焊接裂紋的成因及控制舉措探析

摘要：焊接裂紋是現階段常見的焊接缺陷問題，其造成的后果較為嚴重，直接影響設備的質量，甚至引發安全事故，因此應加強重視力度，從多個角度創新，提升焊接的質量。本文從當前常見的幾種焊接裂紋入手，深入開展分析，探索焊接裂紋的產生原因，以此為基礎提出針對性的控制策略，以供參考。

關鍵詞：焊接裂紋;類型;成因;控制

0 ?引言

焊接過程中，受多種因素影響可能造成裂紋出現，如鋼的淬硬性因素、氫因素、焊縫根部的塑性因素、應力因素以及雜質因素等，均可以導致裂紋。近年來，我國因為焊接裂紋因素造成的安全事故呈現出明顯的增長趨勢，造成嚴重的經濟損失，因此如何降低與控制焊接裂紋成為行業的主要任務，以保證焊接水平提升。

1 ?常見的焊接裂紋類型

焊接裂紋主要是指在焊縫內或者焊縫的表面出現的細小縫隙，產生的破壞較為嚴重，其產生的原因較為復雜，主要是因為焊接接頭中局部金屬在焊接過程中受焊接應力的因素影響造成一定的破壞，金屬原子結合力產生的破壞較為嚴重，進而形成一種新界面的裂紋，具體來說常見的裂紋主要有以下幾種：

第一種，熱裂紋，熱裂紋主要產生在高溫環境中，在焊縫凝固時，相線附近的高溫區沿著奧氏體晶界開裂，造成明顯的裂紋。在焊接完成后，其裂紋立刻出現，并且常見于焊縫的中心位置，沿著焊縫的長度方向呈現縱向分布。經過分析發現，產生該情況的原因在于焊接熔池中存在的低熔點雜質，受其熔點因素的影響造成結晶的凝固時間縮短，整體的塑性與強度降低，因此當外界的結構約束力增大時，將造成焊縫位置的金屬凝固收縮呈現出不均勻，最終產生開裂情況，同時造成明顯的氧化特征，降低整體質量[1]。

第二種，冷裂紋，該裂紋通常情況下產生在低溫的環境中，由于焊接過程中產生焊接熱，造成當前的組織產生淬硬組織，在焊縫中產生大量的擴散氫，造成接頭產生較大的拘束應力，因此該類裂紋的出現時間可能在焊接后立即出現，也可能在焊接后的數天內出現，呈現出不確定性，由此也被人們稱為縱向裂紋，通常情況下為縱向裂紋，部分特殊時候也可能出現橫向裂紋，其斷口存在明顯的脆性，無氧化特征[2]。

第三種，再熱裂紋，該裂紋主要是指在合金結構鋼焊接的消除應力退火中產生的裂紋，在加熱到一定溫度后受其熱度影響產生明顯的裂紋，通常情況下其裂紋的方向沿著融合線的方向，影響其焊接質量[3]。

第四種，層狀撕裂，高強度鋼焊接過程中，由于焊接產生的熱影響造成母材自身的平行與垂直鋼板軋制方向產生明顯的臺階式層狀裂紋，該裂紋的形式較為特殊，最終降低焊接效果。

2 ?焊接裂紋的成因分析

2.1 焊鋼原因

焊鋼的原因主要是指其自身的淬硬性，尤其是當焊鋼的淬硬性較強時，其產生的后果更為嚴重，通過合理的分析發現，現階段的焊縫與近縫位置的硬度較大，造成馬氏體組織產生，進而在焊縫根部位置產生明顯的縱向裂紋[4]。

2.2 氫原因

相對來說，氫也是產生根部裂紋的重要原因，并且焊接過程中氫的來源范圍較廣，如鋼材冶金中殘留的氫、焊條等表面存在水分、焊接接頭表面的碳氫化合物等，均對焊接產生影響。在焊接過程中焊接的熔敷金屬受氫影響產生反應，同時由于空氣濕度影響加快其反應，熔池凝固速度較快，造成氫擴散不及時，最終造成明顯的裂紋，降低焊接質量[5]。

2.3 焊縫根部原因

焊縫根部的塑性因素也是影響裂紋的主要因素，當焊縫具有不合理的合金成分，其焊縫將具有良好的塑性，但強度過高，無法保證其焊縫根部的抗裂紋的性能。因此焊接過程中需要保證工作人員深入了解焊縫的機械性能，以根據合理的情況處理，避免由于填充金屬的因素造成抗裂性與塑性變差。

2.4 應力原因

現階段在焊接過程中通常存在明顯的內應力、裝配應力、結構剛性等造成一定的組織應力，受此因素影響根部的塑性更容易產生裂紋，造成嚴重的后果。

3 ?焊接裂紋的控制措施

3.1 合理進行焊前預熱與焊后熱處理

通過合理的預熱與熱處理可以有效的降低焊接后其位置的冷卻速度，達到延長冷卻時間的目的，進而促使其氫可以得到充分的釋放，降低焊縫中的氫含量，避免出現材料的硬化與冷裂現象，提升整體的焊接質量。通常情況下，現階段的板厚度越厚，其預熱的溫度越高，當氣溫較低時可以根據實際情況適當提升溫度，以保證其焊接質量與效果。以實際情況為基礎，根據現階段的實際情況開展預熱，促使其存在的氫充分逸出，進而在一定程度上促使其殘余應力降低，保證材料的淬硬性更合理。靈活根據要求利用焊后熱處理的優勢促使溫度得到彌補，解決現階段存在的預熱溫度不足情況，營造良好的焊接環境，同時促使當前的預熱溫度穩定降低，但應保證焊后熱處理溫度在合理的范圍，避免出現溫度過高情況，通常情況下需要低于材料的脆性溫度，最佳范圍為200-250℃[6]。

