摘要：在这篇文章之中，笔者通过针对工程建筑过程中焊接工艺和理化试验，对焊接裂纹如何形成的原因进行了深入的研究，并且针对在工程施工过程中出现的问题提出了相对应的解决措施，从而对建设施工过程中裂纹的形成进行有效的控制，希望能够为相关行业提供有意义的参考与借鉴。
关键词：焊接工艺；理化试验；钢结构；焊接接头；焊件
在建设施工过程中有一种常见的钢结构焊接方式，就是T型焊接接头，T型焊接接头无论是在船舶领域、还是在桥梁建设领域或者是石油化工领域有着非常广泛的应用。T形接头指的是将一个焊件端面与另一个焊件表面构成的类似直角或直角的接头。T型连接就是工程施工过程中一种经常使用的连接方式，然而，在工程实际施工过程中，由于实际施工的工程会不同程度上受到各类因素的影响，焊接裂纹问题的出现必然是没有办法避免。在本文之中，笔者通过在实际工程的施工中，对钢结构 T 型连接的时候裂纹形成的原因和预防手段进行了深入的探讨。依据行业内有关标准，把T型试件放置相关在验设备之中，再进行实施焊接裂纹试验。利用EH36钢作为焊接裂纹试验应用的T型连接母板，在这个试验当中主要使用到三类规格批号：3201130900、612627、3201542400。在图1之中显示了试验应用的焊接设备、试验焊接手段和试验焊丝。根据焊接裂纹工程温度科学的选取了试验温度。并且确定试验温度使用达到-5℃。为可以正确的实施试验，在进行焊接裂纹试验的时候，尽可能的保证与实际施工中工程的条件相符，并且在试验的过程中不能提前对相关试验设备进行预热处理。
图1 焊接试验和焊丝
1.对焊接接头性能造成影响的因素
（1）从力学的层面来讲，接头焊接是否良好和接头形状有没有连续直接决定了焊接接头的性能是否能够达到相关的标准。对于在进行施焊过程中有可能形成的焊接接头发生错位、角焊缝的趾部与根部以及出现余高等焊接问题，这些问题都会导致形成不一样程度的应力集中。尤其是在焊接的过程中没有焊透与焊接裂纹。通常情况下，会形成由局部应力集中，转变为接头出现破坏的起始点。总而言之，焊接接头在施工过程中可能会存在着不均匀的力学性能。
（2）从材质的角度来讲，在焊接过程中焊接热循环与焊缝金属的化学成分会导致接头组织改变，由接头组织发生的改变会导致接头的性能出现改变。然而，焊接条件直接决定了热影响区的接头组织、焊缝和焊缝金属的成分。比如，针对相同的接头应用不一样的焊接手段，利用好这种不同的焊接手段能够获取到不一样的性能。若要降低焊缝金属中的杂质，可以采取使用手工电弧焊、埋弧自动焊的方式进行科学的焊接效果会比较好。
2焊接裂纹的成因分析
焊接裂纹是钢结构产品在进行加工过程中最为常见的一种缺陷。钢材在进行焊接作业的过程是一项非常复杂又带有极强技术的工作，钢材的焊接作业会受到各种因素的影响作用，从而能够产生焊接应力，导致钢结构产品在进行加工过程中产生裂纹。钢结构产品出现裂纹这种缺陷极大的影响到钢结构产品的强度、对于刚度的影响特别大，因此一定要对钢结构产品出现裂纹这个问题特别重视。
2.1关于再热裂纹的介绍
在进行焊接工件的过程中，焊接工件的温度不断升高，当温度加热到一定程度时，焊接工件上自然会形成裂纹，这就是通常所说的再热裂纹，再热裂纹属于非常常见的一种裂纹形式。这类裂纹发生在低合金结构中，产生的原因主要是由于该类合金结构中含有大量的 Cr、Mo、V 的元素成分，很容易在应力集中的位置的出晶区之中形成，而且顺着粗大奥氏体体晶粒界限延展，断口处出现了明显的氧化现象是这种裂纹最为主要的特点。
2.2关于冷裂纹的介绍
冷裂纹与热裂纹相比最大的区别是表面没有出现氧化的特点。当焊接接头被冷却至小于 Ms 点的时候，冷裂纹会经常出现在焊接热影响区，这就是冷裂纹出现的原理。
2.3关于热裂纹的介绍
热裂纹和冷裂纹相比其中最大的区别就在于温度的不同。当焊接温度比较高的情况下会形成热裂纹，而且形成的热裂纹和空气接触后热裂纹的外表面就很容易氧化。
3 试验流程
3.1 试验焊丝种类对裂纹的影响
这个试验总共应用了八种焊丝。为进一步的分析裂纹产生机理，试验之前充分的考虑了焊丝的种类因素，并且根据已有的焊丝的种类因素总共制作了十组试件，展开焊接试验。根据全球相关规范确定试验过程中的湿度与温度。在图2之中显示了室温 20℃的时候的对于该试验的结果。观察图2能够非常明晰的得出，焊丝种类会在很大程度上影响到焊接的裂纹。当进行焊接的时候，114212 批次焊丝所产生焊接裂纹最多。
图2 焊丝种类对裂纹造成的影响
3.2试验裂纹受处理制度的影响
