熔焊原理-焊接冷裂紋課件

5.3焊接冷裂紋熔焊原理5.3焊接冷裂紋熔焊原理5.3焊接冷裂紋焊接冷裂紋主要發(fā)生在中高碳鋼、合金鋼等的熱影響區(qū)和厚板多層焊的焊縫中，并發(fā)生在拘束度較大的T形接頭和十字形接頭應(yīng)力集中較大的接頭上。一般在焊后出現(xiàn)，不易發(fā)現(xiàn)。5.3焊接冷裂紋焊接冷裂紋主要發(fā)生在中高碳鋼、合金鋼等2產(chǎn)生溫度：在焊后冷卻過(guò)程中，Ms點(diǎn)附近或200～300℃以下溫度區(qū)間（低溫）產(chǎn)生的鋼種和部位：主要發(fā)生在高、中碳鋼，低、中合金高強(qiáng)鋼的熱影響區(qū)，有時(shí)合金元素多的超高強(qiáng)鋼、Ti合金的焊縫區(qū)（高強(qiáng)、高應(yīng)力）裂紋的走向：沿晶、穿晶（脆斷）產(chǎn)生時(shí)間：可焊后立即出現(xiàn)，也有時(shí)要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（幾小時(shí)，幾天甚至更長(zhǎng)）才出現(xiàn)（延遲性）5.3焊接冷裂紋冷裂紋的一般特征1產(chǎn)生溫度：在焊后冷卻過(guò)程中，Ms點(diǎn)附近或200～300℃以下3延遲裂紋是冷裂紋中一種最普遍的形態(tài)，它并不是焊后立即出現(xiàn)，因此危害性更大。常見(jiàn)的三類(lèi)延遲裂紋：焊趾裂紋焊道下裂紋根部裂紋(焊根裂紋)冷裂紋的種類(lèi)25.3焊接冷裂紋延遲裂紋是冷裂紋中一種最普遍的形態(tài)，它并不是焊后立即出現(xiàn)，因4

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素：

①鋼種的淬硬傾向

②焊接接頭的含氫量及其分布

③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的機(jī)理：鋼種淬硬后受氫的侵襲和誘發(fā)，使之脆化，在拘束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂紋。焊接冷裂紋的機(jī)理35.3焊接冷裂紋高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素：焊接冷裂紋的機(jī)理351、鋼種的淬硬傾向

①鋼種的淬硬傾向主要決定于化學(xué)成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。鋼種的淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生裂紋，其原因?yàn)椋盒纬纱嘤驳鸟R氏體組織淬硬會(huì)形成更多的晶格缺陷5.3焊接冷裂紋1、鋼種的淬硬傾向①鋼種的淬硬傾向形成脆硬的馬氏體組6

隨著熱應(yīng)變量增加，位錯(cuò)密度也隨之增加，在應(yīng)力作用下位錯(cuò)發(fā)生移動(dòng)和聚集，當(dāng)它們的濃度達(dá)到一定臨界值后，就會(huì)形成裂紋源，在應(yīng)力作用下，擴(kuò)展形成宏觀(guān)裂紋。（2）晶格缺陷隨著熱應(yīng)變量增加，位錯(cuò)密度也隨之增加，在應(yīng)力作7②氫的作用

氫是引起高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生延遲裂紋的重要因素之一，且具有延遲的特征。由氫引起的延遲裂紋稱(chēng)為氫致裂紋（也稱(chēng)氫誘發(fā)裂紋、氫助裂紋）氫在焊縫金屬中的溶解與擴(kuò)散金屬組織對(duì)氫的擴(kuò)散影響氫在致裂過(guò)程中的動(dòng)態(tài)行為氫致裂紋開(kāi)裂機(jī)理5.3焊接冷裂紋②氫的作用氫在焊縫金屬中的溶解與擴(kuò)散金屬組織對(duì)氫85.3焊接冷裂紋5.3焊接冷裂紋95.3焊接冷裂紋5.3焊接冷裂紋10③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)

