焊缝容易在什么区发生断裂

Ⅰ 钢板焊接试板拉伸试验时，断裂位置在热影响区、在焊缝处、在母材处，原因分别分析

1. 当钢板焊接试板在拉伸试验中出现断裂，若断裂发生在热影响区，这通常是因为该区域的材料性质受到了焊接过程的影响，导致其强度相对于焊缝金属和母材来说较低。
2. 若断裂发生在母材处，这通常是因为母材本身的强度低于焊缝金属，或者是由于母材存在一些缺陷，如夹杂物、微裂纹等，导致其不能承受拉伸试验中的应力。
3. 当断裂发生在焊缝处时，可能的原因包括：一是使用了不适合的焊剂，导致焊缝金属的强度与母材相差较大；二是焊接技术不当，如焊接速度过快、电流过小等，都可能导致焊缝质量不佳，从而在拉伸试验中发生断裂。

Ⅱ 焊接裂纹产生原因及防治措施

背景
焊接裂纹就其本质来分,可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。
1.热裂纹
在焊接时高温下产生的,故称热裂纹,它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
根据所焊金属的材料不同(低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等),产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。
目前,把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
1)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si缝偏高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。
这种裂纹是在焊缝结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施:在冶金因素方面,适当调整焊缝金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊缝金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。
它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。
特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。
3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。
这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2、再热裂纹
通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。
再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位,其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。
防治再热裂纹从选材方面,可以选用细晶粒钢。
在工艺方面,选用较小的线能量,选用较高的预热温度并配合以后热措施,选用低匹配的焊接材料,避免应力集中。
3、冷裂纹
主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区,但有些金属,如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。
一般情况下,钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下,配合以拉应力,便形成了冷裂纹。
它的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分为焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹。
防治冷裂纹可以从工件的化学成分、焊接材料的选择和工艺措施三方面入手。
应尽量选用碳当量较低的材料;焊材应选用低氢焊条,焊缝应用低强度匹配,对于高冷裂倾向的材料也可选用奥氏体焊材;合理控制线能量、预热和后热处理是防治冷裂的工艺措施。
在焊接生产中由于采用的钢种、焊接材料不同,结构的类型、钢度,以及施工的具体条件不同,可能出现各种形态的冷裂纹。
然而在生产上经常遇到的主要是延迟裂纹。
延迟裂纹有以下三种形式:
1)焊趾裂纹——这种裂纹起源于母材与焊缝交界处,并有明显应力集中部位。裂纹的走向经常与焊道平行,一般由焊趾表面开始向母材的深处扩展。
2)焊道下裂纹——这种裂纹经常发生在淬硬倾向较大、含氢量较高的焊接热影响区。一般情况下裂纹走向与熔合线平行。
3)根部裂纹——这种裂纹是延迟裂纹中比较常见的一种形态,主要发生在含氢量较高、预热温度不足的情况下。这种裂纹与焊趾裂纹相似,起源于焊缝根部应力集中最大的部位。根部裂纹可能出现在热影响区的粗晶段,也可能出现在焊缝金属中。
钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。这三个因素在一定条件下是相互联系和相互促进的。
钢种的淬硬倾向主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。焊接时,钢种的淬硬倾向越大,越易产生裂纹。为什么钢淬硬之后会引起开裂呢?可归纳为以下两方面。
