焊接缺_陷及检 测课件

焊接缺陷：焊接接头中因焊接产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象叫做焊接缺欠，超过规定限值的缺 欠叫做焊接缺陷。 焊接结构中存在的焊接缺陷影响着焊接接头的质量，如果存在焊接缺陷，一般通过修补来修复，或采取铲除焊 道后重新焊接，有时直接作为判废的依据。 在焊接结构中想获得无缺陷的焊接接头在技术上非常困难，也不经济。为了满足焊接结构的使用要求，可以把 焊接缺欠限制在一定的范围内，使其对焊接结构的运行不致产生危害。不同的焊接结构应用的场合不一样，对 齐质量要求也不一样，所以对缺欠的容许范围也不一样。 评定焊接接头质量优劣的依据是缺欠的种类、大小、数量、形态、分布和危害程度。 GB/T 6417.1-2005 中对焊接缺钱的分类为： u裂纹 u孔穴 u固体夹杂 u未熔合和未焊透 u形状和尺寸不良 u其他缺欠 除了上述六类焊接缺欠以外，还有金相组织不符合要求（如晶粒粗大，金相组织的成分不合格等）和焊接接头的 理化性能不符合要求的性能缺欠（如化学成分、力学性能及不锈钢的耐腐蚀性能等）。 3.1.2.1 概述 一.焊接裂纹的危害性：世界上焊接结构所出现的事故中绝大多数都是由裂纹引起的脆性破坏。 二.焊接裂纹的分类及其一般特征 1. 热烈纹(Hot Cracking)：在焊接时高温下产生的，特征是沿原奥氏体晶界开裂。热烈纹又分为结晶裂纹、液 化裂纹和多边化裂纹。 v结晶裂纹：焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足而不能及时补充，在 应力作用下发生沿晶开裂。发生裂纹的焊缝断面上有氧化的彩色。主要发生在含杂质较多的碳钢、低合金钢(含 硫、磷、碳、硅偏高)焊缝中和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金的焊缝中。 v高温液化裂纹：近缝区或多层焊的层间部位，在焊接热循环峰值温度的作用下，由于被焊金属含有较多的低熔 共晶而被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界发生开裂。主要发生在：含有铬镍的高强钢、奥氏体钢、 以及某些镍基合金的近缝区或多层焊层间部位。 v多边化裂纹：焊接时焊缝或近缝区在固相线稍下的高温区间，由于刚凝固的金属中存在很多晶格缺陷(位错和 空位)及严重的物理和化学不均匀性，在一定的温度和应力作用下，这些晶格缺陷的迁移和聚集，便形成了二次 边界，即所谓的“多边化边界”。因为边界上堆积了大量的晶格缺陷，所以它的组织性能脆弱，高温时的强度和 塑性都很差，只要有轻微的拉伸应力就会沿多边化的边界开裂，产生所谓的“多边化裂纹”。发生在纯金属或单 相奥氏体合金的焊缝或近缝区。 2. 再热裂纹：厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一定温 度下服役的过程中，在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹。也称“消除应力处理裂纹”。多发生在低合金高 强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢和某些镍基合金的焊接热影响粗晶部位。再热裂纹的温度敏感区域550 650。 3.冷裂纹：在焊后冷至较低温度下产生的裂纹。对于低合金高强钢来说，大约在钢马氏体转变温度Ms附近， 由于拘束应力、淬硬组织和氢的共同作用下而产生的。冷裂主要发生在低合金钢、中合金钢、中碳和高碳钢 的焊接HAZ。冷裂纹有如下三类： v延迟裂纹：不在焊后立即出现，而是有一定的孕育期，具有延迟现象。 