【文章內(nèi)容簡介】 促使裂紋延伸和擴展，成為結(jié)構(gòu)斷裂失效的起源。焊接技術(shù)條件中是不允許焊接裂紋存在的。在焊接接頭中可能遇到各種類型的裂紋。按裂紋發(fā)生部位的焊縫金屬中裂紋、熱影響區(qū)裂紋或熔合線裂紋、根部裂紋、焊趾裂紋、焊道下裂紋和弧坑裂紋。按裂紋的走向有縱向裂紋、橫向裂紋和弧坑星形裂紋。按裂紋的尺寸有宏觀裂紋和顯微裂紋。按裂紋產(chǎn)生的機理有熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂。（1）熱裂紋 焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)域產(chǎn)生的焊接裂紋，稱為熱裂紋，又稱高溫裂紋。熱裂紋多發(fā)生在焊縫金屬中，有時也出現(xiàn)在熱影響區(qū)或熔合線。熱裂紋有沿著焊縫縱向，位于結(jié)晶中心線的縱向裂紋，也有垂直于焊縫的橫向裂紋，或在弧坑中產(chǎn)生的星形弧坑裂紋。熱裂紋可以顯露于焊縫表面，也可以存在于焊縫內(nèi)部。其基本形貌特征是：在固相線附近高溫下產(chǎn)生，沿奧氏體晶界開裂。熱裂紋可分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋三類。① 結(jié)晶裂紋 熔他一次結(jié)晶過程中，在液相和固相并存的高溫區(qū)，焊縫金屬沿一次結(jié)晶晶界開裂的裂紋，稱為結(jié)晶裂紋。通常熱裂紋多指是結(jié)晶裂紋。多數(shù)情況下，結(jié)晶裂紋的斷口呈高溫氧化色彩，主要出現(xiàn)在焊縫中，個別情況下也產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)。產(chǎn)生條件：低熔點共晶偏析物（FeS）以片狀液態(tài)薄膜聚集于晶界，焊接拉應力。防止措施：通過控制產(chǎn)生條件的兩方面著手：首先嚴格控制焊縫金屬中C、Si、S、P含量，提高焊縫金屬的含Mn量，采用低氫型焊接材料。其次焊前要預熱，減小焊后冷卻速度，調(diào)整焊接規(guī)范，適當加大焊接坡口角度，以得到焊縫成形系數(shù)大的焊縫，必要時采用多層焊。② 液化裂紋 焊接過程中，在焊接熱循環(huán)作用下，存在于母材近縫區(qū)金屬或多層焊縫的層間金屬晶界的低熔點共晶物局部被重新熔化開裂的裂紋，稱為液化裂紋。防止措施：控制和選用C、S、P含量較低而Mn含量較高的母材，焊接時采用低熱輸入量的焊接規(guī)范進行多道焊。③ 多邊化裂紋 焊接時，焊縫或近縫區(qū)的金屬處于固相線溫度以下的高溫區(qū)域，由于晶格缺陷（如空位和位借）的移動和聚集，形成二次邊界，即“多邊化邊界”，從而引起邊界高溫強度和塑性降低，沿著多邊化的邊界產(chǎn)生開裂，稱為多邊化裂紋。這類裂紋常以任意方向貫穿樹枝晶界，斷口多呈現(xiàn)為高溫低塑性斷裂特征。多邊化裂紋多發(fā)生在單相奧氏體合金的焊縫或近縫區(qū)的金屬中。防止措施：在焊縫中加入Mo、W、Ti等細化晶粒的合金元素，阻止形成“多邊化邊界”，在工藝上采取減小焊接應力的措施。（2）再熱裂紋（SR裂紋） 焊接接頭在焊后一定溫度范圍內(nèi)再次加熱（消除應力熱處理或經(jīng)其它加熱過程），在焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生的裂紋，稱為再熱裂紋或消應力處理裂紋。再熱裂紋與熱裂紋一樣也是一種沿晶界開裂的裂紋，但其斷口呈低溫氧化色彩。產(chǎn)生條件：鋼中某些沉淀強化元素（如 Mo、 V、 Cr、 Nb等），經(jīng)歷再熱（焊后再次加熱）敏感溫度區(qū)域500—700℃，焊接接頭存在較高的殘余應力和焊縫表面有應力集中的缺口部位（咬邊、凹陷等）。