【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 奧氏體晶界開(kāi)裂。根據(jù)所焊金屬的材料不同（低合金高強(qiáng)鋼、不銹鋼、朱鐵、鋁合金和某些特種金屬等），產(chǎn)生熱裂紋的形態(tài)、溫度區(qū)間和主要原因也各有不同。根據(jù)產(chǎn)生的原因，熱裂紋可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多變化裂紋三類(lèi)。1）結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋又稱(chēng)凝固裂紋，是在焊縫凝固過(guò)程的后期形成的，是焊接生產(chǎn)中最為常見(jiàn)的熱裂紋之一。結(jié)晶裂紋只產(chǎn)生在焊縫中，多呈縱向分布在焊縫中心，也有呈弧形分布在焊縫中心線(xiàn)兩側(cè)，而且這些弧形裂紋與焊波呈垂直分布?？v向裂紋通常較長(zhǎng)、較深，而弧形裂紋較短、較淺。弧坑裂紋也屬結(jié)晶裂紋，它產(chǎn)生于焊縫的收尾處。由于是在高溫下產(chǎn)生的，多數(shù)結(jié)晶裂紋的斷口上可以看到氧化的色彩，掃描電鏡下觀察結(jié)晶裂紋的斷口具有典型的沿晶界開(kāi)裂特征，斷口晶粒表面光滑。2)液化裂紋在母材近縫區(qū)或多層焊的前一焊道因受熱作用而在液化晶界上形成的焊接裂紋稱(chēng)液化裂紋。液化裂紋是在高溫下的晶界斷裂。如圖2。近縫區(qū)的液化裂紋圖2液化裂紋分布近縫區(qū)上的液化裂紋多發(fā)生在母材向焊縫凸進(jìn)去的部位，該處熔合線(xiàn)向焊縫側(cè)凹進(jìn)去而過(guò)熱嚴(yán)重。液化裂紋多為微裂紋，尺寸很小，個(gè)別達(dá)1mm。主要出現(xiàn)在合金元素較多的高強(qiáng)鋼、不銹鋼和耐熱合金的焊件中。3）多邊化裂紋焊接時(shí)在金屬多邊化晶界上形成的一種熱裂紋稱(chēng)為多邊化裂紋。它是由于在高溫時(shí)塑性很低而造成的，又稱(chēng)為高溫低塑性裂紋。這種裂紋多發(fā)生在純金屬火單相奧氏體焊縫中，個(gè)別也出現(xiàn)在熱影響區(qū)中。其特點(diǎn)是：①在焊縫金屬中裂紋的走向與一次結(jié)晶方向并不一致，常以任意方向貫穿于樹(shù)枝狀結(jié)晶中；②裂紋多發(fā)生在重復(fù)受熱的多層焊層間金屬及熱影響區(qū)中，其位置并不靠近熔合區(qū)；③裂紋附近常伴隨有再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)；④斷口無(wú)明顯的塑性變形痕跡，呈現(xiàn)高溫塑性開(kāi)裂特征。（3）再熱裂紋厚板焊接結(jié)構(gòu)，并采用含有某些沉淀強(qiáng)化合金元素的鋼材，在進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理或在一定溫度下服役的過(guò)程中，在焊接熱影響區(qū)粗晶部位發(fā)生的裂紋稱(chēng)為再熱裂紋。由于這種裂紋是在再次加熱過(guò)程中產(chǎn)生的，因此稱(chēng)為再熱裂紋，又稱(chēng)為“消除應(yīng)力處理裂紋”。再熱裂紋多發(fā)生在低合金高強(qiáng)度鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼和某些鎳基合金的焊接熱影響區(qū)粗晶部位。再熱裂紋的敏感溫度，根據(jù)不同的鋼種約在550～650℃。這種裂紋具有沿晶開(kāi)裂的特點(diǎn)，但在本質(zhì)上與結(jié)晶裂紋不同。（4）層狀撕裂當(dāng)焊接大型后壁結(jié)構(gòu)時(shí)，如果在鋼板厚度方向受到較大的拉伸應(yīng)力，就可能在鋼板內(nèi)部出現(xiàn)沿鋼板軋制方向發(fā)展的具有階梯狀的裂紋，這種裂紋稱(chēng)為層狀撕裂。層狀撕裂常出現(xiàn)在T形接頭和十字接頭中，對(duì)接接頭中很難出現(xiàn)。但當(dāng)在焊趾和焊根處由于冷裂紋的誘導(dǎo)也會(huì)出現(xiàn)層狀撕裂。層狀撕裂不發(fā)生在焊縫上，只產(chǎn)生于熱影響區(qū)或母材金屬的內(nèi)部，一般在鋼材表面尚難以發(fā)現(xiàn)。由焊趾或焊根冷裂紋誘發(fā)的層狀撕裂，有可能在這些部位暴露于金屬表面。