什么是焊接裂紋？



焊接裂紋是焊接件中最常見的一種嚴重缺陷。在焊接應力及其他致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面所產生的縫隙。

它具有尖銳的缺口和大的長寬比的特征。裂紋影響焊接件的安全使用，是一種非常危險的工藝缺陷。

焊接裂紋不僅發生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產生于焊后的再次加熱過程中。

焊接裂紋產生的原因有哪些？

焊縫在焊接當中開裂有以下原因：應力、拘束力、剛性、化學成分、焊縫預留的間隙、電流、焊道、母材清潔度等。這些因素都可能是造成焊縫開裂。

雖然焊縫開裂原因很多，但在不同場合是多種因素造成，也有兩種或三種因素造成的。但不管幾個因素，其中必有一個主要因素。也有各種條件都沒有什么影響，只受一個因素造成焊縫開裂。

因此出現焊縫開裂必須首先正確地分析出開裂的主要因素和次要因素，根據造成開裂的主要、次要因素采取相應措施進行解決。

焊接過程形成的焊縫是焊條和母材兩者經過電流高溫熔化后形成焊縫，是焊條和母材由固體變成液體，高溫液體是熱脹，冷卻變成固體是收縮。由于熱脹冷縮，自然使焊接結構產生應力。有些焊接結構本身就存有拘束力和剛性。

焊接過程是由固體變成液體，也就是由固態轉變成液態（通常說鐵水），再由液態變成固態，也就形成焊縫。液態轉變成固態（也就是鐵水轉變成晶粒）。鐵水變成晶粒的過程就是結晶過程。

母材溫度低的位置先開始結晶，逐漸向焊縫中間位置伸展，焊縫中間最后結晶。由于熱脹冷縮的作用，焊接結構受應力或拘束力或剛性的影響，使母材晶粒連接不到一起，輕者在焊縫中間出現小裂紋，重者在焊縫中間出現明顯的裂縫。

即使母材和電焊條的化學成分都好，受焊接結構的拘束力、剛性和焊接過程產生的應力影響，也會出現裂紋或裂縫。

如果母材和電焊條的化學成分不好（碳、硫、磷等偏高）；或是焊縫預留間隙太大，母材在焊縫邊緣雜質過多，或電流過大，并且焊接速度過快、過慢、焊道過寬等因素會使焊縫開裂情況更要加重。

焊接裂紋的種類及預防措施



焊接裂紋根據其部位、尺寸、形成原因和機理的不同，可以有不同的分類方法。按裂紋形成的條件，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂等四類。

根據焊接工程現場焊縫開裂情況，多數是因為應力、拘束力、剛性造成的。可以說往往是應力、拘束力、剛性為焊縫開裂的主要因素。

解決應力、拘束力、剛性造成焊縫開裂比較有效的辦法是：采取固定焊、分散焊。

所謂固定焊即為先將焊件的全部焊縫，或是重要部位焊縫，先采取小電流、窄焊道、短距離焊，全部固定住。這樣使焊件不易產生較大應力。

即便在焊件各處都固定住，但也不可在同一位置順序向前，更不可采取大電流并采用大規格焊條。應換位置焊，不使其局部位置產生過大熱量。有拘束力和剛性結構可以采取同樣的方法解決。

所謂分散焊，這對大型結構來說決不可在同一位置順序焊，應當調換位置進行焊接。

對大型結構不僅得先固定焊，再采取分散焊，第一焊道也不可用大電流和大規格焊條。對整體大結構來說全部焊縫自始至終都得分散焊，不然，雖然焊縫不開裂，但殘留應力太大。

1 小直徑管對接水平固定打底層焊接技術

（1）試件材料：20無縫鋼管。

（2）試件規格：60mmx4mm，L =200mm，見圖。

（3）坡口尺寸：60°V形坡口，鈍邊為0.5-1mm。

（4）焊接材料：E4303或E5015焊條，直徑為2.5mm或3.2mm。

（5）焊接要求：單面焊雙面成形。

（6）試件裝配。


1）修磨鈍邊為1-1.5mm，無毛刺，錯邊量<0. 5mm。

2）試件清理。用角向磨光機、銼刀、砂布和鋼絲刷等清理坡口正反兩面各20mm范圍內的油污、水分、氧化物、毛刺和鐵銹等，直至露出金屬光澤。

3）試件的裝配與定位焊。將清理好的試件，對齊找正、留有3-4mm間隙，用正式焊接工藝和焊接材料，在試件坡口內斜平位置(上爬坡)定位焊一處即可，將定位焊點處理成斜坡狀并有適當的反變形。