a:形成脆硬的马氏体组织——马氏体是碳在ɑ铁中的过饱和固溶体,碳原子以间隙原子存在于晶格之中,使铁原子偏离平衡位置,晶格发生较大的畸变,致使组织处于硬化状态。
特别是在焊接条件下,近缝区的加热温度很高,使奥氏体晶粒发生严重长大,当快速冷却时,粗大的奥氏体将转变为粗大的马氏体。
从金属的强度理论可以知道,马氏体是一种脆硬的组织,发生断裂时将消耗较低的能量,因此,焊接接头有马氏体存在时,裂纹易于形成和扩展。
b:淬硬会形成更多的晶格缺陷——金属在热力不平衡的条件下会形成大量的晶格缺陷。这些晶格缺陷主要是空位和位错。
随焊接热影响区的热应变量增加,在应力和热力不平衡的条件下,空位和位错都会发生移动和聚集,当它们的浓度达到一定的临界值后,就会形成裂纹源。
在应力的继续作用下,就会不断地发生扩展而形成宏观的裂纹。
氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一,并且有延迟的特征,因此,在许多文献上把氢引起的延迟裂纹称为“氢致裂纹”。
试验研究证明,高强钢焊接接头的含氢量越高,则裂纹的敏感性越大,当局部地区的含氢量达到某一临界值时,便开始出现裂纹,此值称为产生裂纹的临界含氢量
cr。
各种钢产生冷裂的
cr值是不同的,它与钢的化学成分、钢度、预热温度,以及冷却条件等有关。
1:焊接时,焊接材料中的水分、焊件坡口处的铁锈、油污,以及环境湿度等都是焊缝中富氢的原因。
一般情况下母材和焊丝中的氢量很少,而焊条药皮的水分和空气中的湿气却不能忽视,成为增氢的主要来源。
2:氢在不同金属组织中的溶解和扩散能力是不同的,氢在奥氏体中的溶解度远比铁素体中的溶解度大。
因此,在焊接时由奥氏体向铁素体转变时,氢的溶解度发生突然下降。
与此同时,氢的扩散速度恰好相反,由奥氏体向铁素体转变时突然增大。
焊接时在高温作用下,将有大量的氢溶解在熔池中,在随后的冷却和凝固过程中,由于溶解度的急剧降低,氢极力逸出,但因冷却很快,使氢来不及逸出而保留在焊缝金属中形成扩散氢。
4、层状撕裂
一种内部的低温开裂。仅限于厚板的母材金属或焊缝热影响区,多发生于“L”、“T”、“+”型接头中。
其定义为轧制的厚钢板沿厚度方向塑性不足以承受该方向上的焊接收缩应变而发生于母材的一种阶梯状冷裂纹。
一般是由于厚钢板在轧制过程中,把钢内的一些非金属夹杂物轧成平行于轧制方向的带状夹杂物,这些夹杂物引起了钢板在力学性能上的各向导性。
防治层状撕裂在选材上可以选用精练钢,即选用z向性能高的钢板,也可以改善接头设计形式,避免单侧焊缝、或在承受z向应力的一侧开出坡口。
层状撕裂与冷裂不同,它的产生与钢种强度级别无关,主要与钢中的夹杂量和分布形态有关。
一般轧制的厚钢板,如低碳钢、低合金高强钢,甚至铝合金的板材中也会出现层状撕裂。根据层状撕裂产生的位置大体可以分为三类:
第一类是在焊接热影响区焊趾或焊根冷裂纹诱发而形成的层状撕裂。
第二类是焊接热影响区沿夹杂开裂,是工程上最常见的层状撕裂。
第三类远离热影响区母材中沿夹杂开裂,一般多出现在有较多MnS的片状夹杂的厚板结构中。
层状撕裂的形态与夹杂的种类、形状、分布,以及所处的位置有密切关系。
当沿轧制方向上以片状的MnS夹杂为主时,层状撕裂具有清晰的阶梯状,当以硅酸盐夹杂为主时呈直线状,如以Al 夹杂为主时呈不规则的阶梯状。
厚板结构焊接时,特别是T型和角接接头,在刚性拘束的条件下,焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变,当应变超过母材金属的塑性变形能力时,夹杂物与金属基体之间就会发生分离而产生微裂,在应力的继续作用下裂纹尖端沿着夹杂所在平面进行扩展,就形成了所谓“平台”。
影响层状撕裂的因素很多,主要有以下几方面:
1:非金属夹杂物的种类、数量和分布形态是产生层状撕裂的本质原因,它是造成钢的各向异性、机械性能差异的根本所在。
2:Z向拘束应力 厚壁焊接结构在焊接过程中承受不同的Z向拘束应力、焊后的残余应力及载荷,它们是造成层状撕裂的力学条件。
3:氢的影响 一般认为,在热影响区附近,由冷裂诱发成为层状撕裂,氢是一个重要的影响因素。
由于层状撕裂的影响很大,危害也甚为严重,因此需要在施工之前,对钢材层状撕裂的敏感性作出判断。
常用的评定方法有Z向拉伸断面收缩率和插销Z向临界应力法。为防止层状撕裂,断面收缩率 应不小于15%,一般希望 =15~20%为宜,当25%时,认为抗层状撕裂优异。
防止层状撕裂应主要从以下方面采取措施:
第一,精练钢 广泛采用铁水先期脱硫的办法,并用真空脱气,可以冶炼出含硫只有0.003~0.005%的超低硫钢,它的断面收缩率(Z向)可达23~25%。
第二,控制硫化物夹杂的形态 是把MnS变成其他元素的硫化物,使在热轧时难以伸长,从而减轻各向异性。目前广泛使用的添加元素是钙和稀土元素。经过上述处理的钢,可制造出Z向断面收缩率达50~70%的抗层状撕裂钢板。
第三,从防止层状撕裂的角度出发,在设计和施工工艺上主要是避免Z向应力和应力集中,具体措施按下例参考:
1)应尽量避免单侧焊缝,改用双侧焊缝可缓和焊缝根部区的应力状态,为防止应力集中。
2)采用焊接量少的对称角焊缝代替焊接量大的全焊透焊缝,以免产生过大的应力。
3)应在承受Z向应力的一侧开坡口。
4)对于T型接头,可在横板上预先堆焊一层低强的焊接材料,以防止焊根裂纹,同时亦可缓和焊接应变。
5)为防止由冷裂引起的层状撕裂,应尽量采用一些防止冷裂的措施,如减少氢量、适当提高预热、控制层间温度等。