從產(chǎn)生條件可看出，再熱裂紋多發(fā)生在具有析出沉淀硬化相的低合金高強鋼、珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼以及鎳基合金的焊接接頭之中。普通碳素鋼中一般不會產(chǎn)生這種裂紋。防止措施：提高預熱溫度和采用后熱處理，減小焊接應力和過熱區(qū)硬化；選用高塑性低強度匹配的焊接材料；改進焊接接頭設(shè)計，盡量不采用高拘束度的焊接節(jié)點，消除一切可能引起應力集中的表面缺陷，修磨焊縫呈圓滑過渡；正確選擇焊后熱處理溫度。（3）冷裂紋 焊接接頭在焊后冷卻到較低溫度下（200℃左右）所產(chǎn)生的焊接裂紋，稱為冷裂紋。根據(jù)裂紋出現(xiàn)的部位，可分為焊道下裂紋、焊趾裂紋、焊根裂紋、橫向裂紋。產(chǎn)生條件：三個因素共同作用形成冷裂紋，即焊接應力、淬硬組織、擴散氫。冷裂紋 多發(fā)生在低合金高強鋼、中合金鋼、高碳鋼的焊接熱影響區(qū)和熔合區(qū)中，個別情況下，也出現(xiàn)在焊縫金屬中。 形貌特征：焊后冷卻至較低溫度下產(chǎn)生，貫穿晶粒開裂，斷口呈金屬光亮。根據(jù)產(chǎn)生的機理不同，冷裂紋可分為延遲裂紋、淬硬脆化裂紋和低塑性脆化裂紋三類。① 延遲裂紋（氫致裂紋） 是一種最常見的冷裂紋形態(tài)。它是焊后冷卻到室溫并放置一段時間（延遲潛伏期，幾小時、幾天、幾十天）之后才出現(xiàn)的焊接冷裂紋，具有延遲的性質(zhì)。因為這種裂紋的產(chǎn)生與焊縫金屬中的擴散氫活動密切相關(guān)，所以又稱氫致裂紋。② 淬硬脆化裂紋 有些鋼種如馬氏體不銹鋼、工具鋼，由于淬硬傾向較大，焊接時易形成淬硬組織，在焊接應力的作用下導致開裂，稱之為淬硬脆化裂紋。與延遲裂紋不同的是淬硬脆化裂紋基本上是在焊后立即產(chǎn)生，無延遲期，除了焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)外，有時還會出現(xiàn)在焊縫中。③ 低塑性脆化裂紋 焊接脆性材料時（如鑄鐵），當焊后冷卻到400℃以下時，由于焊接收縮應變超過材料的本身塑性而導致開裂，稱之為低塑性脆化裂紋。它可在焊縫中出現(xiàn)，也可發(fā)生在焊接熱影響區(qū)中。其斷口具有脆性斷裂的形貌特征。防止措施：焊前預熱，降低冷卻速度；選擇合適的焊接規(guī)范參數(shù)；采用低氫型焊接材料，并嚴格烘干；徹底清除焊絲及母材焊接區(qū)域的油污、鐵銹和水分，焊后立即后熱或焊后熱處理，改進接頭設(shè)計降低拘束應力。（4）層狀撕裂 是一種焊接時沿鋼板軋制方向平行于表面呈階梯狀“平臺”開裂的冷裂紋。呈穿晶或沿晶開裂的形態(tài)特征，通常發(fā)生在軋制鋼板的靠近熔合線的熱影響區(qū)中，與熔合線平行形成階梯式的裂紋。由于不露出表面，所以一般很難發(fā)現(xiàn)，只有通過探傷發(fā)現(xiàn)，且難以返修。層狀撕裂多產(chǎn)生在T形接頭和角接接頭中，受垂直于鋼板表面方向拉伸應力的作用而產(chǎn)生。產(chǎn)生條件：沿鋼板軋制方向存在分層夾雜物（如硫化物等），焊接時產(chǎn)生垂直于厚度方向的焊接應力。防止措施：嚴格控制鋼材的含硫量，改進接頭形式和坡口形狀，與焊縫連接的坡口表面預先堆焊過渡層，選用強度等級較低的低氫型焊接材料，采用低焊接熱輸入和焊接預熱。第二節(jié) 預防焊接缺欠的對策一、預防焊接缺欠的對策程序l、確定焊接缺欠的類型根據(jù)焊接缺欠的形態(tài)、發(fā)生的部位（如焊縫金屬、焊接熱影響區(qū)、熔合區(qū)）、方位、尺寸、母材材質(zhì)、缺欠發(fā)生的時間等分析。