，在分析焊接缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，結(jié)合焊接實(shí)際提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：焊接缺陷；氣孔；裂紋；預(yù)防措施

焊接缺陷英文名welding defect，指焊接過(guò)程中在焊接接頭中產(chǎn)生的未焊透、未熔合、夾渣、氣孔、咬邊、焊瘤、燒穿、偏析、未填滿、焊接裂紋等金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。

一、外觀缺陷：

外觀缺陷(表面缺陷)是指不用借助于儀器,從工件表面可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見(jiàn)的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等,有時(shí)還有表面氣孔和表面裂紋。單面焊的根部未焊透等。

二、內(nèi)部缺陷

焊接的內(nèi)部缺陷主要有氣孔、夾渣、裂紋、未熔合等現(xiàn)象。

（一）氣孔：

氣孔是指焊接時(shí),熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出,殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的,也可能是焊接冶金過(guò)程中反應(yīng)生成的。

(1)氣孔的分類氣孔從其形狀上分,有球狀氣孔、條蟲(chóng)狀氣孔;從數(shù)量上可分為單個(gè)氣孔和群狀氣孔。群狀氣孔又有均勻分布?xì)饪?密集狀氣孔和鏈狀分布?xì)饪字?。按?/p>

前要適當(dāng)清除工件和焊絲表面的油污及鐵銹，另一方面應(yīng)盡可能使用含水分低的CO2氣體。CO2氣體中的水分常常是引起氫氣孔的主要原因。

另外，氫是以離子形態(tài)溶解于熔池的。直流反極性時(shí)，熔池為負(fù)極，它發(fā)射大量電子，使熔池表面的氫離子又復(fù)合為原子，因而減少了進(jìn)入熔池的氫離子的數(shù)量。所以直流反極性時(shí)，焊縫中含氫量為正極性時(shí)的1/3～1/5，產(chǎn)生氫氣孔的傾向也比正極性時(shí)小。

3、氮?dú)饪?/p>

氮?dú)獾膩?lái)源：一是空氣侵入焊接區(qū)；二是CO2氣體不純。試驗(yàn)表明：在短路過(guò)渡時(shí)CO2氣體中加入φ（N2）=3%的氮?dú)猓淞鬟^(guò)渡時(shí)CO2氣體中加入φ（N2）=4%的氮?dú)?，仍不?huì)產(chǎn)生氮?dú)饪住６怏w中含氮?dú)夂苌?，φ（N2）≤1%。由上述可推斷，由于CO2氣體不純引起氮?dú)饪椎目赡苄圆淮螅缚p中產(chǎn)生氮?dú)饪椎闹饕蚴潜Ｗo(hù)氣層遭到破壞，大量空氣侵入焊接區(qū)所致。

造成保護(hù)氣層失效的因素有：過(guò)小的CO2氣體流量；噴嘴被飛濺物部分堵塞；噴嘴與工件的距離過(guò)大，以及焊接場(chǎng)地有側(cè)向風(fēng)等。因此，適當(dāng)增加CO2保護(hù)氣體流量，保證氣路暢通和氣層的穩(wěn)定、可靠，是防止焊縫中氮?dú)饪椎年P(guān)鍵。

另外，工藝因素對(duì)氣孔的產(chǎn)生也有影響。電弧電壓越高，空氣侵入的可能性越大，就越可能產(chǎn)生氣孔。焊接速度主要影響熔池的結(jié)晶速度。焊接速度慢，熔池結(jié)晶也慢，氣體容易逸出；焊接速度快，熔池結(jié)晶快，則氣體不易排出，易產(chǎn)生氣孔。

（二）裂紋：焊接件中最常見(jiàn)的一種嚴(yán)重缺陷。金屬的焊接性中包括了兩大類的問(wèn)題：一類是焊接引起的材料性能變壞，使焊件失掉了材料原來(lái)特有的性能，如不銹鋼焊后失掉其耐蝕性等；另一類是在焊接接頭或其附近的母材內(nèi)產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷.裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險(xiǎn)的工藝缺陷。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過(guò)程中，有的還有一定潛伏期，有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過(guò)程中。焊接裂紋根據(jù)其部位、尺寸、形成原因和機(jī)理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。

熱裂紋多產(chǎn)生于接近固相線的高溫下，有沿晶界分布的特征；但有時(shí)也能在低于固相線的溫度下，沿“多邊形化邊界”形成。熱裂紋通常多產(chǎn)生于焊縫金屬內(nèi)，但也可能形成在焊接熔合線附近的被焊金屬（母材）內(nèi)。按其形成過(guò)程的特點(diǎn)，又可分為下述三種情況。

在嚴(yán)重應(yīng)力集中的焊件根部和縫邊，以及過(guò)熱區(qū)。防止的措施包括：①降低焊縫中的含氫量，例如采用低氫焊條，嚴(yán)格烘干焊接材料等；②合理的預(yù)熱及后熱；③選用碳當(dāng)量較低的原材料；④減小拘束應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。

變形裂紋這種裂紋的形成不一定是因?yàn)闅浜科?，在多層焊或角焊縫產(chǎn)生應(yīng)變集中的情況下，由于拉伸應(yīng)變超過(guò)了金屬塑性變形能力而產(chǎn)生。

