焊接應(yīng)力及變形

焊接應(yīng)力與變形焊接缺陷主講：李鳳銀1.焊接應(yīng)力指焊接過程中焊件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。按作用的時(shí)間可分為焊接瞬時(shí)應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。2.焊接殘余應(yīng)力指焊后，殘留在焊件內(nèi)的焊接應(yīng)力。3.焊接變形指焊接過程中在焊件中所產(chǎn)生的變形。4.焊接殘余變形指焊接后，焊件（或結(jié)構(gòu)）殘留的變形。包括：收縮、撓曲、角變形、波浪變形、錯(cuò)邊變形和螺旋形變形等。5.縱向焊接應(yīng)力及變形焊件焊后沿平行于焊縫方向上的焊接應(yīng)力及變形。名詞解釋6.橫向焊接應(yīng)力及變形焊件焊后在垂直于焊縫方向上的焊接應(yīng)力及變形。7.角變形焊接時(shí)，由于焊接區(qū)沿板材厚度方向不均勻的撒向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形。8.焊接熱循環(huán)在焊接熱源作用下，焊件上某點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的過程。9.焊接溫度場(chǎng)焊接過程中的某一瞬間焊接接頭上各點(diǎn)的溫度分布狀態(tài)，通常用等溫線或等溫面來表示。名詞解釋作用的時(shí)間:可分為焊接瞬時(shí)應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力；作用位置:可分為線應(yīng)力、平面應(yīng)力和體積應(yīng)力；與焊縫的相對(duì)位置:可分為縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力；形成原因:可分為熱應(yīng)力、拘束應(yīng)力、組織應(yīng)力和氫致應(yīng)力。一、焊接應(yīng)力的分類焊接過程中焊件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力影響焊接應(yīng)力的因素很多，也較復(fù)雜，根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)和焊接過程的特點(diǎn)，主要影響因素有以下幾個(gè)方面：①焊接件的坡口形式和尺寸。②焊接材料的性能。③結(jié)構(gòu)本身的剛性及焊接時(shí)外加的剛性拘束大?。òê附犹A具、定位焊等）。④所選用的焊接方法。⑤焊接條件（預(yù)熱、層間溫度、后熱等）、焊接線能量及焊接操作方法等。⑥焊接接頭的性能。二、影響焊接應(yīng)力的因素1.設(shè)計(jì)措施（1）減少焊縫數(shù)量在保證結(jié)構(gòu)有足夠強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量減少焊縫的數(shù)量，縮短焊縫尺寸以及合理地選擇接頭形式和坡口形狀。（2）對(duì)稱布置焊縫應(yīng)盡量不要使焊縫過分集中，以避免應(yīng)力疊加。在可能的情況應(yīng)盡量對(duì)稱布置焊縫，避免十字交叉焊縫和連續(xù)焊縫。

