【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 促使裂紋延伸和擴(kuò)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(jī)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(shí)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(gè)別情況下也產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)。產(chǎn)生條件：低熔點(diǎn)共晶偏析物（FeS）以片狀液態(tài)薄膜聚集于晶界，焊接拉應(yīng)力。防止措施：通過控制產(chǎn)生條件的兩方面著手：首先嚴(yán)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(yù)熱，減小焊后冷卻速度，調(diào)整焊接規(guī)范，適當(dāng)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(shí)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(diǎn)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(shí)采用低熱輸入量的焊接規(guī)范進(jìn)行多道焊。③ 多邊化裂紋 焊接時(shí)，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(dòng)和聚集，形成二次邊界，即“多邊化邊界”，從而引起邊界高溫強(qiáng)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(xì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)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(yīng)力和焊縫表面有應(yīng)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(qiáng)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(huì)產(chǎn)生這種裂紋。防止措施：提高預(yù)熱溫度和采用后熱處理，減小焊接應(yīng)力和過熱區(qū)硬化；選用高塑性低強(qiáng)度匹配的焊接材料；改進(jìn)焊接接頭設(shè)計(jì)，盡量不采用高拘束度的焊接節(jié)點(diǎn)，消除一切可能引起應(yīng)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(gè)因素共同作用形成冷裂紋，即焊接應(yīng)力、淬硬組織、擴(kuò)散氫。冷裂紋 多發(fā)生在低合金高強(qiáng)鋼、中合金鋼、高碳鋼的焊接熱影響區(qū)和熔合區(qū)中，個(gè)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(jī)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(shí)間（延遲潛伏期，幾小時(shí)、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?yàn)檫@種裂紋的產(chǎn)生與焊縫金屬中的擴(kuò)散氫活動(dòng)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(shí)易形成淬硬組織，在焊接應(yīng)力的作用下導(dǎo)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(wú)延遲期，除了焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)外，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)在焊縫中。③ 低塑性脆化裂紋 焊接脆性材料時(shí)（如鑄鐵），當(dāng)焊后冷卻到400℃以下時(shí)，由于焊接收縮應(yīng)變超過材料的本身塑性而導(dǎo)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(yù)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(yán)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(jìn)接頭設(shè)計(jì)降低拘束應(yīng)力。（4）層狀撕裂 是一種焊接時(shí)沿鋼板軋制方向平行于表面呈階梯狀“平臺(tái)”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(yīng)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(shí)產(chǎn)生垂直于厚度方向的焊接應(yīng)力。防止措施：嚴(yán)格控制鋼材的含硫量，改進(jìn)接頭形式和坡口形狀，與焊縫連接的坡口表面預(yù)先堆焊過渡層，選用強(qiáng)度等級(jí)較低的低氫型焊接材料，采用低焊接熱輸入和焊接預(yù)熱。第二節(jié) 預(yù)防焊接缺欠的對(duì)策一、預(yù)防焊接缺欠的對(duì)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(shí)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(wú)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(xué)性能、化學(xué)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(yù)熱溫度、后熱溫度、焊接參數(shù)）（3）焊接材料（化學(xué)成分、藥皮類型、烘焙條件）（4）焊縫金屬（化學(xué)成分、金相組織、抗拉強(qiáng)度、塑性）（5）接頭形式（對(duì)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(yīng)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(yīng)的對(duì)策，可采用因果統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)各類焊接缺欠進(jìn)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(xì)枝。