Ⅲ 焊接结构的疲劳破坏和脆性断裂

焊接结构的疲劳破坏和脆性断裂是工程中常见的失效模式，它们对结构的安全性和可靠性构成了重大威胁。以下将详细介绍焊接结构的疲劳破坏、脆性断裂的特点、影响因素及改善措施。

焊接结构的疲劳破坏是指由重复应力引起的裂纹起始与缓慢扩展，导致结构损伤的过程。疲劳断口通常分为三个区域：疲劳源区、疲劳扩展区和瞬时扩展区。疲劳源区是裂纹的起始点，宏观分析时难以分辨。疲劳扩展区显示出贝壳状或海滩波纹状条纹，其微观特征为疲劳辉纹，每个贝壳花纹内包含数以万计条纹，每条纹代表一次载荷循环。瞬时破断区（最终破断区）是裂纹扩展至临界尺寸后发生的快速破坏。

焊接结构的疲劳强度受到多种因素影响，包括应力集中、截面尺寸、表面状态、加载情况等。焊接结构本身的特点，如接头部位近缝区性能变化和焊接残余应力，也可能对疲劳产生影响。应力集中的影响体现在接头部位，不同的应力集中程度对接头疲劳强度产生不同影响。近缝区金属性能变化对接头疲劳强度的影响较小。残余应力对结构疲劳强度的影响取决于其分布状态，残余应力分布影响着疲劳强度，尤其是在应力集中的区域，如应力集中处、受弯曲构件的外缘等。焊接缺陷，包括裂纹、未熔合、未焊透等，对疲劳强度的影响与缺陷的种类、尺寸、方向和位置有关。

为提高焊接结构的疲劳强度，可以采取以下措施：降低构件中的应力集中程度，通过合理选择构件结构形式、接头形式、焊接规范，以及采用表面机械加工方法来减少接头应力集中。改善焊接结构疲劳强度的工艺措施包括正确选择焊接规范，确保焊缝良好成形和内外部无缺陷；调整残余应力，通过整体退火或超载预拉伸法、局部加热、辗压、局部爆炸等方法处理接头部位；改善材料的机械性能，如进行表面强化处理，通过小轮挤压、轻打焊缝表面及过渡区或使用小钢丸喷射焊缝区域提高接头疲劳强度。此外，采用特殊保护措施，如使用塑料涂层，能够显著改善焊接接头的疲劳性能。