組裝后經檢查合格后，按焊位和合適的高度將管子固定在操作架上待焊。小徑管子對接水平固定焊試件如上圖所示。

2  小直徑管對接水平固定打底層焊接技術

(1)引弧——連弧焊引弧

用堿性焊條焊接時，在起弧過程中，由于熔渣少、電弧中的保護氣體少等原因，使熔池保護效果不好，焊縫極容易出現密集氣孔，多為N2氣孔。

為了防止這類現象出現，堿性焊條的引弧多采用劃擦法。在始焊處時鐘6點位置的前方10mm處引弧后，把電弧拉至始焊處，即時鐘6點位置進行電弧預熱，當發現坡口根部有“出汗”現象時，將焊條向坡口間隙內頂送，聽到“噗噗”聲后，稍停一下，使鈍邊每側熔化1-2mm并形成第一個熔孔，這時引弧工作完成。

堿性焊條需用電流比同直徑的酸性焊條要小10%左右。為此，引弧過程中要求焊工手穩、技術高，引弧及回弧動作要快、準。

(2)斷弧焊引弧

在時鐘6-5點位置，即仰焊位置引弧，用長弧進行預熱，當焊條端部出現熔化狀態時，用腕力將焊條端部的第一、第二滴熔滴甩掉。

與此同時，觀察預熱處有“出汗”現象時，迅速而準確地將焊條熔滴送入始焊端間隙，稍做一下左右擺動的同時，焊條向后上方稍微推一下，然后向斜下方帶弧、滅弧，第一個熔池就這樣形成了，引弧工作結束。

(3)焊條角度

1）起焊點，即時鐘5-6點位，焊條與焊接方向管切線的夾角為80-85°。

2）在時鐘7-8點位置為仰焊爬坡焊，焊條與焊接方向管切線的夾角為100°-105°。

3）在立焊位置，即時鐘9點鐘位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為90°。

4）在立位爬坡焊位置，即時鐘10-11點位置施焊過程中，焊條與焊接方向管切線的夾角為85-90°。

5）在平焊位置，即時鐘12點位置焊接時，焊條與焊接方向管切線的夾角為75-80°。

各點位置焊條角度如圖3-6-4及3-6-5所示。前半圈與后半圈相對應的焊接位置，焊條角度相同。





3  小直徑管對接水平固定蓋面層焊接技術

1. 清理熔渣仔細清理打底層焊縫與坡口兩側母材夾角處的熔渣、焊點與焊點疊加處的熔渣。

2. 運條方法在時鐘5-6點位置，即仰焊位置引弧后，長弧預熱仰焊部位，將熔化的第一、第二滴熔滴甩掉，因為此時的熔滴溫度低、流動性不好。然后以短弧的方式向上送熔滴，采用月牙形運條或橫向鋸齒形運條法施焊。焊接過程中始終保持短弧，焊條擺至兩側時要稍作停頓，將坡口兩側邊緣熔化1-2mm，使焊縫金屬與母材圓滑過渡，防止產生咬邊缺陷。焊接過程中，熔池始終保持橢圓形狀且大小一致，熔池應明亮清晰。前半圈收弧時，要對弧坑稍填些熔化金屬，使弧坑成斜坡狀，為后半圈焊縫收尾創造條件。焊接后半圈之前，應把前半圈起頭部位焊縫的焊渣敲掉10-15 mm，焊縫收尾時注意填滿弧坑。用堿性焊條焊接蓋面層時，始終用短弧預熱、焊接，引弧方法采用劃擦法。

3.焊條角度由于根部打底層焊縫已焊完，蓋面層焊縫與根部是否焊透無關，主要技術問題是蓋面層焊縫應成形良好，余高應符合技術規定，焊縫與母材圓滑過渡，無咬邊。為此，焊條與管子焊接方向切線的夾角應比打底層焊接稍大5°左右，如圖3-6-6所示。


1）仰焊位置，即時鐘6-7點位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為85°-90°。

2）仰位爬坡焊位置，即時鐘7-8點位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為105°-110°。

3）立焊位置，即時鐘9點鐘位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為95°。

4）立位爬坡焊位置，即時鐘10-11點位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為90°-95°。

5）平焊位置，即12點鐘位置，焊條與焊接方向管切線的夾角為75°-80°。

4  步驟及注意事項

1）熟悉圖樣、清理坡口表面和修銼鈍邊。

2）按裝配要求組裝試件，進行定位焊，并將試件水平固定在焊接支架距地面800-900mm的高度上待焊。

3）從管子仰焊位處引弧起焊，按逆時針先焊右半圈，采用斷弧法焊至平焊位。

4）清理焊渣并修磨仰、平焊位接頭，成緩坡狀。

5）變換焊接位置，焊接左半圈，在仰焊位緩坡狀處起頭或用電弧切割成緩坡狀再起 頭，用與右半圈同樣的操作方法完成打底層的焊接

6）清理焊渣及飛濺物，焊接蓋面層，仍采用兩半圈焊法，施焊時均采用月牙形或橫向鋸齒形運條法焊接，注意收弧時填滿弧坑。

7）焊接后，清理管件內、外焊縫的焊渣和飛濺物，檢查正、反兩面焊縫。