三、減小焊接應(yīng)力的措施1.消除焊接殘余應(yīng)力的必要性焊后結(jié)構(gòu)件是否有必要消除焊接殘余應(yīng)力，要從結(jié)構(gòu)的用途、尺寸、所用材料的性能以及工作條件等方面進(jìn)行綜合考慮決定。對(duì)于下列情況之一者應(yīng)考慮消除焊接殘余應(yīng)力：①要求承受低溫或動(dòng)載有發(fā)生脆斷危險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)②厚度超過一定限度（例如《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》對(duì)鍋爐及壓力容器就有專門的規(guī)定）的焊接容器。③要進(jìn)行精密機(jī)械加工的結(jié)構(gòu)。④有可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞的結(jié)構(gòu)。四、消除焊接殘余應(yīng)力的方法2.消除焊后殘余應(yīng)力的方法消除焊接殘余應(yīng)力的方法主要有熱處理法和機(jī)械法。熱處理法有整體和局部消除應(yīng)力退火法和中間消除應(yīng)力退火法。機(jī)械法包括溫差拉伸法、低溫處理法、爆炸法和振動(dòng)法等。常用的方法有整體消除應(yīng)力退火法、局部消除應(yīng)力退火法和機(jī)械拉伸（加載）法。（1）整體消除應(yīng)力退火將焊件整體放人爐內(nèi)，緩慢加熱到一定溫度，然后保溫一定時(shí)間，空冷或隨爐冷卻。這種方法消除焊接殘余應(yīng)力的效果最好，一般可以將80％～90％的焊接殘余應(yīng)力消除掉、這是生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種方法。（2）局部消除應(yīng)力退火在構(gòu)件局部的殘余應(yīng)力處加熱以消除應(yīng)力。消除應(yīng)力的效果不如整體消除應(yīng)力退火，僅可降低殘余應(yīng)力的峰值，使應(yīng)力分布比較平緩。但此法設(shè)備簡單、常用于比較簡單的、拘束度較小的焊接結(jié)構(gòu)，如長筒形容器、管道接頭、長構(gòu)件的對(duì)接接頭等。四、消除焊接殘余應(yīng)力的方法（1）（3）中間消除應(yīng)力退火對(duì)于大厚度，剛性較大的焊件，為了避免在焊接過程中由于應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，往往在中間加一次或多次消除應(yīng)力退火熱處理。（4）機(jī)械拉伸（加載）法產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的根本原因是，焊件在焊后產(chǎn)生了壓縮殘余變形，因此焊后對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加載拉伸，產(chǎn)生拉伸塑性變形，它的方向和壓縮殘余變形相反，結(jié)果使壓縮殘余變形減小，殘余應(yīng)力因此也相應(yīng)地減少。（5）低溫處理法用一定寬度的多焰焊炬在壓縮殘余應(yīng)力區(qū)連續(xù)加熱，并隨之以噴水冷卻，噴水管與焊炬以同一速度運(yùn)動(dòng)，這樣就使原壓縮應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力與加熱后冷卻時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力互相抵消一部分，從而產(chǎn)生新的應(yīng)力平衡，大大地減少了殘余應(yīng)力。機(jī)械拉伸消除應(yīng)力法，對(duì)一些鍋爐及壓力容器的受壓元件及焊接容器特別有意義，因?yàn)殄仩t受壓元件及容器焊后通常要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)的壓力均大于鍋爐受壓元件及容器的使用壓力，所以在進(jìn)行水壓試驗(yàn)的同時(shí)也對(duì)材料進(jìn)行了一次機(jī)械拉伸，從而通過水壓試驗(yàn)，消除了部分焊接殘余應(yīng)力。水壓試驗(yàn)時(shí)，水的溫度應(yīng)高于材料的脆性斷裂臨界溫度。四、消除焊接殘余應(yīng)力的方法（2焊接變形包括：縱向縮短和橫向縮短、角變形、彎曲變形、扭曲變形和波浪變形等。