焊缝弧坑裂纹一、术语:弧坑裂纹——在弧坑中产生的热裂纹热裂纹一一焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线(约1500°C左右)附近的高温区产生的焊接裂纹弧坑裂纹本质上是热裂纹,因其发生的区域位于收弧的弧坑,故称弧坑裂纹,大都发生在弧坑中心,有纵、横、星状几种类型 产生的时间——在焊缝凝固过程中产生,并且在凝固后的冷却过程中. 还有可能继续发展二、原因简述:1、 焊接过程中,当焊缝金属处于熔融状态时,就焊接熔池而言,由 于热膨胀焊缝金属及其相毗邻的高温下的母材受到周围处于 “冷”态 金属给予的压应力作用,随着结晶冷却,收缩焊缝金属逐渐从受压应 力转为受拉应力状态在结晶后期,由于低熔点共晶元素形成的液态 薄膜削弱了晶粒间的连接,在拉伸应力作用下发生开裂;2、 对整条焊缝形成而言,当起弧焊接时必将引起板的挠曲,其表现为收弧处对接间隙增大随着焊缝的形成,为满足平衡条件必然在收 弧处产生拉应力,因而易产生裂纹;3、 焊接过程中,低熔点共晶元素(S、P等)集聚在焊缝熔池中,随着焊接过程的进行,焊接部位的各种杂质元素进入到熔池中,使熔池 中的低熔点共晶元素增加收弧时,弧坑不填满,使收弧处的熔敷金 属厚度不够,在随后的冷却过程中,因弧坑比焊缝本体具有更大的冷 却速度(弧坑处于焊缝末尾,是液源和热源均被切断的位置),且低 熔点共晶物集聚在收弧处的中心部位,同时因收弧处的熔敷金属厚度 不足,在焊接应力的作用下,因收弧处的熔敷金属不足以抵抗焊接应 力的作用,故在焊缝中心沿低熔点共晶物(硬、脆、塑性低的相)集 聚的部位产生弧坑裂纹;4、焊缝金属凝固期间由于热胀冷缩存在较大的拉应力,被拉开的缝 隙没有足够的液态金属来填充,因此产生弧坑裂纹;5、酸性焊材的熔敷金属韧性较差,收弧时弧坑较易产生弧坑裂纹。
三、弧坑裂纹的特点:该裂纹产生部位在弧坑处,通常弧坑裂纹的深度较浅,在焊接完 成后,待焊缝冷却至室温后,使用砂轮机打磨弧坑处,即可将弧坑裂 纹消除 外观特征:有的可用肉眼看到(一般经过磁粉探伤),有的在 x 射线 底片上看到,其形状有明显的锯齿状.也常有不明显锯齿状,但有较 粗长的影像四、弧坑裂纹的预防措施:1、由于弧坑裂纹是因为断弧时熔池中心是在没有热源的条件下凝固, 在冷却时产生了较大冷却速度,因此在焊接起弧、收弧处焊缝时不要 采用过高的焊接速度;2、焊接部位及两侧 30mm 范围内的油、锈、水等应清理干净,同时, 在使用焊材前应清除表面的油、锈等杂质,减少氢致裂纹产生的机率;3、收弧时,在收弧处多做适当停留或回焊,将弧坑填满,避免因收弧处熔敷金属厚度不足,在冷却时,因焊缝不能抵抗焊接应力的作用而产生裂纹;4、由于收弧处焊缝金属凝固过程处于拉应力状态,而拉应力又是产 生此裂纹的外因因此可采用预应力办法,即在收弧处施加预压应力; 或者选择合理的焊接顺序和焊接方向,以减少收弧处的拉应力,防止 裂纹的产生;5、对于厚度较大的焊缝应采用多层多道焊接,这样既对之前的焊接 的焊缝进行了焊后热处理,也对之后的焊接进行了预热,可有效降低 冷却速度,减少拉应力;6、必要时,应使用碱性的焊材焊接构件。
同时严格控制母材和焊材 中 S、P 等有害元素的含量,应选用含锰、硅量较高的焊材、焊剂来 避免在焊缝中心部位聚集较多的低溶共晶杂质,减少焊缝的裂纹倾向7、使用具有衰减电流收弧装置的焊机进行焊接,衰减电流收弧装置 可使收弧时弧坑的冷却速度减缓8、 可进行预热能减小焊接熔池的冷却速度,降低焊接应力随着母材含碳量或碳当量的增加,应适当增高预热温度9、使用引弧板、收弧板,将起弧、收弧处避开在主焊缝内,同时也 可以起到降低冷速的作用。