淬硬脆化裂纹(或称淬火裂纹)：一些淬硬倾向很大的钢种，即使没有氢的诱发，仅在拘束应力作用下也能导致开裂 。它是由冷却时马氏体相变而产生的脆性造成的。 v低塑性脆化裂纹：某些塑性较低的材料，冷至低温时，由于收缩力而引起的应变超过了材质本身所具有的塑性 储备或材质变脆而产生的裂纹。 4.层状撕裂：平行于轧制方向的阶梯裂纹。主要原因：轧制钢材的内部存在不同程度的分层夹杂物(硫化物、氧化 物等)，在焊接时产生的垂直于轧制方向的应力，产生呈“台阶”形的层状开裂，并可穿晶扩展。易发生在厚壁结 构的T型接头、十字接头和角接头。 5.应力腐蚀裂纹：焊接构件如容器、管道等在腐蚀介质和拉伸应力(包括工作应力和残余应力)的共同作用下产生一 种延迟破坏的现象。 v种类：结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹、高温空穴开裂、蠕变开裂。 一. 结晶裂纹 1.机理：焊缝金属在结晶过程中，先结晶的金属较纯，后结晶的金属含杂质较多，并富集在晶界。这些杂质形成 的共晶都具有较低的熔点。在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心部位，形成一 种所谓“液态薄膜”，此时由于收缩而受到了拉伸应力，这时焊缝中的液态薄膜就成了薄弱地带。在拉伸应力作 用下就有可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。 2.产生原因：液态薄膜是产生结晶裂纹的内因，拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件。 *脆性温度区 3.产生结晶裂纹的倾向：杂质较少的金属由于脆性温度区的范围较窄，拉伸应力在此区间作用的时间也较短，使 总应变量小，所以焊接时产生裂纹的可能性也小。若焊缝中的杂质较多，或者有明显方向性的粗大晶粒，则脆性 温度区较宽，拉伸应力在此区间的作用时间也较长，所以裂纹倾向大。焊缝中低熔共晶的数量超过一定界限后， 反而具有“愈合”裂纹的作用。 4.理论上产生的条件：焊缝在脆性温度区内所承受的拉伸应变大于焊缝金属所具有塑性，或者说焊缝金属在脆性 温度区内的塑性储备量小于零时就会产生结晶裂纹。 (一)冶金因素对产生结晶裂纹的影响 1.合金状态图的类型和结晶温度区间：结晶裂纹倾向的大小随着合金状态图结晶温度区间的增大而增加。 2.合金元素： 硫和磷：在各种钢中都会增加结晶裂纹的倾向。能形成多种低熔共晶，使结晶过程中极易形成液态薄膜，从而 增大裂纹倾向。 碳：碳是影响结晶裂纹的主要元素，能加剧其它元素的有害作用。含碳量增加，初生相可由相转变为相， 而硫和磷在 相中的溶解度比在相中低很多。如果初生相或结晶终了前是相，被析出的硫、磷就会富集晶界， 因而增加结晶裂纹倾向。 锰：提高焊缝的抗裂性。脱硫、改善硫化物的分布形态，使薄膜状FeS改变为球状分布。 硅：是相形成元素，应有利于消除结晶裂纹。但是硅含量超过0.4时，容易形成硅酸盐夹杂，从而增加了裂 纹倾向。 Ti、Zr、RE：能形成高熔点的硫化物，对消除结晶裂纹有良好作用。 镍：易于与硫形成低熔共晶，会引起结晶裂纹。 氧：一定量的氧可降低硫的有害作用。 3.凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响：晶粒越粗大，柱状晶的方向越明显，则产生结晶裂纹的倾向就越大。措 施：加入细化晶粒的合金元素(Ti、Mo、V、Nb、Al、RE等)，可破坏液态薄膜的连续性，打乱柱状晶的方向。 焊接188型不锈钢时，希望得到双相组织，焊缝中有少量相可以细化晶粒，打乱奥氏体粗大柱状晶的方 向性，同时， 相有比相溶解更多的S、P的有利作用，提高焊缝的抗裂能力。 (二)力学因素对产生结晶裂纹的影响 1.产生结晶裂纹的必要条件：焊缝金属在脆性温度区塑性低和脆性温度区的范围宽。 2.产生结晶裂纹的充分条件：焊缝承受的拉伸应力1在某一温度超过金属的晶间强度0。 (一) 冶金方面 1.控制硫、磷、碳等有害杂质的含量； 2.改善焊缝凝固结晶、细化晶粒； (二) 工艺因素方面 1.焊接工艺及工艺参数：适当增加焊接线能量E和提高预热温度T0； 2.接头形式：表面堆焊和熔深较浅的对接焊缝抗裂性较高，熔深较大的对接和各种角接(搭接、T形接头和外角接 焊缝等)抗裂性较差； 3.焊接次序：原则是尽量使大多数焊缝能在较小刚度的条件下焊接，使焊缝的受力较小。 1.形成机理：焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶被重新熔化 ，在拉伸应力作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。此外，在不平衡加热和冷却条件下，由于金属间化合 物分解和元素的扩散，造成了局部地区共晶成分偏高而发生局部晶间液化，同样也会产生液化裂纹； 2.判断液化裂纹倾向的指标：脆性温度区T2大小。 3.液化裂纹的影响因素： 化学成分：硼：微量的硼就可产生明显的晶界偏析，除了能形成硼化物和硼碳化物外，还与铁、镍形成低熔 共晶，所以硼的存在就可能产生液化裂纹；镍：降低硫和磷的溶解度、易与许多元素形成低熔共晶，所以易于 产生液化裂纹；铬：含量较高时由于不平衡加热及冷却，晶界可能产生偏析产物，增加裂纹倾向。 工艺因素的影响:线能量越大，输入的热量越多，晶界低熔相的熔化就越严重，晶界处于液态的时间就 越长，液化裂纹的倾向就越大。另外线能量增大会增加焊缝的应力，也会增加液化裂纹的倾向；焊缝的 断面呈明显的倒草帽形，则在凹陷处母材金属过热严重，该处易产生液化裂纹。 4.液化裂纹的防治：与结晶裂纹的防治基本一致。尽可能降低母材金属中硫、磷、硅、硼等低熔共晶组 成元素的含量。 1.形成机理： 多边化边界的形成：焊接时焊缝结晶前沿已凝固的固相晶粒中萌生出大量的晶格缺陷(空位和位错)，在快速 冷却的条件下，由于不易扩散，以过饱和的状态保留于焊缝金属中。在一定的温度和应力条件下，晶格缺陷由 高能部位向低能部位转化，即发生移动和聚集，形成了二次边界，即所谓“多边化边界”。另外，母材HAZ在 焊接热循环的作用下，由于热应变，金属中的畸变能增加，同样也会形成多边化边界。 这种多边化边界一般不与凝固晶界重合，在焊接后的冷却过程中，由于热塑性降低，导致沿多边化的边界产 生裂纹，故称多边化裂纹。 2.多边化裂纹的主要特点： 多发生在纯金属或单相奥氏体焊缝中，个别情况也出现在HAZ中； 裂纹附近常伴随有再结晶晶粒出现，所以多边化裂纹总是迟于再结晶； 裂纹多发生在重复受热的多层焊层间金属中及HAZ，其部位并不都是靠近熔合区。 断口呈现出高温低塑性开裂。 3.多边化裂纹的影响因素： 合金成分：多边化所需的激活能越高，则晶格缺陷的移动和聚集就越慢，形成多边化的时间就长。所以 向焊缝中加入能提高多边化激化能的元素(Mo、W、Ti、Ta等)，可有效阻止多边化过程； 应力状态：有应力存在能增加原子的活动性，所以能加速多边化的进程。 温度：形成多边化过程温度越高所需的时间就越短，就会增加裂纹倾向。 一.冷裂纹的一般特征 1.发生的温度：焊后冷却过程中，Ms点附近或更低，也有的推迟很久才产生。 2.裂纹的起源：多发生在具有缺口效应的焊接HAZ或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。 3.