焊接结构的脆性断裂通常在应力不高于设计应力且没有显著塑性变形的情况下发生，表现为从应力集中处开始的快速扩展。脆断的原因包括材料选用不当、设计不合理、制造工艺不完善等。影响金属脆性断裂的因素包括温度、应力状态、加载速度和材料状态。例如，温度降低会促使材料从塑性破坏转变为脆性破坏。应力状态系数与加载方式和零件形状有关，б增大的应力状态有利于塑性变形和韧性断裂，而б减少则有利于正应力的脆性断裂。加载速度的提高会促使材料脆性破坏，类似于降低温度的效果。板厚度、晶粒度和化学成分等因素也对脆性转变温度和脆性断裂产生影响，如厚板在缺陷处容易形成三向应力状态，晶粒越细，其脆性转变温度越低，钢中的C、N、O、H、S、P等元素会增加钢材的脆性。

Ⅳ 手工电弧焊中焊接裂纹产生的原因及分析及预防措施

1、焊接裂纹形成原因
焊接中的常见焊接裂纹一般分为三大种类型:
1.1 热裂纹:热裂纹是在高温下产生的, 而且都是沿奥氏体晶界开裂,它的主要形态是结裂纹。即焊缝在结晶过程中,在固相线附近由于凝固金属的收缩,晶粒间的液态薄膜承受不了拉力,以致沿晶界开裂。
1.2 冷裂纹:是在相当低的温度(即在钢的马氏体转变温度附近,约200-300℃)由于约束应力,淬硬组织和氢的作用,焊接接头产生裂绞,即属于冷裂纹。
1.3 脆裂:在温度急剧下降时由于金属及焊缝变脆;而发的低应力破坏的现象,即称为脆裂。根据金属裂断前的总变形量(宏观变形),可把断裂分为延性断裂和脆性断裂两大类。延性断裂,金属在断裂前和断裂中发生显著塑性变形,一般在应力超过金属的强度极限{超载}后发生断裂。而脆性断裂,在断裂前几乎不产生明显塑性变形,通常在不超过金属屈服强度即断裂,因此亦称低应力破坏。
从以上讨论可以知道,在各种具体情况下产生裂纹的原因是不同的,有时可能是几种因素共同作用的结果。然而,不管是热裂纹,冷裂纹,脆裂,它们都具有一个共同的规律,即、焊接时由于各种原因在熔池内部常发生变化,在一定条件下会发生作用而形成裂纹。在手工电弧焊中我们要通过裂纹的特征来判断裂纹的类型，找出裂纹形成的原因,从而采取相应措施。
2、影响生成裂纹的因素及防止措施
2.1 热裂纹。主要讲结晶裂纹,它是热裂纹的一种普遍形态。影响结晶裂纹主要有下列因素:
2.1.1 结晶温度区的范围愈大,则增加脆性温度区,即增加裂纹倾向。结晶温度区大小与合金含量有很大关系;即随着合金成份的增加,结晶温度区间也增大。
2.1.2 碳当量愈大,则增加裂纹倾向,因为各种元素对结晶裂纹的影响不同,例如严重影响结晶裂纭纹的元素有C,S,P,Cn,Ni;少量影响不大,多量则促使裂纹的元素有Si,Mn,Cr等。为了相对判断焊缝金属裂纹倾向,建立了碳当量的计算方式,以便相应进行考察。
2.1.3 残液m形态,如为薄膜状则裂纹倾向大,如为球粒状则裂纹倾向小。
2.1.4 一次结晶组织,如粗大则裂纹倾向大,如为球粒状则裂纹倾向小。
2.1.5 力的因素对产生结晶裂纹也有影响,当焊的拉伸应力在某一温度区间超过了金属的晶间强度,即会产生晶向裂纹。 2.2 冷裂纹。冷裂纹可以在焊后立即出现,也可以是延迟裂纹,而后一种是冷裂纹中的比较普遍的形态。冷裂纹的产生与钢的碎硬倾向;焊接接头的氢含量及其分布;焊接接头的拘束应力有直接关系。并且这三者是相互促进和相互影响,在不同情况下,其中任何一个便可能为主要因素,但不是唯一因素:
2.2.1 钢的淬硬倾向,主要取决于钢种的化学成分,其次是焊接工艺,结构钢板厚度及冷却条件。钢种的淬硬倾向愈大,则愈容易产生冷裂纹。这是由于:容易产生冷裂纹。这是由于:容易形成脆性组织,如马氏体组织便是一种脆硬性组织,在一定应力作用下会发生脆性断裂。冷却速度愈快愈容易加大钢的淬硬性倾向:淬硬性倾向愈大的钢材,会产生较多的晶格缺陷,如空位和位错, 这些都会在焊接应力的作用下,发生移动和聚集,达到一定程度,便会产生裂纹源。
