钢结构焊接裂纹的产生原因及预防措施?

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河南钢结构工程

钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中比较普遍的结构形式之一。近年来,钢结构裂纹的不断产生引起了广泛的关注,其直接危害了钢结构的安全。那钢结构产生裂纹的原因及防治措施有哪些呢?

焊接裂纹按照产生机理可分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂四大类。

1.冷裂纹产生的原因:

①焊后冷却过程中,当温度在200℃~300℃区间或更低温度时逐渐产生。②发生在有缺口效应的焊接热影响区,少数发生在焊缝中,如物理化学不均匀的氢聚集区域。③宏观可见裂纹断口处有金属光泽,微观可见裂纹具有结晶和穿晶走向的混合形态。

预防措施:

(1)材料因素

选用低氢或超低氢型焊条、焊剂,并严格按照规定烘焙和管理使用,以严格控制氢的来源,尽量降低进入焊缝的程度。可选用作为低氢的焊接工艺CO2气体保护焊以获得低氢含量的焊缝。

(2)工艺因素

焊前严格清理焊接坡口,不得有油污、水、铁锈等杂质。

正确的焊接工艺应当是防止冷裂纹的重要手段,特别是适当的选择预热、后热和焊后热处理工艺都能有效地防止或降低冷裂纹倾向。

后热,焊后热处理都能使扩散氢逸出,在一定程度上能消除、降低焊后残余应力的影响,对一些脆硬倾向较大的钢还能韧化热影响区和焊接组织,在工程上对某些刚度较大的焊接结构专门进行“消氢处理”“消除应力热处理",作为一种有效的手段广泛应用,其目的就是去氢,降低拘束应力。视焊件条件选用合理的焊接顺序和焊接方向

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2.热裂纹产生的原因:

①形成于焊接过程中,温度在固相线上下;②大多数出现在焊缝中,少数在热影响区③开裂断口处有氧化色彩;④显微镜下可见裂纹走向均为结晶开裂。

预防措施:

(1)材料因素

控制焊缝中硫、磷等有害金属的含量。硫、磷不仅能形成低熔点共晶物,还会促使偏析,增大了结晶裂纹的敏感性。碳在钢中是影响结晶裂纹的重要因素,过多的碳能加剧硫、磷在晶界的富集从而增加结晶裂纹倾向。

一些重要结构的焊接,应采用碱性焊条或焊剂可有效控制有害杂质进入焊缝,以防止和降低结晶倾向。

(2)工艺措施

用工艺方法防止结晶裂纹的产生主要以改善焊接时的应力状态。成形系数小的焊缝所承受的应力正好作用在焊缝的结晶面上,而这个面是低熔点共晶杂质富集区,所以易于起裂,特别是厚板对接焊时,应采用小电流多层焊法。

尽量避免多次返修,防止晶格缺陷聚集产生多变化热裂纹。


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