焊縫裂紋
關注創建者：匿名 創建時間：2022-01-24
焊縫裂紋的實例教程
為了探究立板、底板厚度不等厚時角焊縫質量異同，并結合鋁合金高速列車產品結構的實際特點，選擇了4mm、10mm兩種常見厚度的型材分別為底板和立板，進行焊接試驗。試焊時采用的焊槍角度及電弧指向均為基于上述相關試驗結果中最好的參數，詳細請參圖6。
圖6 不同厚度的立板與底板組合示意圖
圖7 角焊根部微觀金相
圖7為底板為4mm，而立板為10mm焊縫的微觀金相。在其根部存有細小的微裂紋，并從根部向焊縫中心延伸擴展。角焊縫焊接時，熔池為三個方向散熱，底板因其厚度偏薄，且為兩個方向上散熱，其熱傳導速度較偏厚的立板快，所以偏向于底板的熔池側冷卻速度快于偏向立板的熔池側。由于焊接過程中，熔池兩側的冷卻速度差異，導致剛形成的固態焊縫受拉應力作用，進而產生微裂紋。
結 論
通過6005A鋁合金角焊縫的焊接試驗，可以得出以下結論：
5.1 6系鋁合金角焊時，最有利于保證焊縫內部質量的焊操作角度為35o～45o；
5.2 為了減少6系鋁合金角焊縫根部產生微觀裂紋的傾向性，焊接時應將焊絲指向略偏向底板，約一個焊絲直徑距離；
5.3 焊接6系鋁合金角焊縫時，底板的厚度應盡可能不薄于立板，這樣可以避免焊縫根部產生微裂紋。
來源：制造工藝前沿
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制造工藝前沿
展開 圖3 橫隔板過焊孔及弧形切口處U肋母材裂紋
U肋焊縫裂紋
U肋焊縫裂紋萌生于U肋與橋面板焊縫焊趾或焊根處(圖4),對于部分焊縫裂紋甚至會延伸至U肋母材上(圖5）。
圖4 U肋焊縫裂紋
圖5 U肋焊縫裂紋延伸至U肋母材
原因分析
力學因素：當車輛沿 U 肋行走時，在縱肋與面板連接處承受相互平衡的3 個彎矩的共同作用，當縱肋內側的彎矩大于外側的彎矩時，會在焊趾處產生較大拉應力；當縱肋外側的彎矩大于內側的彎矩會在焊根處產生較大拉應力。
構造因素：實橋中常見焊趾處缺陷如咬邊等未進行錘擊處理，焊根處未采用坡口焊、熔透深度不足或熔透過深，這些構造缺陷造成的小間隙或根部熔穿會引起應力集中。
維修加固方法
1.U肋焊裂紋修復時，應先進行氣刨清除裂紋，再進行焊接修補。
2.U肋焊縫裂紋延伸至U肋母材時，采用上述第一種方法修復U肋焊縫裂紋，在裂紋尖端鉆制止裂孔，采用高強螺栓擰緊，并在裂紋拐向U肋母材拐點處切割U型孔，同時栓接鋼板的方式對 U 肋進行補強，并用高強螺栓沿裂紋位置進行夾緊。修復后效果圖見圖6。
展開 3.1在焊接過程中從坡口預制、打磨、組對、坡口角度間隙、表面處理、工件預熱、保溫、焊后緩冷除氫等等;
3.2是否嚴格按已經做好的焊接工藝操作;
3.3焊工是否持相應資格;
3.4焊接環境是否有做到防風、防雨、防雪、防露水、防潮氣并且做到透光透氣照明適當的安全可靠的;
3.5焊縫表面是否清除油污、水跡、鐵銹;
3.6是否過分使用碳弧氣刨，開坡口、清根、多次返修后沒有將其碳化物清除而進行焊接，氣刨的壓縮空氣是否除水?;
3.7焊機和焊q的保養維護不當，無法發揮應有焊接性能;
3.8焊接過程中對焊絲沒有采取應有保護和使用超過時限或者使用已經受潮受污染的焊絲;
3.9埋弧焊的藥劑使用不同品牌的焊絲，藥劑沒有充分烘干，藥劑在回收過程將鋼板氧化物(氧化皮)、其它雜質、焊渣、沙塵粉末等一并吸收，再次投入焊接時造成;
3.10工件組合的內應力過大，沒有控制焊接變形，所帶來的拘束應力過大超出焊縫所能承受的拉應力;
3.11NDT檢驗過高地要求而返修反造成更多的缺陷;