1.縱向縮短和橫向縮短（1）縱向縮短焊件在焊后沿焊縫長度方向的縮短稱為縱向縮短。焊縫的縱向收縮變形量隨焊縫長度、焊縫熔敷金屬截面積的增加而增加，隨整個(gè)焊件垂直焊縫的橫截面積的增加而減少。同樣厚度的工件，多層多道焊時(shí)產(chǎn)生的縱向收縮變形量比單層焊少。（2）橫向縮短焊件在焊后，垂直于焊縫方向發(fā)生的收縮叫橫向縮短。橫向收縮變形量隨焊接線能量的提高而增加、隨板厚的增加而增加。2.角變形角變形是焊接時(shí)，由于焊縫區(qū)沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉(zhuǎn)變形，角變形的大小以變形角a進(jìn)行度量（圖5—3—7）。在堆焊、搭接和丁字接頭的焊接時(shí)，往往也會(huì)產(chǎn)生角變形焊接角變形不但與焊縫截面形狀和坡口形式有關(guān)，且還和焊接方法有關(guān)。對(duì)于同樣的板厚和坡口形式，多層焊比單層焊角變形大，焊接層次越多，角變形越大。。圖5—3—7角變形五、焊接變形分類3.彎曲變形彎曲變形是焊接結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)的基本變形，在焊接管道、梁、柱等焊接件時(shí)尤為常見。彎曲變形主要是結(jié)構(gòu)上的焊縫布置不對(duì)稱或焊件斷面形狀不對(duì)稱，焊縫收縮引起的變形。彎曲變形的大小用撓度f進(jìn)行度量。撓度f是指焊后焊件的中心軸偏離焊件原中心軸的最大距離，如圖5—3—8所示。圖5—3—8彎曲變形五、焊接變形分類（1）4.扭曲變形如果焊縫角變形沿長度方向分布不均勻，工件的縱向有錯(cuò)邊，或裝配不良，施焊程序不合理，致使焊縫縱向收縮和橫向收縮沒有一定規(guī)律引起的扭曲變形。此外，當(dāng)幾條角焊縫靠得很近時(shí)，由于角焊縫的角變形連在一起也會(huì)形成波浪變形，如在實(shí)際生產(chǎn)中，波浪變形往往產(chǎn)生在薄板結(jié)構(gòu)中。5.波浪變形由于結(jié)構(gòu)剛性小，在焊縫的縱向收縮，橫向收縮綜合作用下造成較大的壓應(yīng)力而引起的變形。薄板容易發(fā)生波浪變形，如圖5—3—9a所示。圖5—3—9波浪變形五、焊接變形分類（2）焊接變形對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的制造和使用的不利影響是：降低裝配質(zhì)量、增加制造成本、降低焊接接頭的性能和降低結(jié)構(gòu)的厚載能力，為此我們應(yīng)了解影響變形的主要因素。1.焊縫位置如果焊縫布置不對(duì)稱或焊縫截面重心與焊件截面重心不重合時(shí)，易引起彎曲變形或角變形。2.結(jié)構(gòu)剛性焊件的變形程度與剛性有關(guān)，在同樣力的作用下，焊件剛性較大時(shí)，變形較??；剛性較小，則變形較大。3.裝配焊接順序一般說來，焊件整體剛性總比零部件的剛性大，從增加剛性減小變形的角度考慮，對(duì)于截面對(duì)稱，焊縫對(duì)稱的焊件，采用整體裝配焊接，產(chǎn)生的變形較小。然而，因焊件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不能整體裝配焊接，而是邊裝配，邊焊接，此時(shí)就要選擇合理的裝配焊接次序，盡可能地減小焊接變形。4.焊接工藝參數(shù)的選擇焊接線能量的變化對(duì)焊接變形是有影響的，隨著線能量的增加，加熱寬度增加，引起的焊接變形也增加。焊接變形還與坡口形式有關(guān)。坡口角度越大，熔敷金屬的填充量越大，焊縫上下收縮量差別也就越大，則產(chǎn)生的角變形大。因此V形坡口的變形比U形、雙V形坡口大。焊接方向和次序不同，沿焊縫上熱量分布不一樣，冷卻速度和冷卻收縮所受拘束不同，引起的焊接變形量的大小也不同。

