埋弧焊缺陷裂紋的防止方法

通常情況下，埋弧焊接頭有可能產生兩種類型的裂紋，即結晶裂紋和氫致裂紋。前者只限于焊縫金屬，后者則可能發生在焊縫金屬或熱影響區。 結晶裂紋 鋼材焊接時，焊縫中S，P等雜志在結晶過程中形成低熔點共晶。隨著結晶過程的進行，它們逐漸被排擠在晶界，形成了“液態薄膜”。焊縫凝固過程中，由于收縮作用，焊縫金屬受拉應力，“液態薄膜”不能承受拉應力而形成裂紋。可見產生“液態薄膜”和焊縫的拉應力是形成結晶裂紋的兩方面原因。 鋼材的化學成分對結晶裂紋的形成有重要影響。硫對形成結晶裂紋影響最大，但其影響程度又與鋼中其他元素含量有關，如Mn與S結合成MnS而除硫，從而可以抑制S的有害作用。Mn還能改善硫化物的性能、形態及其分布等。此外，是否產生結晶裂紋不僅與焊縫金屬中的Mn/S值有關，還與含碳量有關。為了防止產生結晶裂紋，含C量愈高，Mn/S值也愈高。Si和Ni的存在也會增加硫的有害作用。 埋弧焊焊縫的熔和比通常都較大，因而母材金屬的雜質含量對結晶裂紋傾向有很大關系。母材雜質較多，或因偏析使局部C，S含量偏高，Mn/S可能達不到要求。可以通過工藝措施(如采用直流正接、加粗焊絲以減小電流密度、改變坡口尺寸等)減小熔合比；也可通過焊接材料調整焊縫金屬的成分，如增加含Mn量，降低C，S量等。 焊縫形狀對于結晶裂紋的形成也有明顯的影響。窄而深的焊縫會造成對稱的結晶面，“液態薄膜”將在焊縫中心形成，有利于結晶裂紋的形成。焊接接頭形式不同，不但剛性不同，并且散熱條件與結晶特點也不同，對產生結晶裂紋的影響也不同。 氫致裂紋 氫致裂紋較多地發生在低合金鋼、中合金鋼和高碳鋼的焊接熱影響區中。它可能在焊后立即出現，也叮能在焊后幾小時、幾天甚至更長時間才出現。這種焊后若干時間才出現的裂紋稱為延遲裂紋。氫致裂紋是焊接接頭含氫量、接頭顯微組織、接頭拘束情況等因素相互作用的結果。 在焊接厚度10mm以下的工件時，一般很少發現這種裂紋。工件較厚時，焊接接頭冷卻速度較大，對淬硬傾向大的母材金屬，易在接頭處產生硬脆的組織。另一方面，焊接時溶解于焊縫金屬中的氫，由于冷卻過程中溶解度下降，向熱影響區擴散。當熱影響區的某些區域氫濃度很高而溫度繼續下降時，一些氫原子開始結合成氫分子，在金屬內部造成很大的局部應力，在接頭拘束應力作用下產生裂紋。 針對氫致裂紋產生的原因，可似從幾方面采取措施。減少氫的來源及其在焊縫金屬中的溶解，采用低氫焊劑；焊劑保管中注意防潮，使用前嚴格烘干；對焊絲、工件焊口附近的銹、油污、水分等焊前必須清理干凈。 通過焊劑的冶金反應把氫結合成不溶于液態金屬的化合物，如高錳高硅焊劑可以把氫結合成HF和OH兩種穩定化合物進入熔渣中，減少氫對生成裂紋的影響。正確選擇焊接工藝參數，降低鋼材的淬硬程度并有利于氫的逸出和改善應力狀態，必要時可采用預熱。采用后熱或焊后熱處理。焊后熱有利于焊縫中溶解氧順利逸出。 有些工件焊后需要進行熱處理，一般情況下多采用回火處理。這種熱處理效率一方面可消除焊接殘余應力，另一方面使已產生的馬氏體高溫回火，改善組織。同時接頭中的氫可進一步逸出，有利于消除氫致裂紋，改善熱影響區的延性。 改善接頭設計，降低焊接接頭的拘束應力。在焊接接頭設計上，應盡可能消除引起應力集中的因素，如避免缺口、防止焊縫的分布過分密集等。坡口形狀盡可能對稱為宜，不對稱的坡口裂紋敏感性較大。在滿足焊縫強度的基本要求下，應盡量減少填充金屬的用量。埋弧焊時，焊接熱影響區除了可能產生氫致裂紋外，還可能產生淬硬脆化裂紋、層狀撕裂等。 本文參考《焊接工藝》一書。