3.12厚度大焊道多的焊縫也是原因之一，焊縫中的雜質堆積會產生累積效應而產生橫向裂紋;
3.13焊縫的排列形狀和次序也會影響焊縫內的拘束力(內應力);當然還有其它焊接過程的不當事情我在此就不一一例出了。
總結
雖然橫向裂紋產生的原因是多方面的，但是我個人認為主要原因在藥芯焊絲，母材方面的問題較少，因為我們所用的海洋鋼結構都是普通低碳低合金鋼，焊接工藝也是成熟的和常用的，我們主力放在藥芯焊絲的監控方面。
展開 摘要：通過力學性能試驗及金相組織、斷口形貌分析，對5083鋁合金焊縫開裂的原因進行分析并制訂出預防措施。試驗結果表明：母材質量不穩定，造成部分母材及焊接接頭熔合線部位在有腐蝕介質的環境下，出現腐蝕現象，產生腐蝕坑；熔合線處腐蝕坑在拉應力作用下發生裂紋，產生非過載的損傷型斷口。提高母材質量后，將接頭進行焊后去應力處理，未發生腐蝕現象，未發現接頭裂紋.。
一、前言
隨著我國高鐵、動車事業的發展，動車為了達到輕量化，提高動車運行速度，很多結構件采用了5083鋁合金。5083鋁合金為Al-Mg系列非熱處理強化鋁合金，與焊接填充材料5087匹配后焊縫裂紋敏感性低于10%，屬于非常容易焊接的鋁合金。
動車頂部某焊接結構件(材質5083鋁合金)，在動車的入庫檢修過程中發現某部位焊接接頭出現裂紋；在隨后的檢修過程中，斷斷續續發現幾件同樣在此部位開裂的結構件，這些開裂的結構件均是在同一月份內完成制造裝車運行的。
二、裂紋分布及擴展路徑
該焊接接頭為環焊縫，裂紋的發生部位均是在圓柱正面一側焊縫與支管交接的熔合線處，裂紋從熔合線部位開始起裂，沿著支管的橫截面進行擴展。而在環焊縫的其它部位均未發現裂紋。見圖1。
為了觀察裂紋的深度以及確定裂紋初始位置及擴展路徑，選取整個環焊縫焊接接頭，沿著截面剖開，如圖2，可以清楚看出裂紋起源于焊縫的表面熔合線，但未沿焊縫熔合線繼續開裂而是沿母材開裂，母材裂穿，并沿母材徑向繼續開裂，從而可以排除是由焊縫內部缺陷引起的裂紋。
展開 一、耐熱耐磨堆焊焊絲的選用
對國內外同類型熱礦破碎機選用的堆焊材料進行了比較，日本八戶冶煉廠使用的иC-38型焊條最長使用壽命為1a，焊層表面硬度不低于HRC45;寶鋼公司使用的國產SFD-12焊條，焊層厚度10mm壽命在8個月以上，但表面龜裂嚴重，焊縫裂紋較多且粗大，堆焊層過厚時易剝落，甚至連母材一同剝落。近幾年北京固本研發的kb998耐磨焊絲，其主要化學成分見表1。此種耐磨焊絲在基體中加入鎳合金，填充了碳化鎢粒子，非常適用高溫工作環境，最高可承受900℃工作溫度，硬度高，耐磨性好，適合于高溫條件下磨損零部件的堆焊。
表1 kb998耐磨焊絲的主要化學成分
二、破碎機齒輥堆焊工藝
1、預熱溫度
為減少堆焊金屬的裂紋傾向，減少高碳馬氏體的數量，必須降低焊接區的冷卻速度。可以通過預熱和增加焊接線能量，以及焊后保溫等措施來實現。結合現場實際情況，根據焊件大小，對堆焊部位用氧—乙炔火焰局部加熱到300～350℃，以避免和減少焊縫裂紋。
2、焊接參數
kb998耐磨焊絲直徑選用1.6mm，焊接電流220~280A、焊接電壓22~28V、保護氣體為純二氧化碳或純氬氣、保護氣體量20L/min、焊絲伸出長度15~20mm、焊接速度35cm/min、焊槍傾角80度、電流類型為直流反接。
3、堆焊流程
(1)焊前將齒冠本體上的雜物清除干凈，可用砂輪機除銹，必要時需用氣刨打掉。
(2)用氧-乙炔火焰預熱齒冠基體表面，預熱范圍為堆焊點周圍200mm以上，預熱溫度應達到300～350℃。
(3)用KB998耐磨焊絲在已預熱的部位實施不間斷堆焊，堆焊過程中應對剛焊完的焊縫進行錘擊振打，以助其消除應力，減少或防止出現裂紋。