在焊接條件下主要存在以下幾種應(yīng)力：

a、不均勻加熱及冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力

b、金屬相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力

c、結(jié)構(gòu)自身拘束條件所造成的應(yīng)力焊接拘束應(yīng)力的大小可用拘束度R表示。R的定義為：使焊接接頭根部間隙彈性位移單位長(zhǎng)度時(shí)，單位長(zhǎng)度焊縫所受的力的大小。5.3焊接冷裂紋③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)在焊接條件下主要存在以下幾種應(yīng)力：11鋼種化學(xué)成分的影響拘束應(yīng)力的影響氫的有害影響焊接工藝的影響（線(xiàn)能量、預(yù)熱、焊后后熱、多層焊）1、影響因素

影響因素及防止措施45.3焊接冷裂紋1、影響因素影響因素及防止措施45.3焊接冷裂紋12防止冷裂紋的途徑：①冶金措施

冶煉技術(shù)上：采用低碳微量多合金、降低鋼中雜質(zhì)[H]↓選用低氫焊接材料、低氫焊接方法如CO2焊控制氫的來(lái)源，烘干焊條消理焊件焊絲加入某些合金元素，提高塑性/韌性采用奧氏體焊條焊接某些淬硬傾向較大的中、低合金高強(qiáng)鋼，避免冷裂紋5.3焊接冷裂紋防止冷裂紋的途徑：5.3焊接冷裂紋13②工藝方面選擇合適的焊接線(xiàn)能量。q↑、V冷↓、t100↑減少裂，但有晶粒粗大現(xiàn)象預(yù)熱冷卻速度↓[H]外逸后熱[H]↓消氫處理350℃保溫1—2小時(shí)，使氫外逸5.3焊接冷裂紋對(duì)于需要較高預(yù)熱溫度的中碳鋼、高碳鋼及中碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，如果由于形狀復(fù)雜或需要在結(jié)構(gòu)內(nèi)部施焊等因素要避免高溫預(yù)熱時(shí)，采用后熱并配合低溫的預(yù)熱特別見(jiàn)效。②工藝方面5.3焊接冷裂紋對(duì)于需要較高預(yù)熱溫度的中碳鋼、高145.3焊接冷裂紋5.3焊接冷裂紋155.3焊接冷裂紋熔焊原理5.3焊接冷裂紋熔焊原理5.3焊接冷裂紋焊接冷裂紋主要發(fā)生在中高碳鋼、合金鋼等的熱影響區(qū)和厚板多層焊的焊縫中，并發(fā)生在拘束度較大的T形接頭和十字形接頭應(yīng)力集中較大的接頭上。一般在焊后出現(xiàn)，不易發(fā)現(xiàn)。5.3焊接冷裂紋焊接冷裂紋主要發(fā)生在中高碳鋼、合金鋼等17產(chǎn)生溫度：在焊后冷卻過(guò)程中，Ms點(diǎn)附近或200～300℃以下溫度區(qū)間（低溫）產(chǎn)生的鋼種和部位：主要發(fā)生在高、中碳鋼，低、中合金高強(qiáng)鋼的熱影響區(qū)，有時(shí)合金元素多的超高強(qiáng)鋼、Ti合金的焊縫區(qū)（高強(qiáng)、高應(yīng)力）裂紋的走向：沿晶、穿晶（脆斷）產(chǎn)生時(shí)間：可焊后立即出現(xiàn)，也有時(shí)要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（幾小時(shí)，幾天甚至更長(zhǎng)）才出現(xiàn)（延遲性）5.3焊接冷裂紋冷裂紋的一般特征1產(chǎn)生溫度：在焊后冷卻過(guò)程中，Ms點(diǎn)附近或200～300℃以下18延遲裂紋是冷裂紋中一種最普遍的形態(tài)，它并不是焊后立即出現(xiàn)，因此危害性更大。常見(jiàn)的三類(lèi)延遲裂紋：焊趾裂紋焊道下裂紋根部裂紋(焊根裂紋)冷裂紋的種類(lèi)25.3焊接冷裂紋延遲裂紋是冷裂紋中一種最普遍的形態(tài)，它并不是焊后立即出現(xiàn)，因19