一般除焊接裂紋外，其它缺欠均可通過外觀、金相微觀、無損探傷判別。查明焊接缺欠產(chǎn)生的原因一般按下列情況分析（1）母材質(zhì)量（力學性能、化學成分、熱處理狀態(tài)、板厚、坡口的制備）（2）焊接方法及焊接條件（熱輸入、預熱溫度、后熱溫度、焊接參數(shù)）（3）焊接材料（化學成分、藥皮類型、烘焙條件）（4）焊縫金屬（化學成分、金相組織、抗拉強度、塑性）（5）接頭形式（對接、角接、T字、板厚、施焊層道數(shù)）（6）拘束條件（拉伸拘束、彎曲拘束、殘余應力）（7）焊后熱處理（8）施工環(huán)境按照查明的各類焊接缺欠所產(chǎn)生的原因而提出相應的對策，可采用因果統(tǒng)計分析法對各類焊接缺欠進行因果分析。二、各類焊接缺欠因果圖分析因果圖（又稱魚剌圖）分析法是一種逆向分析的方法，即從質(zhì)量問題返回查找造成問題的原因。所以因果圖由質(zhì)量問題和影響質(zhì)量的因素兩部分組成。如圖示：因 果更小原因焊接缺欠分析步驟：（1）確定分析的焊接缺欠，將其填在“缺欠”框內(nèi)。（2）確定影響焊接缺欠諸因素的分類，依次畫出大枝、中枝、小枝和細枝。大枝表示主要原因，中枝表示造成大枝的一個原因，小枝表示造成中枝的一個原因，細枝表示影響小枝的更小原因。（3）從圖中找出影響焊接缺欠的主要原因，提出有關(guān)的質(zhì)量對策。焊縫符號和焊接方法及其標注一、焊縫符號及其標注焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分。在工程圖紙或圖樣中，為了簡化焊縫及焊接接頭形式和基本尺寸的標注，應采用統(tǒng)一的焊縫符號表示法。GB324－88《焊縫符號表示法》規(guī)定了工程圖樣上標注焊縫符號的方法和基本規(guī)則。焊縫符號由基本符號和指引線組成。必要時，可加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號?；痉枴⑤o助符號和補充符號見表表2和表3，補充符號應用示例見表4所示?；痉柡洼o助符號用粗實線繪制，指引線用細實線繪制?；痉柋硎竞缚p橫剖面的形狀；輔助符號表示焊縫表面形狀特征；補充符號是補充說明焊縫的某些特征。指引線是將焊縫符號指明于焊縫的連接線，由帶箭頭的線和兩條基準線（實線和虛線）組成，見圖1所示。圖1 指引線1箭頭線 2基準線（實線） 3基準線（虛線）為了在圖樣中明確表明焊縫位置，基本符號相對于基準線的位置按下列規(guī)定：（1）單面焊縫的基準線應繪制實線和虛線兩條，雙面焊縫的基準線只繪制實線，無虛線，見圖2所示。（2）單面焊縫若位于接頭的箭頭側(cè)，基本符號標注在基準線的實線上，如果焊縫位于接頭的非箭頭側(cè)，則基本符號標注在基準線的虛線上。焊縫尺寸符號在圖樣上一般不標注，如果設(shè)計和生產(chǎn)需要注明焊縫尺寸時才標注。a）b）c） d）圖2 基本符號相對于基準線的位置舉例a）焊縫在接頭的箭頭側(cè) b）焊縫在接頭的非箭頭側(cè) c）對稱焊縫 d）雙面焊縫二、焊接方法及其標注在圖樣上標注焊接方法是與焊縫符號同時配合使用。GB5185－85《金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號》中規(guī)定用數(shù)字代號表示焊接方法，見表5，其標注在焊縫符號的指示線尾部，見圖3。 