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摘要：近年来，随着工业的迅速发展，工业中的很多材料、构件朝着可靠化、轻量化发展，受成本、施工环境等因素的影响，单一的材料无法满足工业需要。为此，在这种情况下，利用异种钢焊接可以实现多种材料的结合，使金属材料的性能增强。然而，受各种因素的影响，在一些材料的焊接接头处会形成裂纹，从而影响材料性能。为此，为了避免出现大厚度异种钢焊接接头焊接裂纹，有关人员必须要研究出现裂纹的原因，并采取措施加以解决。本文就大厚度异种钢焊接接头焊接裂纹形成原因及对策进行探讨，在介绍其裂纹形成原因的基础上，阐释了具体的解决措施，以供参考。
关键词：大厚度异种钢 焊接接头 焊接裂纹 形成原因 对策
在大厚度的异种钢产品焊接的过程着，会由于产品自身的容器壁较厚，而产生一定的焊接应力，使得该应力超过了容器本体复合钢板所能承受的压力而产生开裂等问题，形成焊接接头焊接裂纹。为了解决焊接裂纹问题，有关人员必须要控制焊接过程中产生的应力，并把握好拘束度等，才能解决大厚度异种钢焊接接头焊接裂纹问题，保障相关容器和产品的质量。
一、大厚度异种钢焊接接头焊接裂纹的产生原因
1.1受横向焊接应力的影响，焊接接头出现裂纹
在大厚度异种钢焊接接头附近出现裂纹或者焊缝，这在很大程度上是由于焊接横向应力引起的。所谓焊接横向应力就是在拘束条件下，焊接金属在凝固后的极高温度冷却到环境温度的过程中，其不能自由收缩，这时就会产生焊接裂纹。为此，在每次焊接结束冷却后，容器所受的拉应力大小必须要和该焊道表面所在深度处的坡口宽度成比例，才能避免裂纹的产生。但是，在实际的焊接过程中，由于每一道焊得到上下宽度不同、冷却后的收缩效果不同，从而会导致容器焊接后焊接接口处会受到力的作用，这种力会随着焊接坡口的逐层填充而加大，经过长期积累接口处便可以形成裂纹。如果在接口的背面形成裂纹，就说明当坡口从正面填充到一定深度时，背面由于角变形或角变形趋势产生的拉伸应力已经超过了焊缝正面的收缩拉应力。一旦焊接应力超过了材料所能承受的强度，材料就会在背面形成裂纹，同时，随着裂纹的形成，裂开部分的焊接应力随即解除，而未开裂部分的焊接应力也随之发生变化。
1.2受拘束度的影响，接管接口出现裂纹
如果大厚度异种钢的中心接管附近没有出现裂纹，而在一些非中心位置的接管焊接接头出现裂纹，这便是由于拘束度引起的。而影响接管焊接接头拘束度的因素主要有接管的位置、公称直径和接头形式三个原因。由于接管的位置、公称直径是确定的，为了避免出现裂纹，有关人员必须要改变接管的接头形式，即改变坡口形式，来影响拘束度，避免裂纹扩大化。
1.3冶金因素的影响，导致脱碳层的硬度、强度较低而出现裂纹
在铬镍奥氏体不锈钢与碳素钢或低合金铁素体钢焊接时，通常采用Cr，Ni质量分数较高的不锈钢填充材料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果不锈钢焊缝金属和碳素或低合金钢在铬质量分数和碳质量分数方面的差异，碳原子会越过熔合线，在熔合线附近奥氏体钢焊缝金属一侧形成增碳层，在碳素钢或低合金铁素体钢母材一侧留下一个脱碳层。一旦脱碳层的硬度、强度较低时，就会形成裂纹。
二、避免大厚度异种钢焊接接头出现裂纹的有效措施
2.1减小焊接横向应力，保障力的平衡
为了减小焊接横向应力对大厚度异种钢焊接接头的影响，有关人员并必须要做好焊接横向应力的处理工作，保障力的平衡。首先，经过试验可以发现当中间消除应力热处理能在正面坡口焊接填充到厚度超过一半、但不到2/ 3时就进行，效果会更好，这时裂纹还不会形成。为此，工作人员就需要把握好焊接的时机，合理进行中间消除应力热处理工作。然而，虽然中间消除应力热处理工作会通过每次焊接达到最终的焊接应力，很好的控制焊接应力对焊接接口的影响，但是中间热处理会增加制作成本，焊接人员需要注重成本控制，做好规划工作，以很好的落实中间消除应力热处理工作的开展，避免焊接接口出现裂纹。
2.2合理调整和安排焊接顺序，做好焊接工作
为了避免大厚度异种钢焊接接口出现裂纹，工作人员必须要合理调整和安排焊接顺序，做好焊接工作。对于单面坡口来说，有关人员需要在正面坡口焊接填充到稍微超过一半厚度时，立即进行背面清根，然后接着焊接背面清根后形成的坡口，最后再把正面坡口填满。在清根的过程中，当正面坡口只焊接了刚超过一半的厚度时，焊接应力还不能导致裂纹的形成。而清根工作会使焊接应力适当消除，当清根结束后，焊接应力整体会降低，从而有效避免了裂纹的出现。另外，如果将单面坡口改为双面坡口，坡口最大宽度就减小了一半，焊接应力也会减少一半，这时焊接人员可以正反两面轮流对称焊接坡口，在最大程度上减少角变形及其产生的应力，但是双面坡口加工过程较为复杂。
2.3合理选择堆焊隔离层焊接材料，以保证焊接效果
在大厚度异种钢焊接的过程中，为了保障焊接效果，必须焊接接口裂纹的出现，有关人员需要利用采用预堆焊隔离层工艺，该工艺在应用过程中，需要注意以下几个问题。首先，有关人员需要合理选择堆焊隔离层焊接材料，一般会选择309型焊接材料，这样可以避免腐蚀问题，保障焊接材料的质量。另外，在填充坡口的过程中，焊接人员必须要需要利用预堆焊隔离层工艺，根据相焊的不锈钢元件来选择焊接材料，只有朝向腐蚀介质的一面极有限的区域才需要考虑抗腐蚀问题。最后，焊接人员需要注意控制预堆焊隔离层的最小厚度，使预堆焊隔离层的最小厚度应以后续焊接，减少每次焊接之间的影响，而 当采用碳弧气刨清根时，局部完全可能把预堆焊的隔离层清除掉而露出复合钢板的基层材料来，以避免危险的发生。
三、结束语
总而言之，受横向焊接盈应力、拘束度和冶金因素的影响，大厚度异种钢焊接接口会出现一定程度的裂纹。为了减少这些裂纹，保障大厚度异种钢焊接质量，焊接人员必须要根据实际情况，做好中间消除应力热处理工作，减小焊接横向应力，保障力的平衡，合理调整和安排焊接顺序，做好焊接工作，并合理选择堆焊隔离层焊接材料，才能提高焊接效果，防止大厚度异种钢焊接接口出现裂纹，保障焊接质量。
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论文作者: 马迎曦1,李苗苗2
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/18
标签：裂纹论文; 应力论文; 厚度论文; 异种论文; 材料论文; 人员论文; 横向论文; 《建筑模拟》2018年第35期论文;