断裂行径：有时沿晶扩展，有时穿晶前进，不像热烈纹那样都是沿晶开裂。 4.出现的时间：有的焊后立即出现，也有的要经过一段时间。 5.裂纹数量：开始少量出现，随时间增长逐渐增多和扩展。 6.敏感钢种及区域：高、中碳钢，低、中合金钢的焊接热影响区。超高强钢、钛及钛合金有时冷裂纹也发生在 焊缝金属中。 1.焊趾裂纹：发生在母材与焊缝的交界处，并有明显的应力集中部位(如咬肉处)。裂纹的走向经常与焊道平行 ，由焊趾表面开始向母材深处扩展。 2.焊道下裂纹：常发生在淬硬倾向较大、含氢量较高的焊接热影响区。裂纹走向与熔合线平行，也有垂直熔合 线的。 3.根部裂纹：发生在含氢量较高，预热温度不足的情况下。起源于焊缝根部应力集中最大的部位。可能出现在 HAZ的粗晶段，也可能出现在焊缝金属中，取决于母材和焊缝的强韧程度以及根部的形状。 v钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三 大主要因素。 (一) 钢种的淬硬倾向：主要决定于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件。钢种的淬硬倾向越大，越易产生裂 纹。原因如下： 1.形成脆硬的马氏体组织： 马氏体组织由于晶格畸变使得其本身就处于硬化状态，在焊接条 件下，粗大的奥氏体转变为粗大的马氏体。 脆硬的马氏体组织发生断裂时消耗的能量较低，裂纹易于形成和 扩展。 组织对裂纹的敏感性由小到大的顺序见右图： 铁素体(F)或珠光体(P) 下贝氏体(BL) 低碳马氏体(ML) 上贝氏体(Bu) 粒状贝氏体(Bg) 岛状M-A组元(M-A) 高碳孪晶马氏体(MT) 小 大 对裂纹敏感性 这些晶格缺陷主要是空位和位错； 在应力和热力不平衡的条件下，空位和位错都会发生移动和聚集，当它们的浓度达到一定的临界值后，就 会形成裂纹源。在应力的继续作用下，就会不断地发生扩展而形成宏观的裂纹。 (二) 氢的作用： 1.氢是引起高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且具有延迟的特征。 2.高强钢含氢量越高，则裂纹的敏感性越大，当局部地区的含氢量达到某一临界值时，便开始出现裂纹，此 值称为产生裂纹的临界含氢量Hcr。 3. 在较低温度下的扩散氢对冷裂的产生和扩展起了决定性作用。这一部分扩散氢可称之为“残余扩散氢HR” 4. 冷至100时的残余扩散氢(HR100)才是致裂的有效氢含量。其求法有两种途径：实测和根据Fick定律建立方程 求解. 5.关于氢在形成冷裂纹过程中作用的几个要点: 金属组织对氢扩散的影响：氢在奥氏体中的溶解度远远比在铁素体中的溶解度大，并且随着温度的增高而增 加。而氢的扩散速度恰好相反，由奥氏体转变为铁素体时突然增大。在焊接高温作用下有大量的氢溶解在熔池 中，在随后的冷却和凝固中，由于溶解度的急剧降低，氢极力逸出，但冷却速度很快，氢来不及逸出而保留在 焊缝金属中，使焊缝中的氢处于过饱和状态，因而氢要极力进行扩散。 氢在致裂过程中的动态行为：当焊缝含碳量低于母材时，焊缝在较高的温度就发生相变，由奥氏体分解为铁素体 、珠光体、贝氏体以及低碳马氏体。此时热影响区金属还没有开始奥氏体分解(含碳量高，发生滞后相变)。由于焊 缝相变导致氢的溶解度突然下降且氢在铁素体、珠光体中的扩散速度很快，氢很快就越过熔合线扩散到尚未发生分 解的奥氏体热影响区。氢在奥氏体热影响区的扩散速度较小，氢不能扩散到距熔合线较远的母材中去，因而在熔合 线附近就形成了富氢地带。 延迟裂纹的开裂机理： 金属内部的缺陷(包括微孔、微夹杂和晶格缺陷等)提供了潜在裂源，在应力的作用下，这些微观缺陷的前沿形成了 三向应力区，诱使氢向该处扩散并聚集。