工艺因素

在金属凝固过程中，金属纯度不同结晶速度不同，金属结晶使得 体积减小收缩，产生拉伸变形，当变形量超过塑性变形极限就产生了 结晶裂纹。冶金因素和收缩力的因素是影响结晶裂纹形成的两个主要 因素。从而可知焊丝与母材配套是非常重要的。

高强钢焊接时经常遇到延迟裂纹，原因是：钢种的淬硬倾向；焊 接接头的含氢量及其分布；焊接接头约束应力状态。这是产生延迟裂 纹的三大因素。

a.钢的淬硬倾向，取决于钢的材质，牌号越高，强度越硬，淬硬 性越强。板厚度大易产生冷裂缝，温差大冷却速度快易产生冷裂缝。在急剧冷却的条件下容易发生脆断。

b.氢的作用，氢是引起焊接件产生延迟裂纹的主要原因并且具有 延迟的特征。焊接接头氢含量越高，则产生裂纹的倾向越大，当含氢量超过某 一临界值时，便开始出现裂纹。氢的含量越大裂纹的尺寸和数量越大。氢的临界含量与预热温度以及冷却速度等而异，随着碳当量的提高产 生焊接裂纹的临界含氢量将降低。就是说：钢的碳当量越高，强度越 高，产生焊接裂纹的临界氢含量就越低，更易于产生冷裂纹。

c.焊接接头约束应力状态，在焊接时主要存在以下应力：不均匀 加热和冷却产生的热应力；结构本身产生的应力，和结构的刚度、约 束条件、焊缝位置、焊接顺序、构件自重以及负载有关。

焊接接头再次加热时，由于第一次焊接热过程中的饱和碳化合物 （主要是钒、钼、铬的碳化物）再次析出，参与第二次焊接冶金过程， 造成晶界的弱化和脆化，当境界的塑性应变能力不足以承受焊接产生 的收缩应变时，就产生了再热裂纹。

焊接时熔池金属在凝固过程中，有大量的砌体要从金属中逸出来，当凝固速度大于气体逸出速度时，就形成气孔。 

产生气孔的主要原因：母材或填充金属表面有锈、油污等，焊丝焊剂未烘干会增加气孔量，因为锈、油污、焊药皮、焊剂中的水分在 高温下分解为气体，增加了高温金属中的气体含量。焊接能量过小， 熔池冷却速度过快，不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足，焊芯锈蚀 或药皮变质、剥落等因素也会增加氧气孔。此外，埋弧自动焊电压过 高，接头未清理干净，焊剂中混有垃圾，焊剂覆盖厚度不当或焊剂斗 阻塞，焊丝表面清理不够等，焊接过程中都易产生气孔。 

气孔的危害：气孔减少了焊缝的有效面积，使焊缝疏松，从而降 低了焊缝强度，降低塑性，严重时还会引起泄漏。气孔也是引起应力 集中的因素，应力集中易产生断裂。氢气孔还可能促成冷裂纹的出现。

焊材与母材匹配不当，或焊接过程中某些元素烧损等原因，容易 使焊缝金属化学成分发生变化，造成焊缝金属组织不符合要求。影响 力学性能下降，还会影响焊缝耐腐蚀性能！

焊接过程对焊件进行局部加热，不均匀加热是工件产生不均匀变 形的原因。焊缝和焊缝附近的金属发生收缩。收缩发生在两个方向：沿着长度方向的纵向收缩和垂直于焊缝的横向收缩。 

偏析产生的原因是，熔池中的焊缝金属在凝固过程中，液相、固 相两相在变化着的。先结晶的固相比较纯，后结晶的固相富集杂质， 由于焊接过程冷却较快，结晶先后所产生的化学成分不均匀，从而形 成了偏析。

a.坡口尺寸不合理； 

b.坡口有油污； 

c.多层焊接时，层间清渣不彻底； 

d.焊接线能量小； 

e.焊缝散热太快，液态金属凝固过快； 

f.焊条耀皮、焊剂化学成分不合理，熔点过高； 

g.多层分道焊接时，焊丝位置不当。

a.焊接电流小，熔深浅； 

b.坡口和间隙不合理，钝边太大； 

c.磁偏吹影响； 

d.焊条扁芯度太大； 

e.层间及焊根清理不良； 

f.焊丝未对准； 

a.焊接电流过小； 

b.焊接速度过快； 

c.焊条角度不正确； 

d．产生弧偏吹现象； 

e.焊接处下坡焊位置，母材未融化时已被铁水覆盖； 

f.母材表面有油污或氧化物影响熔敷金属与母材之间的融化结合；

g.焊缝拒不弯曲过大。

产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大，焊丝速度太 小造成的。坡口不合理或装配间隙不均匀，焊丝与工件角度不正，摆 动不合理，电弧过长，焊接次序不合理，焊接参数不当等都会造成咬边。