2.2.2 氢的作用,氢对冷裂纹的影响极为显著,氢在焊道或影响区的存在;可以形成氢脆;试验表明氢脆是冷裂纹的重要原因;在正常情况下钢中氢含量是极低的,但当焊接时,如果焊件处理不当,焊条中所含的水伤,焊接坡口附近的油污,其中铁锈(mFeO3nH2O)的影响特别大。加热时铁锈进行下列反应 由于增加氧化作用,在结晶时就会促使生成H2气。铁锈中的结晶水(H2O),在高温时分解出氢气,增加了生成氢气孔的倾向。由此可见,铁锈是一个极其有害的杂质,对于氢气有敏感性,尤其在碱性焊条施焊的情况下,焊件表面氧化皮和铁锈、油污等杂质的清理要比酸性焊条要求更为严格,否则使焊缝产生氢,这些氢在电弧高殒温作用下, 分解成氢原子,不断进入焊接的熔池中。金属在熔融状态下熔氢量是比较高皈,但是在液相凝固时溶氢量则急剧降低,这时氢原子结合成氢分子而逸出。然而由亍焊接接头处冷却速度是极快的,大部分氢未来得及逸出而以过饱私状态熔于凝固了的焊缝中。溶于钢中的氢原子在应力梯度的推动下扩散至此, 聚集形成裂纹源。裂纹源渐渐就形成宏观裂纹。
2.2.3 应力作用,裂纹是在应力超过材料强度极限时,在材料内部发生的一种破断,因此任何裂纹都离不开应力。所以应力成为主要矛盾。因此必须设法保证焊接质量,要合理考虑设计接头,以避免裂纹的出现。防止冷裂纹一般应采取如下措施:选择合适的填充材料,即焊条,如选用碱性低氢型焊条,以减少从填充材料中带入氢。焊缝的强度要与母材相适应;采取减少氢的措施,如严格控制焊条的烘干温度,碱性焊条对氢的敏感性大,故需要更高的烘干温度350～450℃,保温1～2小时。而酸性焊条烘干到150～200℃,保温1～2小时即可, 改善接头设计, 减少应力集中;调节热循环,如采用淬硬程度,降低热应力和组织应力,提供让氢逸出焊接接头的机会;焊后热处理可以消除内应力,去氢以及使淬硬牲组织回火等以消除脆性,提高韧性。
2.2.4工艺因素,所谓工艺因素主要是指焊接规范、电流种类、电孤高低和操作技巧等方面对产生氢艺的影响。
因此: (1)适当降低焊接电流Ia,使熔滴变大,比表面积减小,吸收氢、氮、氧困难,减小产生裂纹倾向。反之若电流增大,使电阻热增大,药皮发红过早分解,使焊缝既无气体保护也无冶金反应,易产生大而多的穿透性气孔。从焊缝形状系数φ=B/H 考虑,当焊缝宽度B不变焊接电流增大时,熔深H增大,焊缝形状系数φ控制
在1～1.5。因此焊接电流千万不能无原则地增加,要视具体情况按规范选择最佳值。
(2)焊接速度Ua不宜过快。 熔池存在时间:
式中:I—电流(A);U―电孤电压(V);Ua―焊接速度(cm/s);K―常数,与被焊材料的热物理性质有关。
由式可知,当电孤功率不变,焊接速度Ua减小时,熔池存在时间tp增长,结晶速度减小,有利于气泡上浮,不易产生裂纹。从提高生产率考虑,应该在提高焊接速度的同时提高焊接电流和电孤电压,总之要使三者匹配,才能获得速度快、质量高的焊接接头。
2.3 脆裂:脆性破坏是材料还没有沿剪切面滑移之前,材料已达到破坏极限,因而材科是在没有变形的情况下产生的破坏,故称脆性破坏。材料产生脆裂与四个因素有关:第一, 温度降低的程度。当温度降低时,材料变形能力减少而抗拉强度和屈服强度增加,在某种称为临界温度时材料完全丧失变形能力,在某种称为临界温度时材料完全丧失变形能力,转变为脆性状态。第二,载荷速度增加的程度。增大加载速度,也会引起屈服限的增加,而使材料变脆,塑性降低。第三,应力及应力集中的程度。在有缺口的地方产生应力集中,能够导致脆性破坏。因为缺口处的应力集中,导致材料的破坏应力将比剪应力增加速度快,这四个因素同时作用,是产生脆性破坏的最危险状,为了不出现脆性破坏,就要尽力阻止这个危险状态出现。