在不实施预热的前提条件下，使用JQ.YJ501.1、DW-100E、GFL-71以及THY-51B（114212 批次）四类焊丝进行试验，通过应用相同的焊接手段，T 型焊接接头都存有不一样程度的裂纹。随后，对114212 批次（THY-51B）焊丝经过实施预热与后热试验。试验结果证实裂纹会由于后热与预热而出现了减少，对比于后热与预热，预热有着更加显著的焊接效果。
3.3 试验硬度对焊接裂纹的影响
选择三个不同的焊接位置实施T 型焊接接头硬度试验，采取的方式分别为后焊面下 2cm的位置、板厚中心处以及先焊面下方2cm的位置，板厚中心位置和后焊面下 2cm的位置有着不一样的焊丝焊接接头的硬度值。通过选取三个不同的焊接位置试验结果证实，所有焊丝焊接的 T 型接头的硬度值都没有超出许可的范围，也就是所有的焊丝焊接的 T 型接头的硬度值≤350HV。在后焊面 2cm 位置，114212 批次焊丝的有着偏高的硬度值；在先焊面 2cm 位置，114212 批次焊丝的有着偏高的硬度值；在板厚中心位置，试验结果均为正常，没有产生焊接裂纹。应用114212 批次焊丝实施焊接的时候，形成了比较多的焊接裂纹，这有可能和热影响区有着偏高的硬度值相关。
4 分析试验结果
通过以上试验，对本工程焊丝的硬度、有没有预热和焊丝的种类等对T 型焊接接头形成裂纹的影响进行了充分的考虑，依据裂纹的外观以及形状等综合因素，可以初步的判定为这种裂纹是由于氢致延迟才出现的裂纹。形成焊接裂纹的因素非常多，不可以仅凭借单一的因素作出草率的判定，不管是出现的是哪一类的焊接裂纹，都应当实施全面的试验来进行科学的判断。
5 预防手段
为了保证焊接工程的质量防止焊接裂纹的出现，可以通过采取构建预热制度预防这种延迟裂纹。为对延迟裂纹的形成进行更加有效的控制，构建出预热制度的预防机制，在进行确立预热温度的时候，应当对焊接过程中扩散氢含量、碳当量等多种因素进行充分合理的考虑。应用预热制度预防这种延迟裂纹的时候，需要根据掌握的扩散氢含量、碳当量等多种因素之后对敏感度指数 SI进行充分的考虑：
SI=12Pcm +lg 10 [H]
在上述的公式中，[H]代表熔敷金属扩散氢含量，化学成分参量在上述公式中用P cm表示，依据试验中所含的不一样的H 量实施分组，在表1之中显示了详细的试验分组结果。
表1 H 量的敏感度指数分组
Tab.1 Sensitivity index grouping taking
into account H content
注：1. 在本表之中，需要超低的氢含量；不控制含氢量用H1表示，H2代表氢含量。
2. A=3.0；B=3.1～3.6；C=3.6～4.0；D=4.1～4.5；E=4.6～5.0；F=5.1～5.5；G=5.6～7.0
通过上述的试验和科学的计算以后得出了相应的试验结果，在同样的焊接试验环境中，上述的6类主要的焊丝在进行焊接的过程中所需要的最低预热温度是要达到20℃，6类主要的焊丝在进行焊接的过程中所需要的最高预热温度是达到118℃，在实际建设工程施工过程中，满足这种预热温度非常容易进行施工，这就给施工过程带来了极大的便利，而且对于这种预热温度容易进行管控，所以，在实际工程施工之中应用本实验结果可以有效的避免焊接裂纹的形成，从而在一定程度上提高了建设工程的质量，因此在相关行业中非常值得进行广泛的应用和全面的推广。
4.总结
综合上文所述，通过上述的试验，对本工程焊丝的硬度、有没有预热和焊丝的种类等对T 型焊接接头形成裂纹的影响进行了充分的考虑，依据裂纹的外观等综合因素，可以初步的判定为这种裂纹为氢致延迟裂纹。形成焊接裂纹的原因非常的复杂，不可以仅凭借单一的因素就作出判定。不管在建设工程施工过程中出现的是哪类裂纹，都需要对出现的焊接裂纹作出全面的试验。通过试验结果对裂缝形成的原因作出正确的判定，从而根据对焊接裂纹科学的判断制定出合理的、有效的、完善的应对措施，这样才能够保证建设施工的质量达到相应的标准，是建设施工单位得到极大的提升，同时也能够提升相关施工人员的综合素质能力。
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论文作者:字文旺
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第35期
论文发表时间:2019/12/18
标签：裂纹论文; 焊丝论文; 过程中论文; 硬度论文; 钢结构论文; 温度论文; 因素论文; 《建筑模拟》2019年第35期论文;