焊接裂纹

焊接裂纹机电工程学院材料系5.1焊接热裂纹焊接热裂纹－结晶裂纹1.产生温度2.断口特征3.分布特征4.材料5.产生部位一、特征液态薄膜是产生结晶裂纹的根本原因拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件二、形成机理－液态薄膜理论三、各阶段产生结晶裂纹的倾向四、产生条件五、影响结晶裂纹产生的因素1.脆性温度区间大小2.脆性温度区（TB）内金属的塑性3.TB内随温度降低变形的增长率六、防止结晶裂纹的措施1、冶金因素方面严格控制母材和焊接材料中的C、S、P含量改善焊缝一次组织细化晶粒双相组织2、工艺因素方面－改善应力状态①焊接工艺及规范②接头型式③采用合理的焊接顺序④限制母材杂质进入焊缝5.2焊接冷裂纹产生温度断口仍有金属光泽裂纹的走向产生的钢种和部位产生时间冷裂纹的一般特征焊接冷裂纹的分类1.延迟裂纹①具有延迟现象②决定因素2.淬硬脆化裂纹3.低塑性脆化裂纹氢致延迟裂纹决定因素1.钢种的淬硬倾向2.扩散氢的含量及分布3.焊接接头的应力状态一、钢种的淬硬倾向1.原因–易形成脆硬组织–组织中形成的晶格缺陷多2.影响因素–化学成分–冷却条件3.评定–用HAZ的Hmax4256166729114VMoCrNiSiMnCCeq二、氢的作用1.氢在金属中的溶解和扩散αγδ04812162024120092064036080-200奥氏体钢铁素体钢温度／℃扩散速度×10-5［ml/(cm2•s)］2.氢在致裂过程中动态行为高强钢热影响区延迟裂纹的形成过程TAFTAMF+PMA3.氢致裂纹具有延迟性的原因三向应力区HHHHHHHH2新三向应力区HHHHHHHH2裂纹尖端三、接头的拘束应力1.应力的存在形式①热应力—局部加热、冷却②相变应力③结构自身的拘束应力（1）拘束度R=Eh/l（2）接头坡口型式–拘束应力增加：正Y型、X型、斜Y型、K型、半V型2.接头拘束应力的影响因素钢种淬硬之后，受氢的诱发，促使脆化，在拘束应力作用下形成裂纹四、冷裂形成机理五、冷裂判据临界拘束应力σcrσcr反映了产生延迟裂纹各个因素共同作用的结果σcr值越大抗裂能力越好σcrσS——安全的测定：插销试验总原则–避免出现脆硬组织–减少焊缝金属中的氢含量–减少接头的拘束应力六、防治措施（1）严格控制氢含量焊材焊接方法（2）增韧选用塑性好的焊材加入某些合金元素（3）改进母材化学成分，提高抗裂性能降碳加微量合金元素1.冶金措施（1）预热+小的线能量E大，粗晶脆化E小，淬硬组织（2）焊后热处理脱氢处理：350℃×1h2.工艺措施5.3再热裂纹热裂纹产生部位：近缝区的粗晶区产生再热裂纹具有敏感的温度范围有较大的内应力存在及应力集中部位易产生再热裂纹易产生在具有沉淀强化作用的钢材中一、再热裂纹的特征①只发生于含沉淀强化元素的材料②受热前，存在较大的残余应力，并有不同程度的应力集中③eec二、产生条件1.晶界杂质析集弱化说2.3.晶内沉淀强化说三、产生机理1.预热及后热2.控制焊接线能量3.低强焊缝应用4.消除应力集中源四、控制措施5.4层状撕裂1.产生的部位和形状宏观形状微观形状2.产生在厚板结构中3.与母材强度无关，主要与钢中的夹杂量及分布形态有关4.一般发生在受Z向力大的丁字接头、角接头5.层状撕裂属于低温开裂一、特征二、形成机理焊后20min焊后120min1.焊接Z向应力2.非金属夹杂物的层状构造3.母材性能4.氢的作用三、影响因素1.控制夹杂物2.设计和施工工艺上的措施改变接头形式、降低焊接应力；应尽量避免单侧焊缝等应尽量避免承载焊缝预热及后热加软焊道四、防制措施5.5应力腐蚀裂纹1.形貌外观横断面断口2.材质与介质的匹配3.残余应力的作用一、特征1.应力腐蚀裂纹的形成条件三要素：材质、腐蚀介质和临界拉应力2.应力腐蚀裂纹的形成机理机械破裂应力腐蚀开裂机理二、形成机理1.结构设计合理选材避免高应力区2.施工制造合理选择焊材合理制定装焊工艺消除应力处理3.生产管理防蚀处理定期检查、及时补修三、防制措施