当氢的浓度达到一定程度时，一方面产生较大的应力，另一方面阻碍位错 运动而使该处变脆，当应力进一步加大时，促使缺陷扩展而形成裂纹。 (三) 焊接接头的应力状态： v高强钢焊接时产生延迟裂纹不仅决定于钢的淬硬倾向和氢的有害作用，还决定于焊接接头所处的应力状态 。 v焊接条件下存在的几种应力： 不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力，会引起氢的聚集，诱发氢致裂纹； 金属相变时产生的组织应力：相变时的体积膨胀，可减轻焊后收缩时产生的拉伸应力，降低冷裂倾向； 结构自身拘束条件所造成的应力：包括结构的刚度、焊缝位置、焊接顺序、构件的自重、负载情况以及其 它受热部位冷却过程中的收缩等都会使焊接接头承受不同的应力。 上述三种应力的综合作用统称为拘束应力。 v焊接拘束应力的大小决定于受拘束的程度，可用拘束度R来表示。拘束度的定义：单位长度焊缝，在根部 间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。反映了不同焊接条件下焊接接头所承受拘束应力的程度。 vR值与拘束距离L和板厚有关， L越小， 增大时，拘束度增大。当R值大到一定程度时就产生裂纹，此时 的拘束度R称为临界拘束度Rcr。某焊接结构接头的临界拘束度越大，表示该接头的抗裂性越好。 1.钢种化学成分：钢种的碳当量越高，淬硬倾向越大，即增大冷裂纹的敏感性。以碳当量Pcm为基础，并考虑扩 散氢含量和拘束条件而建立的裂纹敏感指数Pc和Pw： 根据Pc或Pw对裂纹的敏感性，建立了避免冷裂纹所需预热温度的经验公式： 2.拘束应力的影响：拘束应力是产生裂纹的必备条件，正确估算焊接拘束应力的大小是十分困难的，工程上常 借助于拘束度来求得拘束应力。板厚越大，拘束度也越大。 板厚小于50mm时： 板厚大于50mm时： 计算或查表5-10得到R与由实验方法测得的临界拘束度Rcr相比较可作为评定冷裂纹敏感性的依据： 不产生裂纹 产生裂纹 焊接完了的瞬间可以认为焊缝金属中的氢是均匀的，在冷却的过程中，除了向表面逸出氢之外，还向母材热影 响区扩散。这种扩散是不均匀的，常在有塑性应变和微观缺陷的部位发生氢的聚集，使这个部位很快达到临界 氢浓度。 熔合线和焊根部位氢容易聚集。采用软质焊缝会降低氢聚集的程度。 改变坡口形式和采用预热、后热等可不同程度降低氢的聚集。 焊接线能量：过大会引起近缝区晶粒粗大，降低接头的抗裂性；过小会使热影响区淬硬，不利于氢的逸出，增 大冷裂倾向。 预热的影响：合理选择预热温度可有效防止冷裂纹。预热过高会恶化劳动条件，并且局部预热会增加附加应力 ，促使产生冷裂纹。 焊后后热的影响：焊后进行紧急后热可使扩散氢充分逸出，在一定程度上降低残余应力的作用，也可适当改善 组织，降低淬硬性。选择合适的后热温度可适当降低预热温度或代替某些重大焊接结构的中间热处理，改善劳 动条件。 4.焊接工艺对冷裂纹的影响： 多层焊的影响：多层焊的后层对前层有消氢和改善热影响区组织的作用，所以多层焊时预热温度 可比单层焊适当降低。另外，多层焊时尽可能严格控制层间预热温度或后热温度，以便使扩散氢 逸出，否则，氢量会发生逐层积累。同时，多次加热会产生较大的残余应力，从而导致冷裂倾向 增大。 冶金方面： 从冶炼技术上提高钢材的品质。一方面采用低碳多种微量合金元素的强化方式，在提高强度的同时也保证具有 足够的韧性；另一方面，采用精炼技术尽可能降低钢中的杂质，使硫、磷、氧、氮等元素控制在极低水平； 从焊接技术上选择优质低氢焊接材料和低氢的焊接方法； 严格控制氢的来源，烘干焊条、焊剂，注意环境湿度，清理焊丝和坡口附近的铁锈、油污等； 提高焊缝金属的韧性，即采用钛、铌、钼、钒、硼、碲、稀土等微量元素韧化焊缝来防止冷裂纹； 利用焊缝金属的马氏体相变应力松弛效应降低焊接拘束应力，从而提高热影响区的抗冷裂性能； 采用奥氏体焊条焊接某些淬硬倾向大的中、低合金高强钢，可很好的避免冷裂纹。