弧坑裂纹的产生原因及预防措施

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在压力容器定期检验过程中，对于空气储罐及制冷设备进行磁粉探伤，经常发现在焊接收弧处，存在挥裂纹。基于这种裂纹的常见性及危害性，下面对这种裂纹的特性、产生原因及预防措施进行总结。

1挥裂纹的特点1.1挥裂纹都产生在焊缝收弧处，其类型-般如图 1、2、3所示。

1.2外观特征：裂纹有的可用肉眼看到(-般经过磁粉探伤就清晰可见)，有的在X射线底片上看到，其形状有明显的锯齿状，也常有不明显锯齿状 ，但有较粗长的影像。

1.3产生的时间：这种裂纹是在焊缝凝固过程中产生，并且在凝固后的冷却过程中，还有可能继续发展。它的发生和发展都处在高温下，从时间上来说是处在焊接过程中属 于热裂纹的-种。

2收弧处产生裂纹的原因及措施(1)焊接过程中，当焊缝金属处于熔融状态时 ，就焊接熔池而言，由于热膨胀焊缝金属及其相毗邻的高温下的母材受到周围处于冷”态金属给予的压应力作用，随着结晶冷却，收缩焊缝金属逐渐从受压应力转为受拉应力状态。如果此时构件抗形变能力较低 ，在焊缝的中心部位容易产生裂纹。而对于这些容器，其直径较小，抗形变的能力相对较低，因而易 生裂纹。

(2)对整条焊缝形成而言，当起桓接时必将引起板的挠曲，其表现为收弧处对接间隙增大。随着焊缝的形成，为满足平衡条件必然在收弧处产生拉应力，因而易产生裂纹。

(3)焊缝金属从液相到固相的冷却过程中，-般来说，在液态金属中由于扩散容易，化学成份均匀性问题可以得到解决。但是在固相晶体中，由于扩散困难，不易达到平衡条件所要求的化学成份的均匀性，这样导致了元素的偏析。在实际冷却中，如果冷速过大就会加重这种结晶偏析，从而其结晶裂纹倾向增加，易产生裂纹。

(4)在焊缝形成过程中，杂质及低溶组分被冲积到收弧处，在凝固中柱状晶体交遇于中心部位时，杂质及低溶组分被堆集于该处，使得晶粒与晶粒之同的结合力大为减弱。

(5)焊缝金属凝固期间由于热胀冷缩存在较大的拉应力 ，被拉开的缝隙没有足够的液态金属来填充，因此产生挥裂纹。热裂纹特征 ：热裂纹经常发在焊缝中及热响区，裂纹有纵向裂纹，横向裂纹，焊缝上的裂纹常常沿焊缝的轴向分布 ，挥裂纹有纵向、横向及星状几种。冷裂纹-般是指焊接时在 A3以下温度冷却过程中或冷却至室温以后所产生的裂纹，形成裂纹的温度通常在马氏体转变温度范围内，约为200-3O0度或其以下，故称冷裂纹。冷裂纹有些在焊接后即出现，有些则在几小时，几天，几周甚至更长的时间以后才产生，故又称延迟裂纹，具有延迟性质的裂纹，会造成预料不到的重大事故，因此 ，比-般裂纹具有更大的危险性，必须充分重视。冷裂纹-仅在焊接低合金钢、中碳钢等易淬火钢时容易产生，而且也会在焊接钛合金及铝合金时产生，而低碳钢和奥氏全型不锈钢在焊接时遇到较少。

从上述分析可以看出挥裂纹是热裂纹的-种，这是由于焊接工艺不当而造成的，因而对薄壁容器焊接应采取如下措施加以避免：f11由于挥裂纹是因为断弧时溶池中心是在没有热源的条件下凝固，在冷却时产生了较大冷却速度。因此在焊接弧处焊缝时不要采用过高的焊接速度，在收弧时采用收诲并逐渐断弧，以降低冷速。

f21可进行预热能减懈接熔池的冷却速度，降低焊接应力。随着母材含碳量或碳当量的增加，应适当增高预热温度。

H H图 1纵向裂纹 图 2横向裂纹 图 3星形裂纹(3)由于在收弧处杂质及低溶组分聚集在该处加之溶池搅拌不强烈等综合因素形成所谓的脆断面”。为减少这种影响在焊接工艺上，应使该处溶池变得宽而浅，采用适当的焊接坡口和焊接方法，提高焊缝成形系数。同时严格控制母材和焊材中S、P等有害元素的含量，应选用含锰、硅量较高的焊材、焊剂来避免在焊缝中心部位聚集较多的低溶共晶杂质 ，减少焊缝的裂纹倾向。

(4)由于收弧处焊缝金属凝固过程处于拉应力状态，而拉应力又是产生此裂纹的外因。因此可采用预应力办法 ，即在收弧处施加预压应力 ；或者选择合理的焊接顺序和焊接方向，即在双面焊时采取筒体内焊缝和外焊缝施焊方向相反；以减少收弧处的拉应力，防止裂纹的产生。

(5)对于壁厚较大的设备应采用多层焊，这样既对之前的焊接的焊缝进行了焊后热处理，也对之后的焊接进行了预热，可有效降低冷却速度 ，减少拉应力。

总之，为了减少设备的挥裂纹 ，应对容器制造过程中的焊接工艺进行进-步优化，以防止容器焊缝收弧裂纹的产生，同时对在用容器的定期检验也应重点检验收弧处焊缝 ，以消除制造过程中遗留下的这类裂纹 ，防止生产中断及事故的发生。