李剛偉

摘 要 在壓力容器焊縫檢驗(yàn)過程中經(jīng)常會遇到各類焊接缺陷，其中最為常見對焊接接頭性能危害的缺陷是裂紋，尤其是具有延遲特點(diǎn)的冷裂紋。研究焊接工藝過程、焊縫中各類裂紋形成機(jī)理，了解掌握各類裂紋的特點(diǎn)，對于我們在具體工作中準(zhǔn)確鑒別缺陷提供依據(jù)，更能夠促使我們改善焊接工藝，提高焊縫檢驗(yàn)一次合格率。

關(guān)鍵詞 延遲裂紋;熔合區(qū);熱影響區(qū)

引言

裂紋是焊接接頭中危害最大的一種缺陷。它對常溫下抗拉強(qiáng)度有很大的影響，這種影響隨著裂紋所占截面積的增大而增大。另外，裂紋尖端是一個(gè)尖銳的缺口，它將引起高應(yīng)力集中，促使構(gòu)件在低應(yīng)力下發(fā)生裂紋擴(kuò)展而失效。裂紋不僅在焊縫金屬中產(chǎn)生，而且在母材熱影響區(qū)也可能產(chǎn)生。常見裂紋在X射線底片上的形貌有以下特征（如圖1、圖2）：

①黑細(xì)線條，略帶曲齒及有波狀細(xì)紋，兩端尖細(xì)，黑度逐漸淡漠消失。②裂紋呈現(xiàn)一條直線細(xì)紋，輪廓分明，兩端常較尖細(xì)，中部稍寬不大含有分枝，邊緣沒有松狀現(xiàn)象。③放射狀裂紋的黑度較淺。

1常見裂紋形成機(jī)理及特征

裂紋是在焊接應(yīng)力及其他因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙。按照裂紋發(fā)生的條件和時(shí)機(jī)，常見裂紋可以分為：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋等。

（1）熱裂紋又稱結(jié)晶裂紋，一般是沿晶界開裂，發(fā)生在雜質(zhì)較多的低碳鋼、低合金鋼和奧氏體不銹鋼中。熱裂紋往往形成于焊縫金屬凝固末期，敏感溫度區(qū)在固相線附近的高溫區(qū)。在焊縫金屬凝固的過程中，結(jié)晶偏析使雜質(zhì)生成的低熔點(diǎn)共晶物富集于晶界，形成“液態(tài)薄膜”，在特定敏感溫度區(qū)間，強(qiáng)度極小，由于焊縫收縮而受到拉應(yīng)力，最終開裂形成裂紋。

（2）冷裂紋一般情況下只有當(dāng)指焊縫冷卻至200到300攝氏度一下之后才可能會出現(xiàn)，而且也并非是在達(dá)到了上述溫度之后就立即出現(xiàn)，其往往會在完成指焊工作之后的一段時(shí)間（可能為幾個(gè)小時(shí)，亦可能為幾天乃至更長的時(shí)間）內(nèi)出現(xiàn)，因此冷裂紋也被稱作延遲裂紋，它最常出現(xiàn)的位置是熱影響區(qū)，極少部分會出現(xiàn)在焊縫區(qū)。對于冷裂紋而言，它最主要的微觀特征即沿晶或者是穿晶以及混合開裂，其造成的破壞大多為典型脆斷等。與熱裂紋不同，冷裂紋大多在低溫環(huán)境下產(chǎn)生，并且在斷口處存在明顯的發(fā)亮金屬光澤。

（3）再熱裂紋是接口在冷卻之后經(jīng)過二次加熱并且溫度到達(dá)550至650攝氏度后出現(xiàn)的一種裂紋，其具體的產(chǎn)生原理是晶內(nèi)的強(qiáng)化相會對晶粒內(nèi)部局部化的調(diào)整產(chǎn)生阻礙，進(jìn)而抑制晶粒產(chǎn)生整體的形變，致使晶界不得不承擔(dān)因應(yīng)力松弛造成的塑性形變，并產(chǎn)生一定的滑移，最終由于三晶粒的交界處出現(xiàn)了應(yīng)力集中而形成了再熱裂紋。通常情況下再熱裂紋出現(xiàn)的時(shí)間是在焊縫金屬凝固的末期，它出現(xiàn)的位置主要是敏感溫度區(qū)即固相線周圍的溫度較高的區(qū)域中，而且通常會由熔合線逐漸向著熱影響區(qū)中的粗晶區(qū)所發(fā)展，一般呈晶間開裂。對于再熱裂紋而言，它因?yàn)槭墙p區(qū)金屬受到焊接熱循環(huán)作用而產(chǎn)生的裂紋，所以晶內(nèi)的強(qiáng)化程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于晶界[1]。

2預(yù)防措施

在焊接接頭之中，裂紋特別是冷裂紋具有極大地危害性，倘若不及時(shí)的解決這些問題那么在未來極有可能會造成一些無法想象的損失。下面我們就簡單闡述一下防止裂紋出現(xiàn)的具體策略。

2.1 防止熱裂紋出現(xiàn)的措施

通過上述分析，我們可以看出熱裂紋大多出現(xiàn)在一些雜質(zhì)含量偏高的低碳鋼和低合金鋼以及奧氏體不銹鋼之中，所以我們可以通過以下方式來防止熱裂紋的出現(xiàn)。首先可以將一些形成鐵素體的元素添加到焊縫之中，從而讓焊縫變?yōu)閵W氏體加鐵素體的雙向組織。其次，還需要降低木材以及焊縫中的碳含量，并且對焊接的規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格的控制與管理，減小熔合比，通過堿性焊條來強(qiáng)迫冷凍，從而在根源上預(yù)防熱裂紋的產(chǎn)生。

2.2 防止冷裂紋出現(xiàn)的措施

想要避免出現(xiàn)冷裂紋，就需要挑選低氫型堿性焊條來進(jìn)行工作，在焊后進(jìn)行嚴(yán)格的烘干，使其被保存在一個(gè)溫度處于100到150攝氏度的環(huán)境里，隨取隨用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效減氫的效果。除此之外，還要進(jìn)一步提高預(yù)熱的溫度，并采用后熱的方式，進(jìn)而防止出現(xiàn)淬硬組織

2.3 防止再熱裂紋出現(xiàn)的措施

為了避免出現(xiàn)再熱裂紋，我們一定要做到以下幾點(diǎn)：①要重視合金元素對于再熱裂紋產(chǎn)生的影響;②要進(jìn)行合理的預(yù)熱或者是后熱，從而有效的控制冷卻的速度;③要盡可能降低焊接完成后的殘余應(yīng)力;④避開產(chǎn)生再熱裂紋的敏感溫度以及在溫度敏感區(qū)停留的時(shí)間等。

3結(jié)束語

在焊接接頭之中，裂紋是其中危害程度最高的一個(gè)缺陷，而且裂紋還會對常溫狀態(tài)下抗拉的強(qiáng)度造成極為不利的影響，并隨著裂紋占據(jù)截面積不斷增加而擴(kuò)大，倘若不及時(shí)解決這類問題，那么就有可能會在未來出現(xiàn)一些災(zāi)難性且無法控制的損害。本篇文章通過分析焊接工藝工程以及其中各種紋裂的形成機(jī)理，對不同紋裂具體的特征有了一個(gè)大概的了解，最終為焊接工藝進(jìn)一步的完善提出措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳冰川，陳偉民，朱偉青.在役壓力容器焊接裂紋的成因分析及預(yù)防措施[J].理化檢驗(yàn)：物理分冊，2011，（5）：68-71.