（甘肃建筑职业技术学院 甘肃兰州 730050）
摘要：随着现代钢铁工业的发展，焊接结构普遍出现，主要开发大容量和高参数的焊接结构。由于这些重大的焊接施工事故通常是灾难性的，因此在焊接部件时必须认真对待并采取相应的措施，以控制和防止工程质量事故。
关键词：钢材焊接；裂纹；成因；防治措施
一、裂纹的危害
焊接裂纹的类型多种多样，其条件和原因也不同。焊接后立即出现裂纹，焊接后不久出现裂纹。裂纹不仅出现在焊缝的表面和热影响区，而且还出现在内部。焊接结构主要受以下几点影响。
1.焊接部件的有效面积减小会降低焊接结构的承载能力，从而阻止结构满足正常的设计载荷要求并留下隐患。
2.构成了严重的应力集中。裂纹是板材中的缺陷，其边缘构成非常锋利的切口。高应力集中不仅降低结构的疲劳强度，而且导致结构的脆性断裂，这可能导致结构中的突然事故。
3.可能导致泄漏。用于可承受高温和高压的锅炉和压力容器的焊接，以及包含或运输有毒，可燃气体和液体通过裂缝的各种焊接储罐和管道，不可避免地会引起裂缝。
二、焊接裂纹的分类
焊接裂纹只能从开裂机理从不同角度分裂。根据焊缝裂纹产生机理的不同，裂纹产生区域可分为高温裂纹（包括晶体裂纹，液化裂纹，多面裂纹）和低温裂纹，延迟裂纹，硬化脆性裂纹，低塑性脆性裂纹等5种再热裂纹层撕裂和应力腐蚀裂纹的类型。
三、焊接热裂纹
在焊接过程中，热影响区中的焊缝和金属被冷却到固相线附近的热区，所得焊缝称为热裂纹。焊接热裂纹为晶体裂纹，液化裂纹和多边形裂纹，但根据每种结构和形状的不同，存在对应于结构破坏的差异。
四、结晶裂纹成因分析与防治
1.结晶裂纹的一般特征
晶体裂纹仅出现在焊缝上的电弧中，这些电弧裂纹主要在焊缝的纵向中心或焊缝中心线的两侧，垂直于焊缝波。通常，纵向裂纹长而深，而电弧裂纹又短又浅。火山口裂纹也是在焊接结束时出现的结晶裂纹。尽管形态，分布和趋势有所不同，但这些晶体裂纹具有共同的特征。即，所有的晶体裂纹均沿一次晶体的晶界分布，尤其是沿柱状晶体的晶界分布。焊缝中心线两侧的圆形裂纹是由圆柱晶界的平行生长形成的。焊缝中心线的纵向裂纹恰好位于焊缝两侧产生的周向晶体的交点处。在大多数晶体裂缝中都可以看到氧化的颜色，表明它是在高温下形成的。用扫描电子显微镜观察到的晶体裂纹的裂纹具有晶间裂纹的典型特征，并且裂纹的晶粒表面是光滑的。
2.结晶裂纹的形成机理
众所周知，当根据焊接凝固形态使焊接部位结晶时，第一结晶位点被纯化，结晶位点的后半部分包含许多杂质和合金元素。这种晶体偏析会引起化学不均匀。当在结晶的后期存在相对大量的固化颗粒时，这些残留在晶界处的低熔点相尚未固化，并以液膜形式分散在颗粒表面，导致颗粒之间形成裂纹。在由冷却收缩引起的拉伸应力下，比颗粒弱得多的这些液膜不能承受拉伸应力并且在晶体边界处分离并且不能形成晶体裂纹。
3.防治措施
3.1冶金方面
控制焊接中有害杂质（例如硫磷碳）的含量。
这些元素不仅形成低熔点相或低共熔物，而且还可能引起偏析，从而增加晶体开裂的敏感性。为了消除它们的有害影响，应尽可能限制基材和焊接材料中的硫，磷和碳含量。
改善焊缝晶体形状。在焊缝或母材中添加一些晶粒细化元素，以提高抗裂性并增强焊接体的韧性。
使用“修复”效果。晶体之间存在易熔的共晶是形成晶体裂纹的重要原因，但是随着易熔的共晶数量的增加，晶体裂纹的趋势会减少或消失。这是由于易熔的共晶。这就是所谓的“修复”效果。然而，如果晶体之间的溶解度太低，则脆性会增加，并会影响接头的性能，因此有必要降低开裂的可能性，并适当控制焊缝以防止由于控制不当而变脆。
3.2工艺方面
中等焊接形状。不同的焊缝几何形状会影响焊缝的应力状态，结晶条件和热分布，从而导致不同的晶体裂纹倾向。表面堆焊和浅对接焊具有出色的抗裂性，但是大对接焊和角焊会降低抗裂性。实际上，结晶裂纹与焊缝的形状因素有关。通常，可以改善焊缝形成因子以改善焊缝的裂纹性能。
必须适当调整焊接参数以控制成形系数。在平焊中，焊接形成因数随焊接电流的增加而减小，而焊接形成因数随电弧电压的增加而增加。当增加焊接速度时，不仅焊接开口系数降低，而且熔池的形状也发生变化，因此焊缝的柱状晶体变成线性并从熔体末端到焊缝中心垂直生长，通常在焊接中心线上形成的表观分离层增加了晶体开裂的趋势。
预热以降低冷却速度。随着结晶膜的冷却速率的增加，焊接金属的应变速率也增加，并且裂纹更可能发生。为此，应采取缓慢的冷却措施。预热在减少热裂纹趋势方面更为有效，因为预热会改变焊缝的热循环并降低冷却速度。增加焊缝的热量输入也会降低冷却速度，但是增加焊缝的热量输入会加速并增加晶粒的生长。分离的趋势及其抗裂作用并不明显，甚至可能适得其反。在此过程中填充弧坑并减少当前电弧可减少弧坑开裂。
五、液化裂纹成因分析与防治
1.液化裂纹的基本特征
在焊缝附近的母材的晶界之前和多层焊接之前，通过加热使焊道熔合的焊缝称为液化裂纹。与结晶裂纹不同，液化裂纹位于连接区域附近的基础材料中或多层焊接的先前焊道中。
2.液化裂纹的形成机理
液化开裂的机理与接头开裂的机理几乎相同，是由于晶体与共晶之间存在脆性低熔点相而发生的，不能承受高温下的应力和开裂。
3.防治措施
防止液化裂纹的措施与防止结晶裂纹的一致性。最重要的是尽可能减少基材的低熔点低共熔组成元素的含量。焊接过程不能随机增加焊接的热量输入。这是因为随着热输入的增加或热输入的增加，晶界中的低熔点相的熔融变得更严重，并且液态时晶界变长，并且容易发生液化裂纹。另外，必须修改诸如埋弧焊和气体保护焊的工艺参数，以调节和控制焊缝的形状。在许多情况下，电流密度过高，这使得更容易获得蘑菇型焊缝，并且该焊缝的焊缝为凹形，由于过热容易在凹部产生液化裂纹。
结束语
随着钢铁工业的逐步发展，焊接结构被越来越广泛的使用。但是在焊接的过程中容易出现裂缝，因此我们必须要认真的对待，采取合理的措施，来控制工程的质量，避免焊接出现裂纹。
参考文献
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