（3）再熱裂紋

產(chǎn)生于某些低合金高強(qiáng)度鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼以及鎳基合金焊后的再次高溫加熱過(guò)程中。其主要原因一般認(rèn)為當(dāng)焊后再次加熱到 500～700℃時(shí)，在熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)內(nèi),由于特殊碳化物析出引起的晶內(nèi)二次強(qiáng)化，一些弱化晶界的微量元素的析出，以及使焊接應(yīng)力松弛時(shí)的附加變形集中于晶界，而導(dǎo)致沿晶開(kāi)裂。因此，這種裂紋具有晶間開(kāi)裂的特征，并且都發(fā)生在有嚴(yán)重應(yīng)力集中的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。為了防止這種裂紋的產(chǎn)生，首先在設(shè)計(jì)時(shí)要選擇再熱裂紋敏感性低的材料，其次從工藝上要盡量減少近縫區(qū)的內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)力集中問(wèn)題。

（4）層狀撕裂

主要產(chǎn)生于厚板角焊時(shí)，見(jiàn)附圖。其特征為平行于鋼板表面，沿軋制方向呈階梯形發(fā)展。這種裂紋往往不限于熱影響區(qū)內(nèi)，也可出現(xiàn)在遠(yuǎn)離表面的母材中。其產(chǎn)生的主要原因是由于金屬中非金屬夾雜物的層狀分布，使鋼板沿板厚方向塑性低于沿軋制方向，另外由于厚板角焊時(shí)在板厚方向造成了很大的焊接應(yīng)力，所以引起層狀撕裂。通常認(rèn)為片狀硫化物夾雜危害最大，而層狀硅酸鹽和過(guò)量密集的氧化鋁夾雜物也有影響。防止這種缺陷，主要應(yīng)在冶金過(guò)程中嚴(yán)格控制夾雜物的數(shù)量和分布狀態(tài)。另外，改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和焊接工藝，也有一定的作用

裂紋的危害：

c.再熱裂紋為晶界開(kāi)裂(沿晶開(kāi)裂)。d.最易產(chǎn)生于沉淀強(qiáng)化的鋼種中。e.與焊接殘余應(yīng)力有關(guān)。(2)再熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理

a.再熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)理有多種解釋,其中模形開(kāi)裂理論的解釋如下:近縫區(qū)金屬在高溫?zé)嵫h(huán)作用下,強(qiáng)化相碳化物(如碳化鐵、碳化饑、碳化鏡、碳化錯(cuò)等)沉積在晶內(nèi)的位錯(cuò)區(qū)上,使晶內(nèi)強(qiáng)化強(qiáng)度大大高于晶界強(qiáng)化,尤其是當(dāng)強(qiáng)化相彌散分布在晶粒內(nèi)時(shí), 阻礙晶粒內(nèi)部的局部調(diào)整,又會(huì)阻礙晶粒的整體變形,這樣,由于應(yīng)力松弛而帶來(lái)的塑性變形就主要由晶界金屬來(lái)承擔(dān),于是,晶界應(yīng)力集中,就會(huì)產(chǎn)生裂紋,即所謂的模形開(kāi)裂。

(3)再熱裂紋的防止a.注意冶金元素的強(qiáng)化作用及其對(duì)再熱裂紋的影響。b.合理預(yù)熱或采用后熱,控制冷卻速度。c.降低殘余應(yīng)力避免應(yīng)力集中。d.回火處理時(shí)盡量避開(kāi)再熱裂紋的敏感溫度區(qū)或縮短在此溫度區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間。

冷裂紋：

(1)冷裂紋的特征 a.產(chǎn)生于較低溫度,且產(chǎn)生于焊后一段時(shí)間以后,故又稱延遲裂紋。b.主要產(chǎn)生于熱影響區(qū),也有發(fā)生在焊縫區(qū)的。c.冷裂紋可能是沿晶開(kāi)裂,穿晶開(kāi)裂或兩者混合出現(xiàn)。d.冷裂紋引起的構(gòu)件破壞是典型的脆斷。

(2)冷裂紋產(chǎn)生機(jī)理a.瘁硬組織(馬氏體)減小了金屬的塑性儲(chǔ)備。b.接頭的殘余應(yīng)力使焊縫受拉。c.接頭內(nèi)有一定的含氫量。

含氫量和拉應(yīng)力是冷裂紋(這里指氫致裂紋)產(chǎn)生的兩個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō),金屬內(nèi)部原子的排列并非完全有序的,而是有許多微觀缺陷。在拉應(yīng)力的作用下,氫向高應(yīng)力區(qū)(缺陷部位)擴(kuò)散聚集。當(dāng)氫聚集到一定濃度時(shí),就會(huì)破壞金屬中原子的結(jié)合鍵,金屬內(nèi)就出現(xiàn)一些微觀裂紋[3]。應(yīng)力不斷作用,氫不斷地聚集,微觀裂紋不斷地?cái)U(kuò)展,直致發(fā)展為宏觀裂紋,最后斷裂。決定冷裂紋的產(chǎn)生與否,有一個(gè)臨界的含氫量和一個(gè)臨界的應(yīng)力值o當(dāng)接頭內(nèi)氫的濃度小于臨界含氫量,或所受應(yīng)力小于臨界應(yīng)力時(shí),將不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋(即延遲時(shí)間無(wú)限長(zhǎng))。在所有的裂紋中,冷裂紋的危害性最大。

(3)防止冷裂紋的措施 a.采用低氫型堿性焊條,嚴(yán)格烘干,在100~150℃下保存,隨取隨用。b.提高預(yù)熱溫度,采用后熱措施,并保證層間溫度不小于預(yù)熱溫度,選擇合理的焊接規(guī)范,避免焊縫中出現(xiàn)洋硬組織c.選用合理的焊接順序,減少焊接變形和焊接應(yīng)力d.焊后及時(shí)進(jìn)行消氫熱處理。