Ⅳ 焊接缺陷及防治措施的裂纹：

根据裂纹尺寸大小,分为三类:(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
从产生温度上看,裂纹分为两类:
(1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。
(2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。
（2）层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。
(3)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。 (1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓液态薄膜,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。
热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
(2)影响结晶裂纹的因素
a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。
b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会；
c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
(3)防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。b.加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。e.采用合理的装配次序,减小焊接应力。 (1)再热裂纹的特征
a.再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。
b.再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃
c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。
d.最易产生于沉淀强化的钢种中。
e.与焊接残余应力有关。
(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。 (1)冷裂纹的特征 a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.瘁硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。
含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。
(3)防止冷裂纹的措施 a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。

Ⅵ 焊缝内部缺陷有哪些

在焊接过程中，焊缝内部可能出现多种类型的缺陷，这些缺陷可能显著降低焊接结构的性能和安全性。以下是焊缝内部常见的一些缺陷：
1. 气孔：气孔是在焊缝中形成的，由于气体在焊接过程中未能完全逸出而产生。气孔会削弱焊缝的强度，并影响其密封性。
2. 夹渣：夹渣是指在焊接过程中未被彻底清除的杂质残留在焊缝中。这些杂质包括各种未熔化的金属和非金属杂质，它们会干扰焊缝的质量，从而影响焊接结构的整体性能。
3. 裂纹：裂纹可能在焊缝内部或表面出现，通常与焊接应力有关。在焊接过程中，由于局部温度升高和冷却速度过快，可能导致焊接区域产生裂纹。这种缺陷可能导致焊缝断裂，严重影响焊接结构的可靠性。
4. 热裂纹：热裂纹是在焊接完成后在冷却过程中产生的缺陷，通常发生在焊缝的热影响区域。热裂纹的形成与焊接材料的特性、焊接工艺和冷却条件密切相关。这种缺陷同样会对焊接结构的强度和耐久性造成严重损害。
5. 氢致脆：氢致脆是一种由于焊缝中存在过量的氢元素而引起的脆性断裂现象。氢元素可能来源于焊接材料或焊接过程中的气体，当其在焊缝中积累到一定程度时，会导致焊缝的脆性增加，从而降低其抗断裂能力。
6. 夹杂物：夹杂物是焊接过程中未完全熔化的异物，可能包括焊条或焊丝中的非金属夹杂物。它们会存在于焊缝内部，影响焊缝的强度和韧性。这些缺陷的存在不仅会降低焊缝的机械性能，还可能引发焊接结构的早期失效。