從焊接接頭斷面上可以看到，層狀撕裂和其他裂紋的明顯不同是呈階梯狀形態(tài)，裂紋是由基本平行軋制表面的平臺(tái)和大體垂直于平臺(tái)的剪切壁兩部分組成。（5）應(yīng)力腐蝕裂紋焊接接頭在一定溫度下受腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力共同作用而產(chǎn)生的裂紋稱(chēng)為應(yīng)力腐蝕裂紋。在石油、化工、冶金、能源和海洋工程中許多焊接結(jié)構(gòu)都是在各種腐蝕介質(zhì)下長(zhǎng)期工作，而這些結(jié)構(gòu)焊后常存在較大的殘余應(yīng)力，工作過(guò)程中工作應(yīng)力也較大，最容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。應(yīng)力腐蝕裂紋斷口為典型的脆性斷口。一般情況下，低碳鋼、低合金鋼、鋁合金、等多為沿晶斷裂，β黃銅呈穿晶斷裂。對(duì)于奧氏體不銹鋼的斷裂性質(zhì)因腐蝕介質(zhì)不同而有所不同，在硝酸和硝酸鹽中為沿晶斷裂，在硫化氫水溶液中呈穿晶斷裂，在硫酸、亞硝酸中呈穿晶+沿晶的混合斷裂，在海水、河水、堿溶液中呈穿晶或穿晶+沿晶的混合斷裂。由應(yīng)力腐蝕而引起的斷裂是在沒(méi)有明顯宏觀變形、無(wú)任何征兆的情況下發(fā)生的，破壞具有突發(fā)性。裂紋往往深入到金屬內(nèi)部，一旦發(fā)生很難修復(fù)，有時(shí)只好整臺(tái)設(shè)備報(bào)廢。因此，在焊接過(guò)程中必須高度重視。 Q235焊接制作表面裂紋方案的確定通過(guò)我們和指導(dǎo)老師的探討，總結(jié)出以下情況可能出現(xiàn)表面裂紋：（1）當(dāng)材料一定時(shí)，隨冷卻速度不同，接頭的組織將相應(yīng)改變，冷卻速度越高，馬氏體的含量越高。焊后焊縫用水快速冷卻，接頭組織的馬氏體含量增大，而馬氏體對(duì)冷裂紋率的影響如圖3所示。圖3 馬氏體含量與冷卻速度的關(guān)系及其對(duì)熱影響區(qū)冷裂紋率的影響圖3可以看出，冷卻速度越快，產(chǎn)生表面裂紋率越大。因此焊后將Q235板立即放入水中急速冷卻，可能產(chǎn)生表面裂紋。（2）Z308屬于鑄鐵焊條，鑄鐵焊條由于含碳量高，組織不均勻，強(qiáng)度低，塑性極差，屬于可焊性差的材料，用Z308焊條焊接Q235鋼板蓋面焊時(shí)，可能產(chǎn)生表面裂紋。（3）由表一和表二可以看出，焊接材料和母材中都加入了錳元素，在多數(shù)情況下錳是防止結(jié)晶裂紋有效的元素。但與銅共存時(shí)，錳與銅相互作用促使晶間偏析嚴(yán)重，從而易導(dǎo)致結(jié)晶裂紋。因此在焊接完填充層后，在焊縫中加入銅，可能產(chǎn)生表面裂紋。由上可知，焊后用水冷卻、焊接材料用Z30焊縫中加銅均有可能產(chǎn)生裂紋。由于焊后水冷和用Z308焊條比較簡(jiǎn)單，所以我們初步定的方案是先嘗試這兩種方法。經(jīng)過(guò)討論，我們決定用J507打底和填充，蓋面一半用J507，另一半用Z308，如圖6所示。圖6方案焊縫分布圖4 方案的實(shí)施 制定焊接工藝綜上所述各類(lèi)原因，首先我們選定的方案是焊后急冷法（焊后放入水中急冷）和鑄鐵焊條（Z308）焊填充、蓋面焊。表7焊接工藝卡如下：表7 焊接工藝卡焊接材料Q235焊接說(shuō)明牌號(hào)尺寸烘干溫度烘烤時(shí)間1焊前清理。J507350℃2h2焊接。J507Φ4350℃2h3焊后立即水冷。Z308150℃1h4焊后清理。惰性氣體： / % / l/min焊后熱處理/焊 接 規(guī) 范 參 數(shù)焊接方法層次電源種類(lèi)電源極性焊接材料規(guī)格電流（A）電壓（V）速度（cm/min）SMAW1直流反J50710522261416SMAW2直流反J507Z3084170120222614161416SMAW3直流反J507Z3084160120222614161416預(yù)熱溫度預(yù)熱保溫方法層間溫度編制謝猛審核史維琴批準(zhǔn)史維琴共 1 頁(yè)//250℃第 1 頁(yè) 焊接（1）焊前準(zhǔn)備1）試板 厚為12mm的Q235B鋼板，尺寸為12mm300mm100mm，60176。V形坡口，如圖4所示。圖4板厚為12mm的V形坡口試板2）焊材 堿性焊條在350～400℃烘干2h；鑄鐵焊條在150℃烘干1h。3）焊前清理 焊前需將坡口面和靠近坡口上、下兩側(cè)20mm內(nèi)的鋼板上的油、銹、水分及