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焊縫裂紋的最新內容
為了避免焊縫產生冷裂紋，必須采取 有效的預熱措施，確保達到預熱溫度且溫 度均勻。焊接應連續進行，以保證層間溫度 不低于預熱溫度。
2）焊縫返修。在施工過程中，由于大多 數鑄鋼件焊縫為全位置單面對接焊縫，焊 接難度大，岀現焊縫返修是正常的。但鑄鋼 件剛性大，返修會使局部應力增加，返修還 可能降低調質態鑄鋼的強度，因此應采取 切實有效措施降低返修率，避免二次返修。
01 應用背景
熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊接的材料大多都是合金，而合金凝固自開始到最終結束，是在一定的溫度區間內進行的，這是熱裂紋產生的基本原因。
針對擴散焊接結構力學性能，可以從復雜載荷下空心構件內部焊縫及母材裂紋擴展、焊縫損傷以及相應的顯微力學試驗方面展開研究。以上研究對準確評估復雜載荷條件下的鈦合金多層焊接結構塑性變形以及力學性能具有重大理論指導價值和工程實用意義。
文章來源：鈦應用平臺
奧氏體不銹鋼有以下焊接特點：
① 焊接熱裂紋 奧氏體不銹鋼由于其熱傳導率小，線膨脹系數大，因此在焊接過程中，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫易形成粗大的柱狀晶組織，在凝固結晶過程中，若硫、磷、錫、銻、鈮等雜質元素含量較高，就會在晶間形成低熔點共晶，在焊接接頭承受較高的拉應力時，就易在焊縫中形成凝固裂紋，在熱影響區形成液化裂紋，這都屬于焊接熱裂紋。
(二)熱裂紋
1、灰鑄鐵的焊接，異質焊縫時結晶裂紋敏感性較大：
當焊縫為鑄鐵型時，焊縫對熱裂紋不敏感。但當采用低碳鋼焊條與鎳基鑄鐵焊條冷焊時，則焊縫較易出現屬于熱裂紋的結晶裂紋。
用低碳鋼焊條焊接鑄鐵時，第一層焊縫容易發生熱裂紋，這種熱裂紋往往隱藏在焊縫下部，從焊縫表面不易察覺。
利用鎳基鑄鐵焊條焊接鑄鐵時，其焊縫對熱裂紋有較大的敏感性。
首先在裂紋末端鉆一個小孔，以利于在較大的范圍內分散末端的應力，然后焊接一系列長度不等的多道焊縫，增加裂紋前端鋼板的強度。
熱裂紋最常見于焊縫中心，屬于結晶裂紋，其形成過程主要與低熔點共晶物和拉應力有關。
二、影響熱裂紋的主要因素
1、焊縫金屬的化學成分
焊縫金屬中C、S、P、Cu、Zn等低熔點元素及其化合物較多時，會促使形成熱裂紋。在焊縫凝固過程期間，這些低熔點物質容易在焊縫中央聚集偏析，當焊縫邊緣結晶凝固時，焊縫中心晶粒間雜質仍處于液態膜狀態，在焊縫收縮產生的應力作用下產生裂紋。
用合金含量高于母材的焊絲作為填充金屬，通常可防止焊縫金屬的裂紋傾向。
目前，鋁合金常用的焊絲大多是與基體金屬成分相近的標準牌號焊絲。在缺乏標準牌號焊絲時，可從基體金屬上切下狹條代用。較為通用的焊絲是HS311，這種焊絲的液態金屬流動性好，凝固時的收縮率小，具體優良的抗裂性能。
運行狀況：異徑管與法蘭連接處焊縫多次出現裂紋。
焊縫應無裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等缺陷。
d.焊縫上的溶渣和兩側飛濺物應清除干凈。
e.修補后不得出現十字焊縫，相鄰的兩筒間的縱縫及封頭與相鄰筒節的縱縫應錯開，其間距應大于筒體厚度的三倍，且不小于100mm。
f.焊縫的返修不宜超過兩次。
g.焊條材質應選用正確，焊條、焊劑須烘干，隨用隨取。
h.施焊后的釜體須做液壓強度試驗。