大枝表示主要原因，中枝表示造成大枝的一個(gè)原因，小枝表示造成中枝的一個(gè)原因，細(xì)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(duì)策。焊縫符號(hào)和焊接方法及其標(biāo)注一、焊縫符號(hào)及其標(biāo)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(jiǎn)化焊縫及焊接接頭形式和基本尺寸的標(biāo)注，應(yīng)采用統(tǒng)一的焊縫符號(hào)表示法。GB324－88《焊縫符號(hào)表示法》規(guī)定了工程圖樣上標(biāo)注焊縫符號(hào)的方法和基本規(guī)則。焊縫符號(hào)由基本符號(hào)和指引線組成。必要時(shí)，可加上輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸符號(hào)?；痉?hào)、輔助符號(hào)和補(bǔ)充符號(hào)見表表2和表3，補(bǔ)充符號(hào)應(yīng)用示例見表4所示?；痉?hào)和輔助符號(hào)用粗實(shí)線繪制，指引線用細(xì)實(shí)線繪制?；痉?hào)表示焊縫橫剖面的形狀；輔助符號(hào)表示焊縫表面形狀特征；補(bǔ)充符號(hào)是補(bǔ)充說明焊縫的某些特征。指引線是將焊縫符號(hào)指明于焊縫的連接線，由帶箭頭的線和兩條基準(zhǔn)線（實(shí)線和虛線）組成，見圖1所示。圖1 指引線1箭頭線 2基準(zhǔn)線（實(shí)線） 3基準(zhǔn)線（虛線）為了在圖樣中明確表明焊縫位置，基本符號(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)線的位置按下列規(guī)定：（1）單面焊縫的基準(zhǔn)線應(yīng)繪制實(shí)線和虛線兩條，雙面焊縫的基準(zhǔn)線只繪制實(shí)線，無(wú)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(hào)標(biāo)注在基準(zhǔn)線的實(shí)線上，如果焊縫位于接頭的非箭頭側(cè)，則基本符號(hào)標(biāo)注在基準(zhǔn)線的虛線上。焊縫尺寸符號(hào)在圖樣上一般不標(biāo)注，如果設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要注明焊縫尺寸時(shí)才標(biāo)注。a）b）c） d）圖2 基本符號(hào)相對(duì)于基準(zhǔn)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(duì)稱焊縫 d）雙面焊縫二、焊接方法及其標(biāo)注在圖樣上標(biāo)注焊接方法是與焊縫符號(hào)同時(shí)配合使用。GB5185－85《金屬焊接及釬焊方法在圖樣上的表示代號(hào)》中規(guī)定用數(shù)字代號(hào)表示焊接方法，見表5，其標(biāo)注在焊縫符號(hào)的指示線尾部，見圖3。 a） b）圖3 焊接方法標(biāo)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(hào)舉例焊接方法 代號(hào) 焊接方法 代號(hào)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(hào)，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(xì)分類號(hào)。在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)圖樣中，焊縫一般可采用符號(hào)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(wú)損檢驗(yàn)方法及其它內(nèi)容。例1：此符號(hào)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行射線照相檢驗(yàn)，Ⅱ級(jí)合格。例2：此符號(hào)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)，Ⅰ級(jí)合格。表1 基本符號(hào)序號(hào) 名稱 示意圖 符號(hào)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(diǎn)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(hào)表示，并加注焊縫有效厚度S。表2 輔助符號(hào)序號(hào) 名 稱 示意圖 符 號(hào) 說 明1 平面符號(hào) 焊縫表面平齊（一般通過加工）2 凹面符號(hào) 焊縫表面凹陷3 凸面符號(hào) 焊縫表面凸起注：不需要確切地說明焊縫表面形狀時(shí)，可以不用輔助符號(hào)。表3 補(bǔ)充符號(hào)序號(hào) 名 稱 示意圖 符 號(hào) 說 明1 帶墊板符號(hào)①（卷邊完全熔化） 表示焊縫底部有墊板2 三面焊縫符號(hào)① 表示三面帶有焊縫3 周圍焊縫符號(hào) 表示環(huán)繞工件周圍焊縫4 現(xiàn)場(chǎng)符號(hào) 表示現(xiàn)場(chǎng)或工地上進(jìn)行焊接5 尾部符號(hào) 可以參照GB5185標(biāo)注焊接工藝方法等內(nèi)容表4 補(bǔ)充符號(hào)應(yīng)用示例示 意 圖 標(biāo) 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(chǎng)沿工件周圍施焊表6 焊縫尺寸符號(hào)符 號(hào) 名 稱 示 意 圖 符 號(hào) 名 稱 示 意 圖δ 工件厚度 R 根部半徑 α 坡口角度 l 焊縫長(zhǎng)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(hào) β 坡口面角 度 表7 焊縫尺寸的標(biāo)注示例序號(hào) 名 稱 示 意 圖 焊縫尺寸符號(hào) 示 例1 對(duì)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(zhǎng)度（不計(jì)弧坑）e：焊縫間距n：焊縫段數(shù) 5 交錯(cuò)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(diǎn)焊縫 e：間距d：焊點(diǎn)直徑 焊接質(zhì)量控制和檢驗(yàn)第一節(jié) 焊接質(zhì)量控制焊接生產(chǎn)的整個(gè)過程包括原材料、焊接材料、坡口準(zhǔn)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(yīng)該是一項(xiàng)全過程的質(zhì)量管理。它應(yīng)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(yàn)等三個(gè)階段。焊接質(zhì)量控