焊接缺陷及防止措施

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談?wù)労附恿鸭y的產(chǎn)生原因和防止措施
, L9 a) E$ p2 a) e  a% h5 P1 }  }+ Z焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中最重要的加工工藝之一，它已廣泛應(yīng)用于制造和修理各種結(jié)構(gòu)和設(shè)備。焊接作為一種降低成本、提高生產(chǎn)效率的有效新手段，用它不僅可以得到優(yōu)質(zhì)、可靠的工件，而且可以創(chuàng)制出原則上完全新穎的產(chǎn)品。大如航空航天和核動(dòng)力裝置，小至微電子以及超精器件，如果沒(méi)有焊接技術(shù)，很難想像將會(huì)遇到多少困難，甚至無(wú)法制造出來(lái)。因此完全可以說(shuō)，沒(méi)有焊接就沒(méi)有今天這樣的現(xiàn)代工業(yè)，焊接為今天這樣的現(xiàn)代文明起到了它應(yīng)有的作用。
5 J+ Z, f  c9 |5 Y% O5 I隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在焊接結(jié)構(gòu)方面都趨向大型化，大容量和高參數(shù)的方向發(fā)展。有的還在低溫、深冷、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境下工作。因此各種低合金高強(qiáng)鋼，中、高合金鋼，超高強(qiáng)鋼，以及各種合金材料應(yīng)用的日益廣泛。但是隨著這些鋼種和合金材料的應(yīng)用，在焊接生產(chǎn)上帶來(lái)了許多新的問(wèn)題，其中較為普遍而又十分嚴(yán)重的就是焊接裂紋。
/ p. o" I; n$ t" v8 v/ T焊接裂紋不僅給生產(chǎn)帶來(lái)了許多困難，而且可能帶來(lái)災(zāi)難性的事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)絕大多數(shù)是由裂紋而引起的脆性破壞。因此，裂紋是引起焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞事故的主要原因。焊接結(jié)構(gòu)中裂紋問(wèn)題危害甚大，已成為世界各國(guó)所關(guān)注的課題
9 N- C4 f) t; \常見(jiàn)的焊接裂紋根據(jù)生成時(shí)的溫度，可分成熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋等幾類(lèi)。焊接結(jié)構(gòu)中，焊接裂紋以冷裂紋最為常見(jiàn)，其次為熱裂紋，本次論文將以這二者為重點(diǎn)，簡(jiǎn)單說(shuō)明一下冷裂紋和熱裂紋。
7 o: h7 ~7 ~0 \- ?一、        首先我們來(lái)談一談焊接冷裂紋。
    焊接冷裂紋指焊接接頭冷卻到較低較低溫度時(shí)所產(chǎn)生的裂紋。冷裂紋包括：延遲裂紋、淬硬裂紋、低塑性脆化裂紋等，正常所說(shuō)的冷裂紋指的是延遲裂紋。
    一般情況下，焊接低中合金高強(qiáng)鋼，高中碳鋼等易淬火鋼時(shí)容易產(chǎn)生冷裂紋。
0 n- y* j4 E0 N1 C0 N1冷裂紋產(chǎn)生的原因
    大量的生產(chǎn)實(shí)踐和理論研究證明，鋼種的淬硬傾向、焊接接頭、含氫量及其分布，以及焊接接頭所承受的應(yīng)力狀態(tài)是產(chǎn)生焊接冷裂紋的三大主要因素。這三個(gè)因素在一定條件下是相互聯(lián)系和相互促進(jìn)的。
' q  S' [( C7 y& Z# H5 F2 I( V（1）含氫量的影響
    鋼中含氫時(shí)，塑性降低脆性增加，當(dāng)鋼中含氫量越多時(shí)，塑性降低脆性增加，在電弧作用下，水分解為氫原子進(jìn)入熔池，隨著金屬的冷卻，氫的溶解量下降，氫逐漸析出，殘存在固態(tài)金屬中，形成氫分子，造成很大的內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋。
" C4 c% o( q) f根據(jù)融合區(qū)氫濃度的聚集，預(yù)熱對(duì)冷裂紋敏感性有較大的影響，在不預(yù)熱的情況下熔合區(qū)的氫濃度在焊后4天達(dá)到最高值。而采用預(yù)熱后的氫的集聚時(shí)間和最高濃度值得到大幅度降低，有利于防治冷裂紋。類(lèi)似的焊后緊急加熱可加速H的擴(kuò)散，也是防治冷裂紋的有效措施之一。
