通常情況下，埋弧焊接頭有可能產(chǎn)生兩種類型的裂紋，即結(jié)晶裂紋和氫致裂紋。前者只限于焊縫金屬，后者則可能發(fā)生在焊縫金屬或熱影響區(qū)。 結(jié)晶裂紋 鋼材焊接時(shí)，焊縫中S，P等雜志在結(jié)晶過程中形成低熔點(diǎn)共晶。隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，它們逐漸被排擠在晶界，形成了“液態(tài)薄膜”。焊縫凝固過程中，由于收縮作用，焊縫金屬受拉應(yīng)力，“液態(tài)薄膜”不能承受拉應(yīng)力而形成裂紋?？梢姰a(chǎn)生“液態(tài)薄膜”和焊縫的拉應(yīng)力是形成結(jié)晶裂紋的兩方面原因。 鋼材的化學(xué)成分對(duì)結(jié)晶裂紋的形成有重要影響。硫?qū)π纬山Y(jié)晶裂紋影響最大，但其影響程度又與鋼中其他元素含量有關(guān)，如Mn與S結(jié)合成MnS而除硫，從而可以抑制S的有害作用。Mn還能改善硫化物的性能、形態(tài)及其分布等。此外，是否產(chǎn)生結(jié)晶裂紋不僅與焊縫金屬中的Mn/S值有關(guān)，還與含碳量有關(guān)。為了防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，含C量愈高，Mn/S值也愈高。Si和Ni的存在也會(huì)增加硫的有害作用。 埋弧焊焊縫的熔和比通常都較大，因而母材金屬的雜質(zhì)含量對(duì)結(jié)晶裂紋傾向有很大關(guān)系。母材雜質(zhì)較多，或因偏析使局部C，S含量偏高，Mn/S可能達(dá)不到要求?？梢酝ㄟ^工藝措施(如采用直流正接、加粗焊絲以減小電流密度、改變坡口尺寸等)減小熔合比；也可通過焊接材料調(diào)整焊縫金屬的成分，如增加含Mn量，降低C，S量等。 焊縫形狀對(duì)于結(jié)晶裂紋的形成也有明顯的影響。窄而深的焊縫會(huì)造成對(duì)稱的結(jié)晶面，“液態(tài)薄膜”將在焊縫中心形成，有利于結(jié)晶裂紋的形成。焊接接頭形式不同，不但剛性不同，并且散熱條件與結(jié)晶特點(diǎn)也不同，對(duì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的影響也不同。 氫致裂紋 氫致裂紋較多地發(fā)生在低合金鋼、中合金鋼和高碳鋼的焊接熱影響區(qū)中。它可能在焊后立即出現(xiàn)，也叮能在焊后幾小時(shí)、幾天甚至更長時(shí)間才出現(xiàn)。這種焊后若干時(shí)間才出現(xiàn)的裂紋稱為延遲裂紋。氫致裂紋是焊接接頭含氫量、接頭顯微組織、接頭拘束情況等因素相互作用的結(jié)果。 在焊接厚度10mm以下的工件時(shí)，一般很少發(fā)現(xiàn)這種裂紋。工件較厚時(shí)，焊接接頭冷卻速度較大，對(duì)淬硬傾向大的母材金屬，易在接頭處產(chǎn)生硬脆的組織。另一方面，焊接時(shí)溶解于焊縫金屬中的氫，由于冷卻過程中溶解度下降，向熱影響區(qū)擴(kuò)散。當(dāng)熱影響區(qū)的某些區(qū)域氫濃度很高而溫度繼續(xù)下降時(shí)，一些氫原子開始結(jié)合成氫分子，在金屬內(nèi)部造成很大的局部應(yīng)力，在接頭拘束應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋。 針對(duì)氫致裂紋產(chǎn)生的原因，可似從幾方面采取措施。減少氫的來源及其在焊縫金屬中的溶解，采用低氫焊劑；焊劑保管中注意防潮，使用前嚴(yán)格烘干；對(duì)焊絲、工件焊口附近的銹、油污、水分等焊前必須清理干凈。 通過焊劑的冶金反應(yīng)把氫結(jié)合成不溶于液態(tài)金屬的化合物，如高錳高硅焊劑可以把氫結(jié)合成HF和OH兩種穩(wěn)定化合物進(jìn)入熔渣中，減少氫對(duì)生成裂紋的影響。正確選擇焊接工藝參數(shù)，降低鋼材的淬硬程度并有利于氫的逸出和改善應(yīng)力狀態(tài)，必要時(shí)可采用預(yù)熱。采用后熱或焊后熱處理。焊后熱有利于焊縫中溶解氧順利逸出。 有些工件焊后需要進(jìn)行熱處理，一般情況下多采用回火處理。這種熱處理效率一方面可消除焊接殘余應(yīng)力，另一方面使已產(chǎn)生的馬氏體高溫回火，改善組織。同時(shí)接頭中的氫可進(jìn)一步逸出，有利于消除氫致裂紋，改善熱影響區(qū)的延性。 改善接頭設(shè)計(jì)，降低焊接接頭的拘束應(yīng)力。在焊接接頭設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡可能消除引起應(yīng)力集中的因素，如避免缺口、防止焊縫的分布過分密集等。坡口形狀盡可能對(duì)稱為宜，不對(duì)稱的坡口裂紋敏感性較大。在滿足焊縫強(qiáng)度的基本要求下，應(yīng)盡量減少填充金屬的用量。埋弧焊時(shí)，焊接熱影響區(qū)除了可能產(chǎn)生氫致裂紋外，還可能產(chǎn)生淬硬脆化裂紋、層狀撕裂等。 本文參考《焊接工藝》一書。