六、影響焊接變形的因素1.設(shè)計(jì)措施（1）選用合理的焊縫尺寸焊縫尺寸增加焊接變形也隨之加大。但過小的焊縫尺寸，將會(huì)降低結(jié)構(gòu)的承載能力，并使接頭的冷卻速度加快，產(chǎn)生一系列的焊接缺陷，如裂紋、熱影響區(qū)硬度增高等。因此在滿足結(jié)構(gòu)的承載能力和保證焊接質(zhì)量的前提下，根據(jù)板厚選取工藝上可能的最小焊縫尺寸。（2）盡可能地減少焊縫的數(shù)量適當(dāng)選擇板的厚度，可減少肋板的數(shù)量，從而可以減少焊縫和焊后變形校正量。對(duì)自重要求不嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)，這樣做即使重量稍大，仍是比較經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于薄板結(jié)構(gòu)，則可以用壓型結(jié)構(gòu)來代替肋板結(jié)構(gòu)，以減少焊縫數(shù)量，防止焊接變形。（3）合理安排焊縫位置焊縫對(duì)稱于構(gòu)件截面的中心軸，或使焊縫接近中心軸，可減少彎曲變形；焊縫不要密集，盡可能避免交叉焊縫。如焊接鋼制壓力容器組裝時(shí)，相鄰?fù)补?jié)的縱焊縫距離或封頭焊縫的端點(diǎn)與相鄰?fù)补?jié)縱焊縫距離應(yīng)大于三倍的壁厚，且不得小于100mm。七、控制焊接變形的措施

（4）散熱法焊接時(shí)用強(qiáng)迫冷卻的方法使焊接區(qū)散熱，由于受熱面積減少而達(dá)到減少變形的目的。散熱法對(duì)減少薄板工件的焊接變形比較有效，但散熱法不適用于焊接淬硬性較高的材料。（5）錘擊法用圓頭小錘敲擊熱態(tài)下的焊縫，使它在長、寬方向上延伸，產(chǎn)生塑性變形從而減少焊縫的收縮變形。圖5—3—1010～16mm平板對(duì)接的反變形控制

a）無反變形b）預(yù)裝反變形七、控制焊接變形的措施（1）焊接結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)過程中，雖然采取了一系列措施，但是焊接變形總是不可避免的。當(dāng)焊接后產(chǎn)生的殘余變形值超過技術(shù)要求時(shí)，必須采取措施加以矯正。圖5—3—11鋼板對(duì)接焊采用的剛性固定法圖5—3—12T形梁上拱熱矯正法八、焊后焊接殘余查形的矯正方法焊接結(jié)構(gòu)變形的矯正有兩種方法：冷矯正法（機(jī)械矯正法）和熱矯正法。1.冷矯正法（機(jī)械矯正法）冷矯正法是根據(jù)焊件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、變形程度選擇錘擊、壓、拉等機(jī)械作用力，產(chǎn)生塑性變形進(jìn)行的矯正。例如，工字粱焊后利用型鋼矯直機(jī)來矯正其彎曲變形；對(duì)于薄板結(jié)構(gòu)，當(dāng)其焊縫比較規(guī)則時(shí)，可采用輾壓法來輾壓縫及其兩側(cè)，使之伸長夾達(dá)到消除變形的目的，具有效率高，質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。2.火焰矯正法火焰矯正法是利用火焰對(duì)焊件局部加熱的方法。其機(jī)理是利用金屬局部加熱和冷卻后的收縮所引起的新變形，來抵消已發(fā)生的變形。加熱的方法有點(diǎn)狀加熱、線狀加熱、三角形加熱和水火矯正法多種。進(jìn)行火焰矯正時(shí)，需要有一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，加熱部位選擇必須正確，如果加熱位置選錯(cuò)將達(dá)不到目的，甚至?xí)玫较喾吹慕Y(jié)果，T形梁焊后產(chǎn)生上拱，可在立板上用三角形加熱法矯正，如圖5—3—12所示。