a.控制焊缝中硫鳞碳等有害元素。这些有害元素主要来源母材和 焊接材料。母材中的有害元素要低于国家标准，焊丝、焊条药皮、焊 剂中的有害元素低于同牌号的母材。

b.对熔池进行变质处理。通过变质处理细化晶粒，不仅可以提高 焊缝金属的力学性能，还可以提高抗结晶裂纹能力。 

c.调整熔渣的碱度。焊接熔渣的碱度越高，熔池中的脱硫脱氧越 完全。杂质越少，越不易形成低熔点化合物，并可以显著降低焊缝金 属的裂纹倾向。因此在焊接较重要的产品应选用碱性焊条和焊剂。 

d.防止结晶裂纹的工艺措施 

在产品一定的条件下，调整工艺措施可以有效防止结晶裂纹的产生。

第一调整焊接参数，得到抗裂能力较强的焊缝形成系数。焊缝形 成系数随着电压升高而增加，随着电流增加而减小。当线能量不变时 焊接速度越大裂纹倾向就越大。

第二调整冷却速度，冷却速度越高变形率越大，结晶裂纹倾向就 越大。冷却速度可以通过调整焊接参数、预热以及施焊的时间来实现。通常用增加线能量来降低冷却速度的效果是有限的，采用预热效 果明显，但是预热成本高，劳动条件差，只有焊接结晶裂纹非常敏感 的材料时，才用预热法。利用焊接产生的余热可以降低冷却速度，多 道焊接时，道与道之间不停顿连续施焊可以降低冷却速度。焊接后及 时覆盖也可以有效降低冷却速度。 

第三调整焊接顺序，降低约束力。在产品尺寸一定时，合理安排 焊接顺序，对降低接头刚度、减小变形有明显效果，从而可以有效地 防止结晶裂纹。

a.选用优质低氢焊接材料和低氢焊接工艺； 

b 控制氢的来源，烘干焊条、焊剂，注意环境湿度，仔细清理坡 口附近的油污、铁锈； 

c.适当加入某些合金元素，提高焊缝金属韧性，也可防止冷裂缝 产生；

d.工艺措施，正确的施工程序、焊缝位置和施焊顺序，选择焊接线能量，预热温度，焊后热处理；

a.选用在热裂纹敏感小的母材；比如铬钼钢，铬含量大于1.5%的 比小于1%的好。 

b．避免采用应力集中的结构，力求避免产生应力集中的缺陷（夹渣、为焊透等）； 

c.应选择高温强度低于母材的焊缝； 

d.提高预热温度，焊后采用缓冷措施，均可减少再热裂纹的发生。 

e.用低强高速的焊缝盖面，或焊完后用钨极氩弧焊将表面重熔一次，也可以减缓残余应力，有利于减少再热裂纹

a.合理选配焊接材料； 

b.合理选用焊丝，焊丝质量要达标； 

c.适当降低焊速、焊前预热，焊后缓冷； 

d.双面焊接时，焊前适当预热或减小电流，降低焊速； 

e.改进坡口； 

f.调整焊接参数或改变极性（直流）； 

g.合理安排焊接顺序； 

a.清除焊丝坡口及其附近的油污、铁锈、水分和杂物； 

b.焊剂按规定烘干； 

c.焊前预热减缓冷却速度； 

d.用偏强的线能量施焊； 

e.焊剂必须过筛、吹灰、烘干； 

f.调节覆盖层厚度疏通焊剂

a.调整焊接工艺，当功率不变时，增加焊接速度可以使焊缝晶粒细化。为了减少熔池金属过热，在埋弧焊时可以向焊缝金属中附加冷 焊丝，或在坡口预置碎焊丝。 

b.焊后热处理，可以起到改善组织性能、消除残余应力、排除扩 散氢的作用。 

c.由于化学成分引起的焊缝性能不符合要求，应采用在焊剂中添 加易烧毁的有用元素加以补偿。 

1 设计措施

a.合理设计焊缝尺寸和形状，焊缝尺寸大焊接变形大； 

c.尽可能减少不必要的焊缝； 

c.合理设置焊缝位置，尽可能对称与截面中性轴，或使焊缝接近 中性轴，这对减少梁、柱构件挠曲变形有良好效果； 

2 工艺措施

a.采用反变形法，事先估计好变形的大小和方向，在装配时给予 一个相反的变形与焊接变形相抵消，焊接后保持设计要求。 

b.刚性固定法，将构件加以固定，限制焊接变形。这种做法可以 减少焊接变形。 

c.合理选用焊接方法，用能量较低的焊接方法可以有效防止焊接变形。

d.合理的装配顺序可以有效减少焊接变形

a.焊接前应对焊件认真清理，多层焊接时应对前一层熔渣清除干净。

b.防止未焊透、未熔合的措施 

c.调整焊接参数。 

d.修正坡口尺寸。 

e.焊丝送进速度与所选焊接参数相协调。 

f.进行操作，及时发现问题，及时采取措施补救。

a.减少焊缝中的有害杂质（S、P、C）； 

b.控制和调整焊接速度； 

c. b.控制和调整焊缝冷却速度。