冷裂紋產(chǎn)生的三大因素包括淬硬傾向、氫的存在和焊接接頭的應力狀態(tài)。以下是詳細介紹:
淬硬傾向。鋼材的淬硬傾向越大,焊接時越容易產(chǎn)生冷裂紋。淬硬傾向大的金屬在熱力不平衡的條件下會形成大量的晶格缺陷,這些缺陷在應力和熱力不平衡的條件下,可能形成裂紋源,甚至擴展形成宏觀裂紋。
氫的存在。氫是引起高強鋼焊接時形成冷裂紋的重要因素之一,并且使之具有延遲的特征。氫在鋼中的擴散、在微觀缺陷處聚集、產(chǎn)生應力,直至開裂紋都需要一定的時間。高強鋼焊接接頭的氫含量越高,裂紋敏感性越大,當氫含量大于某一臨界值時,便會開始出現(xiàn)裂紋。
焊接接頭的應力狀態(tài)。焊接接頭的熱應力(不均勻加熱和冷卻)、相變應力(相變時組織的體積變化)及結(jié)構(gòu)形式、焊接順序等都會形成拘束力,這些應力狀態(tài)對冷裂紋的產(chǎn)生有重要影響。
冷裂紋是指在焊接接頭冷卻到較低溫度時(對于鋼來說在MS溫度,即奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度以下)所產(chǎn)生的焊接裂紋。最主要、最常見的冷裂紋為延遲裂紋(即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋,因為氫是最活躍的誘發(fā)因素,而氫在金屬中擴散、聚集和誘發(fā)裂紋需要一定的時間)。冷裂紋的延遲時間不定,由幾秒鐘到幾年不等。
1、產(chǎn)生的溫度和時間不同
熱裂紋一般產(chǎn)生在焊縫的結(jié)晶過程中。冷裂紋大致發(fā)生在焊件冷卻到200~300℃,有的焊后會立即出現(xiàn),有的可以延至幾小時到幾周甚至更長時間才會出現(xiàn)。所以冷裂紋又稱延遲裂紋。
2、產(chǎn)生的部位和方向不同
熱裂紋絕大多數(shù)產(chǎn)生在焊縫金屬中,有的是縱向,有的是橫向,有時熱裂紋也會延伸到基本金屬中去。冷裂紋大多數(shù)產(chǎn)生在基本金屬或熔合線上,大多數(shù)為縱向裂紋,少數(shù)為橫向裂紋。
3、外觀特征不同
熱裂紋斷面都有明顯的氧化色。冷裂紋斷口發(fā)亮,無氧化色。
4、金相結(jié)構(gòu)不同
熱裂紋都是沿晶界開裂的。冷裂紋是貫穿晶粒內(nèi)部,即穿品開裂,不過也有的是沿晶界開裂。
冷裂紋是指在焊接接頭冷卻到較低溫度時(對于鋼來說在MS溫度,即奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度以下)所產(chǎn)生的焊接裂紋。最主要、最常見的冷裂紋為延遲裂紋(即在焊后延遲一段時間才發(fā)生的裂紋,因為氫是最活躍的誘發(fā)因素,而氫在金屬中擴散、聚集和誘發(fā)裂紋需要一定的時間)。冷裂紋的延遲時間不定,由幾秒鐘到幾年不等。
熱裂紋是指在高溫下結(jié)晶時產(chǎn)生的,而且都是沿晶開裂,所以也稱為結(jié)晶裂紋。這種裂紋可在顯微鏡下觀察到,具有晶間破壞的特征,在裂紋的斷面上多數(shù)具有氧化色。熱裂紋主要出現(xiàn)在含雜質(zhì)較多的焊縫中(特別是含硫、磷、碳較多的碳鋼焊縫中)和單相奧氏體或某些鋁合金焊縫中,有時也產(chǎn)生在熱影響區(qū)中。有縱向的,也有橫向的。
冷裂紋
冷裂縫一般是指焊縫在冷卻過程中至A3溫度以下所產(chǎn)生裂縫。形成裂縫的溫度通常為300~200℃以下,在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi),故稱冷裂縫。
冷裂縫可以在焊接后立即出現(xiàn),也可以在焊接以后的較長時間才發(fā)生,故也稱為延遲裂縫。由于冷裂縫的產(chǎn)生與氫有關,也稱氫致裂縫。冷裂縫的產(chǎn)生具有延遲性質(zhì),有可能造成預料不到的嚴重事故。因此,它具有更大的危險性,必須充分重視。
冷裂紋產(chǎn)生原因
形成冷裂縫的基本條件是:焊接接頭形成淬硬組織;擴散氫的存在和濃集;存在著較大的焊接拉伸應力。這三個條件相互影響,相互促進。在不同情況下,三者中任何一個因素都可能導致冷裂紋的產(chǎn)生,其中擴散氫是誘發(fā)冷裂縫的最活躍的因素。
冷裂紋防治措施
1)采用堿性焊條或焊劑,減少焊縫金屬中的擴散氫含量。堿性焊條又稱低氫焊條,能降低焊縫金厲中的含氫量。
2)焊條和焊劑在使用之前應嚴格按照規(guī)定的要求進行烘干。此外,還應仔細清理坡口和焊絲,去除油污、水份和銹斑等贓物,以減少氫的來源。
3)選擇合理的焊接規(guī)范和線能量,如焊前預熱、控制層間溫度、焊后緩冷等,改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)。
4)焊后及時進行熱處理。一是進行退火處理,以消除內(nèi)應力,使淬火組織回火,改善其韌性;二是進行消氫處理,使氫從焊接接頭中充分逸出。
5)提髙鋼材質(zhì)量,減少鋼材中的層狀夾雜物,從結(jié)構(gòu)設計和焊接工藝方面采取措施減小板厚方向上的焊接拉應力,可防止層狀撕裂。
6)采取降低焊接應力的各種工藝措施