埋弧焊接时出现裂缝是怎么形成的
发布时间：2025-06-12 07:33:14点击：
埋弧焊接时出现焊道裂缝，多与焊接过程中应力集中、金属结晶特性及材料成分等因素相关，具体原因及对应情况如下：
一、裂缝形成的主要原因
1. 焊接应力过大
- 热应力：焊接时局部高温导致母材与焊缝金属热胀冷缩不均，冷却过程中产生拉应力，若应力超过材料强度极限则开裂（如厚板焊接或刚性结构中更易出现）。
- 组织应力：焊缝金属冷却时发生相变（如奥氏体向马氏体转变），体积膨胀产生内应力，与热应力叠加后引发裂缝。
- 拘束应力：焊件结构设计不合理（如直角接头、交叉焊缝），或焊接顺序不当，导致焊接过程中位移受限，累积应力无法释放。
2. 焊缝金属结晶特性问题
- 结晶裂纹（热裂纹）：焊接熔池冷却结晶时，低熔点共晶物（如Fe - S共晶，熔点约985℃）在晶界形成液态薄膜，受拉应力作用时被拉开形成裂纹，多位于焊缝中心或弧坑处，表面呈锯齿状。
- 冷裂纹（延迟裂纹）：焊后冷却至室温或更低温度时产生，与氢元素聚集（如焊剂受潮引入氢气）、淬硬组织（如马氏体）及拘束应力共同作用有关，可能延迟数小时至数天出现，多位于热影响区或焊缝根部。
3. 材料与焊剂匹配不当
- 母材含碳或合金元素过高：如高碳钢、低合金钢中碳（C）、硫（S）、磷（P）含量超标，增加结晶裂纹敏感性；母材淬硬性强（如高强钢），易形成冷裂纹。
- 焊剂与焊丝成分不匹配：焊剂熔渣碱度不足（如酸性焊剂抗裂性较差），或焊丝含锰量过低（无法有效脱硫、磷），导致焊缝金属抗裂性下降。
4. 焊接工艺参数不合理
- 焊接电流过大：导致熔池过热，晶粒粗大，晶界强度降低，易产生热裂纹；同时热影响区过热，淬硬倾向增加，诱发冷裂纹。
- 焊接速度过快：熔池冷却速度加快，氢不易逸出，且应力集中加剧，增加冷裂纹风险；速度过慢则热输入过大，晶粒粗大。
- 弧坑未填满：收弧时未采取措施（如多次熄弧填坑），弧坑处金属冷却快、杂质聚集，易形成弧坑裂纹。
二、常见裂缝类型及特点
- 热裂纹：表面可见，呈锯齿状，沿焊缝结晶方向分布，多在焊缝中心或弧坑处。
- 冷裂纹：可能隐藏于内部或表面，呈直线状，多与熔合线平行或垂直，具有延迟性。
- 层状撕裂：发生在厚板母材内部，沿轧制方向呈阶梯状，由母材中夹杂物（如硫化物）在应力作用下开裂导致。
三、预防措施
1. 控制材料与焊剂质量
- 母材焊前检查碳、硫、磷含量，避免使用不合格材料；高强钢焊接时选择低氢型焊剂（如碱性焊剂），并匹配低合金焊丝（如含Mn、Ti、Nb等细化晶粒元素）。
- 焊剂使用前严格烘干（碱性焊剂需350 - 400℃烘干2小时，酸性焊剂250℃烘干1小时），避免受潮引入氢气。
2. 优化焊接工艺
- 调整参数：采用适当的焊接电流和速度，避免热输入过高或过低（如厚板焊接可分多层多道焊，降低单道应力）；收弧时缓慢熄弧，填满弧坑。
- 预热与后热：焊前对母材预热（如高强钢预热150 - 250℃），降低冷却速度，减少淬硬组织；焊后后热（如250 - 300℃保温1 - 2小时），促进氢扩散逸出。
- 合理设计焊接顺序：先焊收缩量大的焊缝，避免交叉焊缝应力集中；对称施焊，减少结构变形拘束。
3. 改善结构设计与应力状态
- 避免焊件结构中出现尖锐拐角、厚度突变，采用圆弧过渡或坡口设计，减少应力集中；必要时增加工艺肋板，降低拘束度。
4. 焊前清理与后处理
- 彻底清除母材表面油污、铁锈及氧化皮，减少杂质带入；焊后对焊缝进行退火处理（如去应力退火），消除残余应力。
总结
埋弧焊焊道裂缝的核心诱因是应力、材料敏感性及工艺缺陷的共同作用，需从材料匹配、工艺参数控制及结构设计等多方面入手，针对性预防热裂纹与冷裂纹的产生。