有新旧两种观点。 工艺方面： 正确制定施工程序、选择焊接线能量、预热温度、焊后后热以及焊后热处理等，合理选择焊缝匹配、注意焊 缝的分布位置和施焊的顺序。 多层焊的层间温度不应低于预热温度，也不得高于预热温度的30以上； 采用低匹配的焊缝。 v再热裂纹：在消除应力热处理时产生的裂纹和焊接结构在一定温度条件下工作时产生的裂纹。 一. 再热裂纹的主要特征 1.发生在焊接HAZ的粗晶部位并呈晶间开裂； 2.残余应力和应力集中同时存在时才产生再热裂纹，应力集中系数越大，产生再热裂纹所需的临界应力越小； 3.产生再热裂纹存在一个敏感温度区间； 4.含有沉淀强化元素的金属材料具有产生再热裂纹的敏感性，碳素钢和固溶强化的金属材料一般不产生再热裂 纹。 二. 再热裂纹的影响因素及其防治 (一) 冶金因素 1.化学成分对再热裂纹的影响随钢种的不同而差异； 2.钢的晶粒度：晶粒度越大，则晶界开裂所需的应力越小，也就越容易产生再热裂纹； 3.钢中的杂质越多，会降低晶界开裂所需的应力； 4.接头的部位和缺口效应。 (二) 焊接工艺因素 1.焊接方法：根据钢种的淬硬倾向、对晶粒长大敏感性、焊接结构的形状、板厚及使用上的要求合理选择焊 接方法。（焊接方法的不同其焊接线能量不同） 2. 预热及后热：为防止再热裂纹，必须采用更高的预热温度或配合后热才能有效。 3. 选用低匹配的焊接材料，降低部分强度，提高塑性和韧性； 4. 降低残余应力和避免应力集中。 v 层状撕裂：在厚壁结构的焊接过程中沿钢板厚度方向存在较大应力且钢中有较多的夹杂时，会沿钢板的轧 制方向出现一种台阶状的裂纹。 1.特征：呈阶梯状，沿轧向的应力开裂，是由平行于轧向的平台和大体垂直于平台的剪切壁组成； 常 出现于T形接头、角接头和十字接头中；其产生与钢种强度级别无关，主要与钢中的夹杂量及分布形 态有关。 2.三类层状撕裂：在焊接HAZ焊趾或焊根处由冷裂而诱发形成的层状撕裂；在焊接HAZ沿夹杂开裂； 母材中沿夹杂开裂。 一. 层状撕裂的特征 1.机理： 厚板结构焊接时，特别是T形和角接头，在强制拘束条件下，焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力 和应变，当应变超过母材金属的塑性变形能力时(沿板厚方向)，夹杂物与金属基体之间就会发生分离而产 生微裂，在应力继续作用下，裂纹尖端沿着夹杂所在平面进行扩展，就形成了所谓“平台”。这种平台可 能在多处产生，与此同时，在相邻两个平台之间，由于不在一个平面上而发生剪切应力，造成了剪切断裂 ，形成所谓“剪切壁”。连接这些平台和剪切壁，就构成了层状撕裂所特有的阶梯形态。 2.影响层状撕裂的因素： 非金属夹杂物的种类、数量和分布形态是产生层状撕 的基本原因，是造成钢的各向异性、力学性能差异的内在因素。 Z向拘束应力、焊后的残余应力和负载是造成层状撕裂的力学条件。 氢的影响：HAZ附近的层状撕裂是由冷裂纹诱发的，而氢是影响冷裂纹的重要因素。远离HAZ的母材处产生 的层状撕裂就不受氢的影响。 1.选用具有抗层状撕裂的钢材：精炼钢、控制硫化物夹杂的形态。 2.设计和工艺：尽量避免Z向应力和应力集中。 应尽量避免单侧焊缝，改用双侧焊缝； 在强度允许的情况下，尽量采用焊接量少的对称角焊缝来代替焊接量大的全透焊缝，避免产生过大的应 力； 应在承受Z向应力的一侧开坡口； 对于T形接头，可在横板上先堆焊一层低强的熔敷金属，一防止焊根出现裂纹，同时缓和横板的Z向应力 ； 为防止由冷裂引起的层状撕裂，应尽量采用一些防止冷裂的措施：降氢、提高预热温度、控制层间温度 等。 