加熱部位由中間向邊緣，當(dāng)被加熱的區(qū)域冷卻時(shí)，體積收縮產(chǎn)生反向變形，使T形梁矯直。八、焊后焊接殘余查形的矯正方法（1）本章主要介紹焊接過程中，產(chǎn)生的各種焊接缺陷的原因、預(yù)防措施及檢驗(yàn)方法。在焊接接頭中產(chǎn)生的不符合設(shè)計(jì)或工藝文件要求的缺陷，稱為焊接缺陷。焊接缺陷按其性質(zhì)可分為四大類：裂紋九焊接缺陷和檢驗(yàn)方法焊縫尺寸不符要求咬邊未焊透未熔合燒穿焊瘤弧坑熱裂紋冷裂紋再熱裂紋層狀撕裂焊縫形狀缺陷氣孔夾渣焊接缺陷裂紋一、氣孔焊接時(shí)，熔池中的氣體在凝固時(shí)未能逸出而殘留下來所形成的空穴，氣孔是一種常見的焊接缺陷。根據(jù)其產(chǎn)生部位，可分為內(nèi)部氣孔和外部氣孔；而根據(jù)氣孔的分布特點(diǎn)，又可分為分散氣孔和密集氣孔，但最常見的是根據(jù)產(chǎn)生原因，把氣孔分為氫（含）氮?dú)饪缀鸵谎趸細(xì)饪變纱箢?。九氣孔與夾渣和夾雜（1）兩類氣孔都是由于溶解在熔池中的氣體，在熔池冷卻結(jié)晶過程中，因氣體溶解度急劇降低，來不及析出殘留在固體金屬內(nèi)形成的。例如從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，氫在鐵中的溶解度從32mL／100g降至10mL／100g。氫氣孔在熔池結(jié)晶時(shí)形成的，主要是大多沿結(jié)晶方向呈螺釘狀或針狀分布，熔池結(jié)晶快時(shí)，氫氣孔為小圓球狀。一氧化碳?xì)饪祝饕怯捎谝苯鸱磻?yīng)中產(chǎn)生的一氧化碳?xì)埩粼诤缚p內(nèi)部形成的，形狀象“條蟲”，表面光滑，沿晶界分布。產(chǎn)生原因（1）選擇好焊條、焊劑必須根據(jù)需要，正確地選擇焊接材料。例如低氫焊條，由于藥皮中含有大量螢石，可以有效地消除氫氣孔。（2）加強(qiáng)焊前清理焊前仔細(xì)清理焊件表面的鐵銹、油污、水分；按規(guī)定烘于焊條、焊劑，盡量減少氫的來源。（3）正確地選擇焊接工藝參數(shù)在允許的條件下，盡可能采用較大的線能量進(jìn)行焊接，保證熔池緩慢冷卻，使溶解在熔池中的氣體能夠逸出；采用短弧焊，減少弧柱與空氣的接觸，減少空氣中的氮?dú)狻⒀鯕膺M(jìn)入熔他的機(jī)會(huì)。（4）選擇好電源種類和極性焊接低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，用交流容易產(chǎn)生氣孔，直流正接氣孔傾向減小，直流反接氣孔傾向最小。

預(yù)防措施焊后殘留在焊縫中的熔渣稱夾渣，由于焊接冶金反應(yīng)產(chǎn)生的、焊后殘留在焊縫金屬中的非金屬雜質(zhì)（如氧化物、硫化物等）稱夾雜。夾渣尺寸較大，且不規(guī)則，減弱焊縫的有效截面積，降低焊接接頭的塑性和韌性。在夾渣的尖角處會(huì)造成應(yīng)力集中，因而對(duì)淬硬傾向較大的焊縫金屬，易在夾渣尖角處擴(kuò)展為裂紋。夾雜物、若尺寸很小且呈彌散分布時(shí)（硫化物等低熔點(diǎn)夾雜物除外），對(duì)強(qiáng)度影響不大。

九、夾渣和夾雜（2）（1）冶金方面的原因主要是冶金反應(yīng)產(chǎn)生了高熔點(diǎn)，密度大的金屬或非金屬氧化物。這些氧化物不容易從熔池中浮起，也有可能產(chǎn)生了低熔點(diǎn)硫化物共晶形式夾雜。（2）工藝方面的原因主要是焊接工藝參數(shù)不合適，使熔池溫度低，冷卻熔渣不易浮出；焊前清理不干凈或多層焊時(shí)層間清渣不徹底，也會(huì)產(chǎn)生夾渣。產(chǎn)生原因冶金過程中產(chǎn)生的非金屬夾雜物，是不可避免的，但可采取有效的預(yù)防措施，改善夾雜物大小和形態(tài)。①選用脫渣性、脫氧和脫硫性能好的焊條、焊劑。②選用合適的坡口角度和合理的焊接工藝參數(shù)，使熔池存在的時(shí)間不要太短。③運(yùn)條要平穩(wěn)，焊條擺動(dòng)的方式要有利于熔渣上浮。酸性焊條操作中要注意趕渣，使熔渣浮在熔池后面，不要熔渣，鐵水不分。堿性焊條操作中要采用短弧焊接。④仔細(xì)清理坡口邊緣及焊絲表面油污。多層焊時(shí)要注意將前道焊縫的熔渣清理干凈后，再焊下一道（層）焊縫。⑤雙面焊時(shí)，一定要清除焊根后，再焊反面。施焊時(shí)要保護(hù)好熔池，防止空氣侵入。

