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冷裂紋一般是指焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉變溫度范圍內(300~200℃以下)產生的裂紋??梢栽诤附雍罅⒓闯霈F,也可以在焊接以后的較長時間才發生,故也稱為延遲裂紋。其形成的基本條件有3個:焊接接頭形成淬硬組織;擴散氫的存在和濃集;存在著較大的焊接拉伸應力。在結晶過程中存在著偏析現象,低熔點共晶和雜質在結晶過程中以液態間層形式存在從而形成偏析,凝固以后強度也較低。當焊接應力足夠大時,就會將液態間層或剛凝固不久的固態金屬拉開,形成裂紋。此外,如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質,當焊接拉應力足夠大時,也會被拉開??傊?,熱裂紋的產生是冶金因素和力學因素共同作用的結果。針對其產生原因,其預防措施如下:
焊后及時進行熱處理。一種是進行退火處理,以消除內應力,使淬火組織回火,改善其韌性;二是進行消氫處理,使氫從焊接接頭中充分逸出。除此之外,選材上提高鋼材質量,減少鋼材中的層狀夾雜物,工藝上采取可降低焊接應力的各種措施,也都是必要的。適當提高焊縫的形狀系數,采用多層多道焊接方法,避免中心線偏析,也可防止中心線裂紋。另外在操作時采用合理的焊接順序和方向,采用較小的焊接線能超,整體預熱和錘擊法,收弧時填滿弧坑等工藝措施,也能預防熱裂紋的產生。
冷裂紋的預防措施主要有幾方面:一是選擇合理的焊接規范和線能,改善焊縫及熱影響區組織狀態,如焊前預熱、控制層間溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出。二是采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的擴散氧含量。三是焊條和焊劑在使用前應嚴格按照規定的要求進行烘干(低氫焊條300℃~350℃ 保溫lh;酸性焊條l00℃~l50℃保溫lh;焊劑200℃~250°保溫2h),認真清理坡口和焊絲,汰除油污、水分和銹斑等臟物,以減少氫的來源。
限制母材及焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑和保護氣體)中易偏析元素和有害雜質的含量,特別應控制硫、磷的含量和降低含碳,一般用于焊接的鋼材中硫的含量不應大于0.045%,磷的含量不應大于0.055%;另外鋼材含碳量越離,焊接性能越差,一般焊縫中碳的含量控制在0.10%以下時,熱裂紋敏感性可大大降低。二是調整焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化焊縫品粒,以提高其塑性,減少或分散偏析程度,控制低熔點共品的有害影響。三是采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的雜質含攝,改善結晶時的偏析程度。