v焊接构件在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏的现象，叫做应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Cracking，SCC) 一.应力腐蚀裂纹的特征： 1.分布：应力腐蚀裂纹如同疏松的网状或龟裂分布，在焊缝的表面上多以横向裂纹出现，内部形态 像树根。 2.开裂途径：低碳钢、低合金钢、铝合金、黄铜以及镍基合金等，SCC多属沿晶开裂；黄铜和在氯化物介 质中的奥氏体不锈钢，SCC多属穿晶断裂。对于奥氏体不锈钢当腐蚀介质不同时，则开裂的性质也不同，既 可能沿晶也可能是穿晶。 3. SCC的产生与应力：SCC的产生必须有拉伸应力存在。 二. SCC的扩展，分为以下三类： A类： 由起裂点开始，一直向纵深扩展，只有少量分支，以穿晶形式开裂居多。 B类： 由起裂点开始，不是向纵深发展，而是横向扩展，形成树根状的密集分枝，以穿晶形式开裂； 中间类：介于上述两者之间，由起裂点开始，既向纵深扩展，也向横向扩展，具有沿晶特征。 1. 组装：严格控制组装的质量，不能强制组装以防产生较大的残余应力，组装过程中避免各种伤痕、打弧时的烧 痕等。 2. 焊接材料的选择：根据腐蚀介质的不同，焊缝的化学成分和组织应尽可能与母材一致。 3. 焊接工艺：制定合理的焊接工艺，如焊接线能量、焊接顺序、坡口的形式以及变形的控制，以防止焊接HAZ硬 化和晶粒粗大以及产生过大的残余应力和应力集中。 4. 焊后消除应力处理：整体热处理、局部热处理、水压试验、机械拉伸、温差拉伸、锤击以及爆炸法。 5. 表面改质：表面喷涂耐蚀金属、塑料涂层、表面堆焊不锈钢等。 三. 应力腐蚀裂纹的影响因素及其防治 一.宏观分析及判断 1. 被焊材质和焊接材料的化学成分； 2. 根据施工中的焊接工艺：组装、预热温度偏低、焊缝表面成形不佳、咬边严重等。 3. 产品结构的运行工况条件:腐蚀介质、高温高压、动载荷、疲劳等 二. 微观分析及判断 1. 热裂纹：出现在焊缝，具有沿晶特征，有时还带有氧化的彩色。有的热烈纹也出现在近缝区。 2. 冷裂纹：主要出现在低合金高强钢、中高碳钢的HAZ，与粗晶淬硬组织有密切关系。裂纹的走向有时穿晶， 有时沿晶，这要根据材质、氢和受力状态而定。 3. 再热裂纹：主要沿过热粗晶区的边界发生和扩展。 4. 层状撕裂:撕裂沿硫化物夹杂呈梯形扩展。 5. 应力腐蚀裂纹： 三. 断口分析及判断： 韧窝断裂、解理断裂、河流花样、舌状花样、扇形花样。 焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴称为气孔。 气孔有时候单个出现，有时以成堆形式聚集在局部区域，其形状有球形、条虫形等。 焊缝气孔是典型的焊接冶金缺陷，形成焊缝气孔的根本原因是焊接区侵入了气体。从形成气体的来源不同可 分为两类：一类是来自外部的溶解度有限的气体，如氢气和氮气；另一类是熔池冶金过程中的产物，如CO 和H2O。焊接熔池吸收的气体因过饱和而形成了气泡，气泡由于种种原因不能及时排出而残留于焊缝内就形 成了气孔。 气孔的形成取决于两个因素：气泡上浮速度和焊缝凝固速度。如果气泡上浮速度大于焊缝凝固速度，则形成 的气泡有充足的时间浮出，不会形成气孔；如果气泡上浮速度小于焊缝凝固速度，则气泡还没有浮出熔池就 凝固了，就会形成气孔。 焊缝中常见的气孔主要有氢气孔、CO气孔、氮气控、H2O气孔等，其分布方式有弥散均布、密集、线状、条 状、单个等状态；气孔的形状有针孔、气泡、蠕虫状、螺钉状、也有的气孔贯穿整个焊缝横断面；气孔的位 置有的在焊缝表面，