預(yù)防措施在焊接過程中，焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋叫做熱裂紋。它是一種不允許存在的危險(xiǎn)焊接缺陷。焊接熱裂紋按產(chǎn)生形態(tài)、機(jī)理以及產(chǎn)生的溫度區(qū)間，可分為：結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋。熱裂紋通常都沿晶界開裂，如焊縫中的熱裂紋一般都沿柱狀晶粒、等軸晶粒或樹枝狀晶界，而熱影響區(qū)的熱裂紋則沿原來的奧氏體晶界；熱裂紋表面都呈氧化色，有的熱裂紋中間還充滿了熔渣。九裂紋（3）一、熱裂紋結(jié)晶裂紋又稱凝固裂紋，是焊縫凝固后期形成的焊接裂紋。這種裂紋主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼焊縫中，尤其是硫、磷、硅、碳較多的鋼材中，在單相奧氏體鋼，鎳基合金，及某些鋁及鋁合金焊縫中，也容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。九裂紋（3—1）液化裂紋是在母材近縫區(qū)或多層焊的前一焊道，因受熱液化在晶界上形成的焊接裂紋。這種裂紋主要發(fā)生在含有鉻鎳的高強(qiáng)鋼，奧氏體不銹鋼，以及某些鎳基合金的近縫區(qū)或多層焊焊道金屬中。九裂紋（3—2）多邊化裂紋是在焊縫金屬多邊化晶界上形成的一種熱裂紋。裂紋主要產(chǎn)生在某些純金屬或單相合金如奧氏體不銹鋼、鐵一鎳基、鎳基合金的焊縫金屬中。九裂紋（3—3）主要是設(shè)法減少焊縫中的低熔點(diǎn)共晶物和降低冷卻時(shí)的拉應(yīng)力，可采取以下措施：①限制鋼材及焊接材料中易偏析元素和有害雜質(zhì)的含量，特別應(yīng)當(dāng)盡量減少硫、磷等雜質(zhì)含量及降低含碳量。②調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分，改善焊縫組織，細(xì)化焊縫晶粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點(diǎn)共晶的有害影響。③控制焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)，采用多層多道焊法，避免中心線偏析，防止中心線裂紋。④提高焊條或焊劑的堿度，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善偏析程度。⑤采取各種降低焊接應(yīng)力的工藝措施。⑥斷弧時(shí)采用引出板，或逐漸滅弧，并填滿弧坑，可以減少弧坑裂紋的產(chǎn)生。⑦降低鋼材中有害雜質(zhì)的含量，細(xì)化鋼材晶粒，改變有害雜質(zhì)的形狀和分布。

產(chǎn)生原因聚集在晶粒邊界或焊縫中心的液態(tài)低熔點(diǎn)共晶，在焊縫冷卻過程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力作用下開裂。預(yù)防措施焊接接頭冷卻到較低溫度下（對(duì)于鋼來說，在Ms溫度以下），產(chǎn)生的裂紋，稱為冷裂紋。冷裂紋可在焊后立即出現(xiàn)，也可能需經(jīng)過一段時(shí)間（幾小時(shí)，幾天，甚至更長的時(shí)間）才出現(xiàn)，這些不是在焊后立即出現(xiàn)的裂紋叫做冷裂紋，也稱延遲裂紋，它是冷裂紋中比較普遍的一種形態(tài)，具有更大的危險(xiǎn)性。