3.2 對焊接材料進行合理的清潔與干燥處理

針對現階段的焊接材料來說，其質量直接影響當前的焊接質量，因此工作人員應根據實際情況做好合理的處理工作，例如，對于現階段的焊劑與焊條來說，應根據實際情況做好存儲與保管工作，注意不能出現受潮情況，如果受潮則容易造成其焊接質量降低。在焊接前需要對焊條進行烘干處理，尤其是堿性焊條，需要根據實際情況處理，以保證其符合焊接要求。通過研究發現，隨著烘干的溫度逐漸提升，焊條中擴散氫的含量逐漸降低，一般情況下當溫度達到400℃時其自身的擴散氫的含量已經達到最低值。為避免由于高溫的原因對材料造成損害，工作人員通?？梢詫⒑笚l放在350℃的溫度下烘干兩個小時最佳，烘干后的焊條存儲在保溫桶中，可以隨時取用，以杜絕其出現吸潮情況。嚴格避免使用未經烘干的焊條或者焊劑，以保證焊接質量。焊接人員必須配備完善的保溫筒，進而保證焊條始終處于干燥狀態，為焊接的質量提升奠定良好的基礎。

3.3 保證裝配質量提升

在焊接過程中，工作人員應盡量保證裝配質量，以此來降低過大裝配間隙或者過大錯邊情況的發生幾率，同時杜絕出現夾渣、未焊透、焊縫成形不合理等情況，減少焊接缺陷。避免使用夾具強行開展裝配，以此來杜絕約束應力過大情況與裝配應力過大情況，降低裂紋的發生幾率[7]。

3.4 優化焊縫設計創新現有的次序

現階段由于熔深較大，造成對接焊縫抗裂性較差，可以根據實際情況，進行處理，將現階段的原來的鋼板坡口轉化，轉變為不對稱的X型坡口，以滿足當前的焊接需求。通過該方式的處理，可以有效的降低側焊縫的熔敷金屬量，對封底焊道的焊肉厚度合理控制，以此來保證其焊接質量，提升焊接效果。在焊接過程中，還應根據要求保證其施焊次序合理，符合實際的焊接要求，從根本上降低現階段存在的焊接變形與焊接殘余應力，減少約束應力產生的影響，降低出現裂紋的幾率，滿足現階段的發展需求。如針對幾個構件的焊接連接，應注意焊縫的集中問題，避免出現焊縫三向相交情況，以保證其焊接質量。盡量保證焊縫位置的對稱性，利用對稱布置保證其焊接效果。做好焊縫尺寸的控制，其尺寸不易過大，方便工作人員開展操作，既能避免出現仰焊情況，全方面提升焊接質量。與此同時，在焊接過程中還應合理提升其焊接工藝順序，優化現有的焊接技術，充分發揮出技術的優勢，從多個角度創新，解決當前焊接過程中存在的不足，探索全新的技術優勢，打造優質的焊接環境，降低產生裂紋的幾率，滿足實際的焊接要求。

4 ?結論

綜上所述，焊接裂紋對整體的焊接質量產生的影響較大，是現階段焊接接頭中常見的一種焊接缺陷，容易引發嚴重的安全事故。因此施工焊接人員應根據實際情況對其進行合理的處理，明確焊接裂紋產生的原因與影響，根據實際情況針對性處理，采取合理的措施解決存在的裂紋，從根源上杜絕裂紋現象，嚴格按照標準規定施工，將產生裂紋的幾率降到最低，保證焊接的整體效果。

參考文獻：

[1]聶洪剛，王鑫，孫東東.7A10鋁合金焊接裂紋的成因及預防對策探討[J].中國金屬通報，2019，10（01）：126，128.

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[3]萬軍，史紅兵.一臺現場組焊球罐焊接裂紋的成因分析及處理[J].特種設備安全技術，2018，10（04）：9-10.

[4]陳強，孫洪葉，楊鎖軍.長輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制措施研究[J].工程建設與設計，2018，10（10）：161-162.

[5]唐強，王濤，喻美軍，蘭曾強.長輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制措施[J].科技視界，2018，14（07）：209，272.

[6]譚廣杰，呂春雷，竇洪鋮.淺析長輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制措施[J].中國石油和化工標準與質量，2018，33（11）：117.

[7]余洋，陳金明，黃文榮.G50鋼電子束焊接結晶裂紋成因及其控制措施[J].焊接技術，2018，39（03）：56-59.

作者簡介：李佰（1987-），湖南常德人，工程師，本科，研究方向為焊接裂紋。