热裂纹的主要产生原因及预防措施

焊接结构使用性能因裂纹而降低，其中最为危险者之一便是裂纹，焊缝里任何形式的裂纹皆被禁止出现。焊接裂纹是在焊接应力以及其他致使材料变脆的因素共同作用时，让材料的原子结合遭受破坏，进而形成新界面所产生的缝隙。依据焊接裂纹产生的条件，它能够被划分成热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂以及应力腐蚀裂纹，以下着重介绍最常见的裂纹形式，也就是焊接热裂纹。

热裂纹，这是一种在高温当中、在熔池凝固进程里所产生的裂纹，它是焊接进程中最为常见的裂纹种类，从低碳钢、低合金高强度钢，一直到奥氏体不锈钢、铝合金以及镍基合金等，均存在产生焊接热裂纹的可能性。热裂纹常常出现在焊缝中心，它属于结晶裂纹，其形成过程主要和低熔点共晶物以及拉应力存在关联。

热裂纹

二、热裂纹的影响有哪些？

热裂纹，会对材料性能，造成严重影响，还会对使用安全，产生较大问题，主要危害或者影响，包含如下：

1）结构遭破坏：热裂纹有致使结构件被破坏的可能性，进而致使其丧失承载能力，在严重的情况下有可能引发事故。

2）寿命缩减：热裂纹会致使材料的使用期限被缩短，使其耐久性下降，对设备或者构件的可靠性造成影响。

（3）材料性能出现下降情况，其中热裂纹会致使材料的强度、韧性这样的力学性能遭受损害，进而使其性能指标下降。

4）生产效率降低：在制造的进程当中，热裂纹的出现致使材料损耗增多，生产效率降低，成本上升。

安全隐患方面，存在热裂纹的材料，其对应的构件，在使用进程当中，有可能会突然出现失效状况，进而给人员以及设备带去安全隐患。

6）维修成本以及更换成本呈现出增加的态势：一旦热裂纹出现，对材料或者构件进行修复或者更换时，成本一般情况下是比较高的，如此一来，便会使维护费用以及维修费用有所增加。

三、影响热裂纹的主要因素

C、S、P、Cu、Zn之类的低熔点元素及其化合物在焊缝金属里数量较多时，会推动热裂纹的形成，在焊缝凝固进程中，这些低熔点物质易于在焊缝中央聚集偏析，当焊缝边缘结晶凝固之际，焊缝中心晶粒间杂质依旧处于液态膜情形，在焊缝收缩引发的应力作用下产生裂纹。

若焊缝深度相较于宽度更大，那么会致使凝固颗粒朝着垂直于焊接中心的方向增长，进而易于产生热裂纹，尤其是在高熔深的埋弧焊以及药芯焊丝气保焊被用于厚板窄间隙焊接之时，这种情况更易于出现。建议焊道宽深比处于1至1.4之间，如此有利于提升抗裂性。

另外，凹形的焊缝相较于凸形的焊缝，更易于出现裂纹，高电压以及焊接速度过快乃是凹形焊缝的主要形成原因，应当尽可能地予以避免。

焊件具有较大的刚性，在进行装配以及焊接的时候，会产生比较大的焊接应力，而这种应力会促使热裂纹的形成。

四、预防热裂纹的主要措施

1）对焊缝之中有害杂质含量予以控制：针对母材以及焊接材料里面的C、P、S等有害杂质含量进行严格限定。

2）使焊缝结晶组织得到改善：对于碳钢以及低合金钢而言，主要借助向焊缝之中添加某些合金元素，像Mo、V、Ti这类，以此来改变结晶组织的形态，让晶粒细化进而提升抗裂性。而不锈钢是通过加入Cr、Mo等铁素体形成元素，使得焊缝里形成适量的铁素体，用以减少P、S等有害元素在晶界上的分布情况，与此同时让晶粒细化，从而能够有效地防止裂纹产生。

3）将稀释率限制：在关乎施焊之时，针对那一些易于往焊缝处转移某些有害杂质的母材，所要做到的是尽可能地在其间减少稀释率，像把坡口开大、将熔深减小、去堆焊隔离层等行为，特别是在当中碳钢、高碳钢以及异种金属进行焊接之际。

为了预防热裂纹发生，会采取减小焊接变形、优化焊缝形状等举措，但这是在设计焊接结构时，综合考虑焊接应力影响，选用适宜接头形式后所做的，其核心目的，是减少焊接应力的产生与积累。

采用适当的预热和后热处理方法以此降低残余应力，在焊接过程中产生的残余应力可因此减少，预热能让焊接区域温度均匀，温度梯度得以减少，对减轻焊接应力有益，后热处理能够通组织结构和从释放应力方面来降低残余应力。

3）挑选适当之焊接序列：借由合宜之焊接顺序以及焊接层数去把控焊接进程里的应力分布情况，削减焊接应力之积累。往往采纳从焊接中心朝着两侧交替展开之焊接序列能够切实减少热裂纹之产生。

4）对焊接速度予以控制，对焊接温度进行控制，恰当把控速率与温度，防止焊接区域因超乎常规的焊接速度以及处于偏高状态的焊接温度，从而致使产生应力集中以及出现过大的残余应力。

5）运用恰当的焊接工艺参数，焊接工艺参数对焊缝横断面形状有着直接影响，适度减小电流能够降低焊缝厚度，进而改善焊缝形状，采用低电压有益于形成凸形焊缝，规避高速焊接能够减小稀释率且促进凸形焊缝的形成，必要之时采用预热办法能够降低冷却速度并减少应力，同时也有助于减少热裂纹。

纵览上述情况，热裂纹属于焊接进程里常见的质量方面问题，其主要致使缘由涵盖焊缝金属的化学成分，焊缝横截面形状，以及焊接应力等诸多因素，为了能够切实预防热裂纹的产生，我们能够采取控制焊接应力，优化焊接工艺参数，合理设计焊接结构等预防举措，借助这些举措的施行，可以切实压低热裂纹的出况概率，抬高焊接质量与工件可靠性，进而确保焊接工程得以顺利推进与安全运转。