產(chǎn)生原因鋼材的淬硬傾向，焊接接頭的含氫量及其分布和焊接接頭拘束應(yīng)力的大小是焊接高強(qiáng)鋼（包括中碳鋼，低合金高強(qiáng)鋼和中合金高強(qiáng)鋼）產(chǎn)生冷裂紋的三大要素。鋼材的淬硬傾向越大，焊件越厚、冷卻速度越大，剛性拘束越大，擴(kuò)散氫含量越高，產(chǎn)生冷裂紋的傾向越大。九、冷裂紋（3—1）防止冷裂紋的原則是盡可能地降低焊縫中擴(kuò)散氫的含量，降低焊接應(yīng)力和冷卻速度，具體措施如下：1．嚴(yán)格控制氫的來源①選用低氫焊接材料，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的與母材配套的低氫焊條和焊劑。對(duì)于某些強(qiáng)度級(jí)別高而又非常重要，應(yīng)選用超低氫（＜1.0mL/10g）高強(qiáng)度高韌性焊接材料。②加強(qiáng)焊前清理，必須按規(guī)定溫度仔細(xì)烘干焊條、焊劑，妥善保管烘好的焊條焊劑，防止受潮，隨用隨取；焊前除凈待焊區(qū)的油、銹、及其它污物。③因CO2氣體保護(hù)焊，可以獲得低氫焊縫、故可考慮用CO2氣體保護(hù)焊焊接淬硬傾向較大，對(duì)氫敏感性較強(qiáng)的鋼種。預(yù)防措施①選用含合金元素較高的焊接材料，降低焊縫中硅的含量、提高M(jìn)n／Si比、細(xì)化晶粒、提高焊縫金屬的韌性。②推薦用“軟蓋面層焊法”制造高強(qiáng)鋼焊接結(jié)構(gòu)、該法采用與母材等強(qiáng)的焊材打底、填充，但表層2～6mm厚度用強(qiáng)度級(jí)別低于母材的焊材蓋面，以增加焊縫金屬的韌性貯備，降低接頭的拘束應(yīng)力，從而提高抗裂性。2.提高焊縫金屬的塑性①選擇合理的焊接工藝參數(shù)和線能量，控制焊接接頭在800～500℃的冷卻速度。②焊前預(yù)熱、控制層間溫度，焊后保溫緩冷或焊后立即進(jìn)行消氫處理，從而降低冷卻速度，降低熱影響區(qū)硬度，降低總的應(yīng)力水平，改善焊接接頭組織和性能③選擇合理的焊接順序、減小焊接應(yīng)力。④嚴(yán)格操作，注意不能產(chǎn)生弧坑、咬邊、未焊透等缺陷，以減少應(yīng)力集中點(diǎn)。⑤焊后進(jìn)行熱處理，消除內(nèi)應(yīng)力，改善焊接接頭組織和韌性

3，降低焊接應(yīng)力焊后，焊件在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱（消除應(yīng)力熱處理或其它加熱過程），而產(chǎn)生的裂紋，叫做再熱裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)的過熱粗晶組織中，熱影響區(qū)的細(xì)晶組織和母材都不產(chǎn)生再熱裂紋。在進(jìn)行消除應(yīng)力退火前，焊接接頭有較大的殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中才會(huì)產(chǎn)生再熱裂紋具有一定沉淀強(qiáng)化的金屬材料最易于產(chǎn)生再熱裂紋，普通碳素鋼和固溶強(qiáng)化的金屬材料，一般都不產(chǎn)生再熱裂紋。九、再熱裂紋（3—2）必須同時(shí)具備下列四個(gè)條件才有可能產(chǎn)生再熱裂紋。①只有用Cr、Mo、V、Ti、Nb元素等沉淀強(qiáng)化的珠光體耐熱鋼、低合金高強(qiáng)鋼及不銹鋼等才產(chǎn)生再熱裂紋。以14MnMoNbB（B為硼）鋼為例，只有在調(diào)質(zhì)狀態(tài)，進(jìn)行焊后熱處理才產(chǎn)生再熱裂紋。②再熱裂紋最容易產(chǎn)生在厚件和應(yīng)力集中處。③再熱裂紋產(chǎn)生在一定的溫度范圍，對(duì)于一般低合金高強(qiáng)鋼約在500