a） b）圖3 焊接方法標注a）單一焊接方法 b）組合焊接方法表5 常用焊接方法及其數(shù)字代號舉例焊接方法 代號 焊接方法 代號焊條電弧焊 111 MIG焊（含熔化極氬弧焊） 131埋弧焊 12 MAG焊（含CO2焊） 135絲極埋弧焊 121 非隋性氣體藥芯電弧焊 136帶極埋弧焊 122 TIG焊（含鎢極氬弧焊） 141氧乙炔焊 311 等離子弧焊 15電渣焊 72 —第一位數(shù)字表示焊接方法的大分類號，如“1”表示電弧焊，“2”表示電阻焊，“3”表示氣焊，“7”表示其它焊接法，“9”表示釬焊。第二位及第三位數(shù)字為細分類號。在設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)圖樣中，焊縫一般可采用符號來表示坡口形式尺寸及組裝要求、焊接方法、焊縫質(zhì)量要求、無損檢驗方法及其它內(nèi)容。例1：此符號表明：焊縫采用帶鈍邊的V形坡口，坡口間隙2mm，坡口角度65176。，鈍邊2mm，用焊條電弧焊，焊縫質(zhì)量按GB3323標準進行射線照相檢驗，Ⅱ級合格。例2：此符號表明：焊縫采用帶鈍邊的V形坡口，坡口間隙0mm，坡口角度55176。，鈍邊6mm，用鎢極氬弧焊打底，埋弧焊接，焊縫質(zhì)量按GB11345標準進行超聲波檢驗，Ⅰ級合格。表1 基本符號序號 名稱 示意圖 符號1 卷邊焊縫①（卷邊完全熔化） 2 I形焊縫 3 V形焊縫 4 單邊V形焊縫 5 帶鈍邊V形焊縫 6 帶鈍邊單邊V形焊縫 7 帶鈍邊U形焊縫 8 帶鈍邊J形焊縫 9 封底焊縫 10 角焊縫 11 塞焊縫或槽焊縫 12 點焊縫 13 縫焊縫 注：① 不完全熔化的卷邊焊縫用I形焊縫符號表示，并加注焊縫有效厚度S。表2 輔助符號序號 名 稱 示意圖 符 號 說 明1 平面符號 焊縫表面平齊（一般通過加工）2 凹面符號 焊縫表面凹陷3 凸面符號 焊縫表面凸起注：不需要確切地說明焊縫表面形狀時，可以不用輔助符號。表3 補充符號序號 名 稱 示意圖 符 號 說 明1 帶墊板符號①（卷邊完全熔化） 表示焊縫底部有墊板2 三面焊縫符號① 表示三面帶有焊縫3 周圍焊縫符號 表示環(huán)繞工件周圍焊縫4 現(xiàn)場符號 表示現(xiàn)場或工地上進行焊接5 尾部符號 可以參照GB5185標注焊接工藝方法等內(nèi)容表4 補充符號應用示例示 意 圖 標 注 示 例 說 明表示V形焊縫的背面底部有墊板工件三面帶有焊縫，焊接方法為焊條電弧焊表示在現(xiàn)場沿工件周圍施焊表6 焊縫尺寸符號符 號 名 稱 示 意 圖 符 號 名 稱 示 意 圖δ 工件厚度 R 根部半徑 α 坡口角度 l 焊縫長度 b 根部間隙 n 焊縫段數(shù) P 鈍 邊 e 焊縫間距 C 焊縫寬度 K 焊角尺寸 d 熔核直徑 H 坡口深度 S 焊縫有效厚 度 h 余高 N 相同焊縫數(shù)量符號 β 坡口面角 度 表7 焊縫尺寸的標注示例序號 名 稱 示 意 圖 焊縫尺寸符號 示 例1 對接焊縫 S：焊縫有效厚度 2 卷邊焊縫 S：焊縫有效厚度 3 連 續(xù)角焊縫 K：焊角尺寸 4 斷 續(xù)角焊縫 l：焊縫長度（不計弧坑）e：焊縫間距n：焊縫段數(shù) 5 交錯斷續(xù)角焊縫 6 塞焊縫或槽焊縫 c：槽寬 d：孔的直徑 7 縫焊縫 c：焊縫寬度 8 點焊縫 e：間距d：焊點直徑 焊接質(zhì)量控制和檢驗第一節(jié) 焊接質(zhì)量控制焊接生產(chǎn)的整個過程包括原材料、焊接材料、坡口準備、裝配、焊接和焊后熱處理等工序。因此，焊接質(zhì)量保證不僅僅是焊接施工的自身質(zhì)量管理，而且與焊接之前的各道工序的質(zhì)量控制有密切的聯(lián)系，所以，焊接施工的質(zhì)量控制應該是一項全過程的質(zhì)量管理。它應該包括：焊接前質(zhì)量控制、焊接施工過程質(zhì)量控制和焊接后最終質(zhì)量檢驗等三個階段。焊接質(zhì)量控