3 B4 n. J2 a4 T* S- B8 @（2）淬硬作用
2 p4 b9 S' h1 F2 W# H  焊接裂紋傾向隨著淬硬傾向的增加而增加，其原因是淬硬鋼焊接接頭的淬火區(qū)組織脆硬塑性低劣，這樣的地區(qū)難承受焊接應(yīng)力應(yīng)變，易于導(dǎo)致耗能極少的脆性斷裂，從而使裂紋易于生成和擴(kuò)張。
  對(duì)組織情況以及裂紋傾向的評(píng)估可借助該鋼種的SH-CCT（溫度、時(shí)間和裂紋分布）圖，SH-CCT圖不僅可用于預(yù)測(cè)給定鋼種在某種規(guī)范或工藝條件下焊接是否出現(xiàn)冷裂紋，生產(chǎn)上另一重要用途是用來(lái)焊前制定該鋼種不生成冷裂紋的焊接工藝。如必須采用長(zhǎng)段多層焊接淬硬傾向較大的鋼種時(shí)，經(jīng)常采用諸如焊前預(yù)熱、層間溫度控制、焊后緩冷、后熱等其他措施與之配合。
  （3）拘束應(yīng)力
    構(gòu)件焊接時(shí)，由于焊接區(qū)變形，受到周?chē)�金屬的拘束而產(chǎn)生應(yīng)力，稱此應(yīng)力為拘束應(yīng)力，分為內(nèi)應(yīng)力和外應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力包括熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，外應(yīng)力包括剛度，拘束程度、接頭形式和坡口形式。
+ Y2 X1 C# r1 B1 ?! w- l  拘束應(yīng)力
бw  =  mR
бw——拘束應(yīng)力   
m——比例系數(shù)。與金屬的熱物理性質(zhì)如膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)比熱容，以及接頭形式、坡口的角度等因素有關(guān)。
R——拘束度
2冷裂紋的防止措施
: @4 G, s! V9 x  防止冷裂紋生成原則上不外乎減少接頭的淬硬、含氫量和拘束，其防治措施也應(yīng)建基于此。
' r5 s) O1 E$ O9 _% W（1）母材和焊接材料的選擇
a母材應(yīng)降低其淬硬性，所以來(lái)講，母材應(yīng)含C量低，雜質(zhì)小。
b焊接生產(chǎn)中，母材多半以給定，因而對(duì)焊材選用更加實(shí)際。
首先應(yīng)使焊材的含H量低，例如使用低氫型或超低氫型，焊前必須烘干，去除油銹。對(duì)于敏感于冷裂的接頭，焊接時(shí)盡量降低焊縫金屬的強(qiáng)度。例如在修復(fù)高強(qiáng)度構(gòu)件的少量缺陷時(shí)。采用J427焊條（E4315）常較采用強(qiáng)度級(jí)別更高的J507（E5015）、J557（E5515）焊條等效果優(yōu)越。厚板焊接時(shí)，在最易啟裂根部焊道采用低匹配，按等強(qiáng)原則選擇焊接材料，是防止冷裂且能保證接頭強(qiáng)度的可取工藝。采用A焊材，焊接高淬硬性鋼材是防治冷裂紋的有效措施，在修復(fù)中高碳鋼或合金鋼構(gòu)件時(shí)應(yīng)用尤多。
（2）工藝措施
) Y: }1 ?; F$ |從防治冷裂紋觀點(diǎn)，焊接熱循環(huán)首先應(yīng)謀求緩冷，如采用小的線能量+To（預(yù)熱），預(yù)熱固然可以有效的防治冷裂紋，但增加了構(gòu)件制作工序，同時(shí)惡化的勞動(dòng)條件，因此在生產(chǎn)中應(yīng)盡量降低預(yù)熱溫度。由于冷裂紋經(jīng)常具有延遲性。其另一有效防治措施是焊后緊急后熱，同樣焊后保溫也有助于防治冷裂紋的產(chǎn)生。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    制定工藝，必須盡量降低焊接應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。例如應(yīng)當(dāng)合理安排裝配焊接順序，使接頭在最小的拘束條件下施焊，必要時(shí)可以采取分區(qū)對(duì)稱、分段、反向等焊法，以降低焊接應(yīng)力。同樣從焊接角度來(lái)看，焊接線能量不宜選擇過(guò)大，焊接熱量更不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間集中于局部地區(qū)。

龍迪

好文章，學(xué)習(xí)一下

ndy

希望對(duì)大家有用

zjfaitr001

謝謝分享~就在找論文呢。謝謝啊~

商之嘯

真是好文章！好好學(xué)習(xí)一下！

shinshing

瞧著學(xué)習(xí)了,或許能有心得,哪天也能如大大舒發(fā)一下己見(jiàn)呢