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素：

①鋼種的淬硬傾向

②焊接接頭的含氫量及其分布

③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)

高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的機(jī)理：鋼種淬硬后受氫的侵襲和誘發(fā)，使之脆化，在拘束應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂紋。焊接冷裂紋的機(jī)理35.3焊接冷裂紋高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素：焊接冷裂紋的機(jī)理3201、鋼種的淬硬傾向

①鋼種的淬硬傾向主要決定于化學(xué)成分、板厚、焊接工藝和冷卻條件等。鋼種的淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生裂紋，其原因?yàn)椋盒纬纱嘤驳鸟R氏體組織淬硬會(huì)形成更多的晶格缺陷5.3焊接冷裂紋1、鋼種的淬硬傾向①鋼種的淬硬傾向形成脆硬的馬氏體組21

隨著熱應(yīng)變量增加，位錯(cuò)密度也隨之增加，在應(yīng)力作用下位錯(cuò)發(fā)生移動(dòng)和聚集，當(dāng)它們的濃度達(dá)到一定臨界值后，就會(huì)形成裂紋源，在應(yīng)力作用下，擴(kuò)展形成宏觀(guān)裂紋。（2）晶格缺陷隨著熱應(yīng)變量增加，位錯(cuò)密度也隨之增加，在應(yīng)力作22②氫的作用

氫是引起高強(qiáng)鋼焊接時(shí)產(chǎn)生延遲裂紋的重要因素之一，且具有延遲的特征。由氫引起的延遲裂紋稱(chēng)為氫致裂紋（也稱(chēng)氫誘發(fā)裂紋、氫助裂紋）氫在焊縫金屬中的溶解與擴(kuò)散金屬組織對(duì)氫的擴(kuò)散影響氫在致裂過(guò)程中的動(dòng)態(tài)行為氫致裂紋開(kāi)裂機(jī)理5.3焊接冷裂紋②氫的作用氫在焊縫金屬中的溶解與擴(kuò)散金屬組織對(duì)氫235.3焊接冷裂紋5.3焊接冷裂紋245.3焊接冷裂紋5.3焊接冷裂紋25③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)

在焊接條件下主要存在以下幾種應(yīng)力：

a、不均勻加熱及冷卻過(guò)程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力

b、金屬相變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力

c、結(jié)構(gòu)自身拘束條件所造成的應(yīng)力焊接拘束應(yīng)力的大小可用拘束度R表示。R的定義為：使焊接接頭根部間隙彈性位移單位長(zhǎng)度時(shí)，單位長(zhǎng)度焊縫所受的力的大小。5.3焊接冷裂紋③焊接接頭的拘束應(yīng)力狀態(tài)在焊接條件下主要存在以下幾種應(yīng)力：26鋼種化學(xué)成分的影響拘束應(yīng)力的影響氫的有害影響焊接工藝的影響（線(xiàn)能量、預(yù)熱、焊后后熱、多層焊）1、影響因素

影響因素及防止措施45.3焊接冷裂紋1、影響因素影響因素及防止措施45.3焊接冷裂紋27防止冷裂紋的途徑：①冶金措施

冶煉技術(shù)上：采用低碳微量多合金、降低鋼中雜質(zhì)[H]↓選用低氫焊接材料、低氫焊接方法如CO2焊控制氫的來(lái)源，烘干焊條消理焊件焊絲加入某些合金元素，提高塑性/韌性采用奧氏體焊條焊接某些淬硬傾向較大的中、低合金高強(qiáng)鋼，避免冷裂紋5.3焊接冷裂紋防止冷裂紋的途徑：5.3焊接冷裂紋28②工藝方面選擇合適的焊接線(xiàn)能量。q↑、V冷↓、t100↑減少裂，但有晶粒粗大